（教育技术学专业论文）基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究.pdf

摘要 对多媒体环境下学习过程和学习效果的研究是近年来教育技术研究的主题之 一。理查德梅耶是国际著名的教育心理学家，多年来致力于多媒体学习相关理论 的研究，在大量理论探索和实证研究的基础上，提出了多媒体学习认知理论以及 多媒体信息的设计原则，该理论和原则为教学设计提供了新的指导思路。我国的 专家学者们在借鉴梅耶的研究成果的同时，也对该理论在我国本土化的教学环境 中的适用情况进行了探索。 本论文研究方法主要采用了文献研究法、问卷调查法、案例研究法以及访谈 研究法，从四个部分对论文进行了阐述。第一部分，对国内外研究成果进行系统 的分析和总结，根据当前的研究现状确定本课题的研究方向、目的、内容和意义； 第二部分，在充分探讨梅耶的多媒体学习认知理论、冗余理论、感知觉理论和活 动理论的基础上，将其优势互补，提出了基于冗余原则的多媒体学习活动的设计 策略，并以音频技术课程为案例设计了多媒体学习活动；第三部分，通过实 证研究，探讨了多媒体课件中的屏幕文本是否属于冗余信息，还对学习者的个体 差异中的知识经验、学习能力以及知觉偏好与冗余原则的相关性是否显著进行研 究分析。第四部分，对论文进行回顾和总结，分析本论文的不足之处，提出研究 展望。 在研究中我们得知：在多媒体学习环境下，当学习内容难度一般时，屏幕文 本属于冗余信息，学习环境、学习内容、学习者个体差异、传播方式与渠道都对 冗余信息量产生影响，另外，同时通过对学习者先前知识经验、学习能力、知觉 偏好与冗余原则的相关性研究发现，对于不同个体特征的学习者，对学习环境下 的冗余信息的需求也是因人而异的，这为我们设计多媒体教学信息的呈现提供了 指导。本研究提出了基于冗余原则的多媒体学习活动的设计策略，丰富了多媒体 学习活动的设计理论，具有现实意义和使用价值。 关键词：冗余原则；多媒体学习：知识经验；学习能力；知觉偏好 a bs t r a c t i l l i nr e c e n ty e a r s ，b a s e do nm u l t i m e d i al e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，t h el e a r n i n gp r o c e s s a n dl e a r n i n go u t c o m e so ft h er e s e a r c hi st h ei m p o r t a n tt h e m ei ne d u c a t i o n t e c h n o l o g y f i e l d r i c h a r d m a y e ri saf a m o u si n t e r n a t i o n a le d u c a t i o np s y c h o l o g i s t ，f o rm a n yy e a r s h a sd e v o t e dt om u l t i m e d i a l e a r n i n gr e s e a r c h ，i n a l a r g e n u m b e ro ft h e o r e t i c a l e x p l o r a t i o na n de m p i r i c a lr e s e a r c h ，b a s e do nd u a lc o d i n gt h e o r yb a s e do nc o g n i t i v e l o a d t h e o r y a n dc o n s t r u c t i v i s t l e a r n i n gt h e o r y , p r o p o s e dc o g n i t i v et h e o r y o f m u l t i m e d i al e a r n i n ga n gt h ep r i n c i p l eo fm u l t i m e d i al e a r n i n g t h i st h e o r ya n d p r i n c i p l ef o rt h et e a c h i n gd e s i g np r o v i d e san e wg u i d e l i n e 。 o u rs p e c i a l i s t sa n d s c h o l a r si nr e f e r e n c et ot h er e s e a r c hr e s u l t so ft h em e y e r , b u ta l s of o rt h et h e o r yi n0 1 1 1 7 l o c a l i z a t i o na n dt h es u i t a b l et e a c h i n ge n v i r o n m e n to ft h ee x p l o r a t i o n i nt h i sp a p e r , t h er e s e a r c hm e t h o d sa n dm e y e rf o rr e f e r e n c eo nt h eb a s i so f r e s e a r c ha c l l i e v e m e m s ，c o m b i n i n gt h ed o m e s t i cm a n ye x p e r t sa n ds c h o l a r so nt h e r e l a t e dt h e o r yo fm u l t i m e d i al e a r n i n gt h o u g h t sa n dr e s u l t sf r o mm u l t i m e d i ac o g n i t i v e t h e o r y , r e d u n d a n c yt h e o r y , p e r c e p t i o n st h e o r ya n da c t i v i t yt h e o r yb a s e do nr e d u n d a n c y e x t r a c t st h ep r i n c i p l eo fd e s i g ns t r a t e g yo fm u l t i m e d i al e a r n i n ga c t i v i t i e si nd e s i g n s t r a t e g y , u n d e rt h eg u i d a n c eo ft h ed e s i g nc a s eo fm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o nd e s i g n p r i n c i p l e ，t h ep r i n c i p l eo ft h er e d u n d a n c yi nt h el o c a l i z a t i o no fv e r i f i c a t i o n ，w i n gt o t e a c h i n gp r a c t i c ei n s p e c t i o nh y p o t h e s i s t h er e s e a r c hp r o c e s s ，i na d d i t i o nt oe x p l o r e t h es c r e e nt e x tm u l t i m e d i ac o u r s e w a r ew h e t h e rb e l o n g st ot h er e d u n d a n ti n f o r m a t i o i l ， b u ta l s of o c u so nt h ei n d i v i d u a ld i f f e r e n c e so fl e a r n e r ss t u d ya b i l i t ya n dk n o w l e d g et o e x p e r i e n c e ，p e r c e i v e dp r e f e r e n c ea n dr e d u n d a n c yp r i n c i p l eo fe m p i r i c a ls t u d yw h e t h e r s i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n t h i sp a p e rm a i nm e t h o d so fd o c u m e n t a t i o na n dq u e s t i o n n a i r e ，i n t e r v i e wa n dc a s e s t u d yt h r o u g ht h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c h , t h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t so f s y s t e ma n a l y s i sa n ds u m m a r yo f t h ep r i n c i p l eb a s e do nr e d u n d a n c y , t h ed e s i g ns c h e m e o ft h em u l t i m e d i al e a r n i n ga c t i v i t i e sf o rw i n d l o a d t h i ss t u d yp r o p o s e dt h ep r i n c i p l e 8舢0删0 洲05脚02洲丫 i v b a s e d0 nr e d u n d a n c yo ft h em u l t i m e d i al e a r n i n ga c t i v i t i e s ，r i c hm u l t i m e d i ad e s i g n s t r a t e g yo fm a t h e m a t i c sl e a r n i n ga c t i v i t yd e s i g nt h e o r y i nt h es t u d yw el e a r n e dt h a t ：i n t h em u l t i m e d i al e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，w h i l el e a r n i n gc o n t e n t s ，s c r e e nt e x td i f f i c u l t y g e n e r a l l yb e l o n g s t ot h er e d u n d a n ti n f o r m a t i o n ，l e a r n i n ge n v i r o n m e n t ，t h e s t u d y c o n t e n t s ，l e a r n e ri n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s ，s p r e a d i n gw a ya n dt h ec h a n n e l so fi n f o r m a t i o n i sr e d u n d a n t ，i na d d i t i o n , a l s oi n f l u e n c eo nl e a r n e r s p r e v i o u sk n o w l e d g et h r o u g h e x p e r i e n c e ，a b i l i t yt ol e a r n ，p e r c e i v e dp r e f e r e n c ea n dr e d u n d a n c yp r i n c i p l e ，t h es t u d y f o u n dt h ec o r r e l a t i o nf o rd i f f e r e n ti n d i v i d u a lc h a r a c t e r i s t i c st ot h el e a r n e r sl e a r n i n g e n v i r o n m e n t ，t h er e d u n d a n ti n f o r m a t i o nu n d e rt h ed e m a n di sa l s ov a r yf r o mp e r s o nt o p e r s o n , t h i si sw ed e s i g nt h em u l t i m e d i at e a c h i n gi n f o r m a t i o np r o v i d e sg u i d a n c et h e p r e s e n t k e y w o r d s ：r e d u n d a n c yp r i n c i p l e ，m u l t i m e d i al e a r n i n g ，k n o w l e d g ea n d e x p e r i e n c e ，a b i l i t yt ol e a r n , p e r c e i v e dp r e f e r e n c e 居k 华：基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 1 1 选题依据 第一章绪论 帚一早珀v 匕 1 1 1 研究背景 随着信息技术的快速发展，人们用于制造、传播以及接受信息符号的工具系 统即媒体，也在不断改变着。1 媒体不但改变了我们接受信息的生物学渠道( 视觉 媒体、听觉媒体和嗅觉媒体等) ，还改变了信息接收之间的物理介质，拓展了我们 用以呈现和加工信息的技术手段( 从纸笔到电脑、幻灯、投影等) ，更重要的是， 在使用新的媒体技术如计算机和网络、超媒体、人工现实等等的过程中，教者与 学习者、学习者彼此之间的社会关系发生了重新组合，在学习者和作为认知工具 的媒体之间的分布认知系统中，学习者的心智模型不断为认知媒体所塑造。科技 的进步和发展为教育提供了良好的机遇，新兴的多媒体技术日趋发展和完善，为 教育注入了活力，也带来了挑战。利用文字、实物、图像、声音等多种媒体向学 习者传递信息的多媒体学习已成为当今教学领域的热点，利用多媒体来进行学习 可以使得各种现代化教学手段在教学活动中互相补充与完善，弥补传统教学手段 的不足，使传统与现代化教学媒体互相渗透，发挥整体功能。 多媒体教学以其形象、直观的特点被认为可以促进学习者的理解力和提升学 习者学习兴趣。人类的感知是在有声音、颜色、图像和语言的多维世界中完善和 发展的，但传统的教学使学习者长期处在仅有语言和文字的环境中，不能形象生 动地向学习者表现事物发展的整体过程。多媒体的应用对这一问题有较大的缓解， 对客观事物运动发展变化的规律给予了清楚表达，优秀的多媒体课件不仅能把枯 燥的课堂变得生动有趣，更重要的是向学习者最大效率的传授知识、技能和情感 态度。 多媒体教学已经成为当今学校教学的主要形式，多媒体教学课件也已成为教 师授课的重要工具之一。教学课件制作质量的高低会影响到学习者的学习效果， 那在设计多媒体课件时，该遵循什么样的规律才能设计出合理有效的多媒体课 1 赵健，郑太年，任友群等学习科学研究之发展综述 j 开放教育研究，2 0 0 7 ( 1 3 ) 2 扬州大学硕士毕业论文 件? 许多专家学者对此进行了研究，美国当代教育心理学家、认知心理学家理查 德e 梅耶( r i c h a r de m a y e r ) 认为“根据人的心理工作方式设计的多媒体信息更 可能产生有意义学习”。2 梅耶及其同事们一直以来对多媒体学习的相关理论进行 探索，通过严格的试验研究，得出令人信服的结论，这些结论对教学信息设计、 学习环境的创设都具有可操作的指导价值，对教育技术、多媒体学习等领域都产 生了重要影响，其多媒体信息设计的原则为设计有效的多媒体在线学习环境提供 了科学基础。我国的著名学者刘儒德教授提出要充分考虑学习者的个体差异与多 媒体表征方式以及教学设计之间的相互关系，才能产生实质性的媒体功效。3 1 1 2 问题提出 国外多媒体学习研究起步较早，取得了许多意义重大的成果，其中也梅耶的 多媒体认知理论与多媒体教学信息原则为代表。我们在认真学习梅耶等人的研究 成果的同时，也在积极探索国外的研究成果对本国的适用性，毕竟梅耶等人研究 是完全在纯英文的环境中进行的，且国外学习者的学习习惯、思维方式和国内的 学习者明显的存在差异性，在这样的情况下，完全照搬梅耶的多媒体认知理论应 用到国内的多媒体学习活动的设计中，肯定存在不合理的地方。另外，梅耶等人 的研究本身也存在一些的问题，例如梅耶等人研究所用的材料都是科普说明文之 类的，缺少对知识维度的考虑，也缺少对学习者特征方面的考虑，所以本论文以 梅耶的多媒体教学信息设计原则中的冗余原则为研究的切入点进行研究。 多媒体信息设计原则中的冗余原则即学习者学习由动画加解说的呈现材料比 学习由动画加解说再加屏幕文本组成的呈现材料能取得更好效果，4 也就是说设计 多媒体时，在有解说的情况下我们应当毫不犹豫的删除屏幕字幕。根据多媒体学 习的认知理论，冗余的屏幕字幕干扰学习的原因在于当文本以字幕和解说两种方 式呈现，会引起学习者的无关认知加工，造成无关认知负荷。梅耶采取实验的研究 方法，验证了该理论的信度和效度，但是实验中的结论在普通课堂教学中是否适 2 理查德e 梅耶著，牛勇，邱香，译多媒体学习 m 北京：商务印刷馆2 0 0 6 第7 4 页 3 刘儒德，赵妍，柴松针等多媒体学习的影响冈素 j 中国电化教育，2 0 0 7 ( 1 0 ) 4 理查德e 梅耶著，牛勇，邱香，译多媒体学习 m 北京：商务印刷馆2 0 0 6 第1 4 7 页 居k 华：基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 用呢? 英文环境下的研究结论在中文环境中适用吗? 有哪些因素影响着基于冗余 原则的多媒体学习活动的效果呢? 本论文就此些问题开展了研究和探讨。 1 2 国内外研究现状 虽然m u l t i m e d i a 一词2 0 世纪6 0 年代才为人们所用，但人类用媒体进行学习 古已有之，黑板、教科书、口传声授是教师传递教学内容最为主要的手段。进入 2 0 世纪，日新月异的技术在带给人类惊喜的同时也为教育领域注入了新的动力， 无声电影、无线电广播、录音、有声电影、电视、计算机和网络技术的出现促发 了人们对教学媒体研究的兴趣。 对于多媒体学习研究的历程，希腊学者萨马拉斯认为可以将其分为三代5 ： 第一代多媒体研究：2 0 世纪初8 0 年代中期，其主要关注的是学习者如何 整合和利用以言语和视觉形式呈现的信息，以行为主义理论为基础，提出的主要 理论是信息加工理论和双重编码理论。大量的第一代研究经常把结果仅仅归因于 媒体的运用，忽视了运用媒体时的基本教学方法，忽略了把媒体放置于一个更广 范围的学习情境之中( 包括学习任务及其性质，学习者的特征等) 。 第二代多媒体研究：2 0 设计8 0 年代中期9 0 年代末，其主要关注于言语 信息和视觉信息该怎样安排及呈现给学习者，促进他们进行有意义学习，以认知 主义理论为基础，研究者们试图解决这些问题并提出能够帮助学习者有效地建立 必要联系的指导要义，以及建立联系时克服人类工作记忆资源局限的技巧。 第三代多媒体研究：2 1 世纪初期开始，学习者的个体差异、学习内容的特征 以及不同的学习情境如何影响多媒体学习成为这一代研究的主题，新的模型和理 论正在形成。比较理想地看，这一代研究将会导致一个较为全面的、微观层次上 的关于多媒体学习有效系统设计原则的框架。 在国外多媒体学习研究中，除了梅耶提出的多媒体学习认知理论之外，还有 德国科布伦茨大学教授史诺茨提出的图文理解的整合模型，6 麦里恩伯尔( j e r o e nj 5 h a i d os a m a r a s ，张丽，盛群力等多媒体学习研究的演进 j 远程教育杂志2 0 0 6 ( 6 ) 6 m a y c r , r e ( e d ) c a m b r i d g eh a n d b o o k 矿m u l t i m e d i al e a r n i n g 【m 】n e wy o r k ：c a m b r i d g eu n i v e r s i t yp r e s s , 2 0 0 5 4 9 4 扬州大学硕士毕业论文 g v a i lm e r r i e n b o e r ) 的四要素教学设计模型( 即4 c d 模型，模拟在复杂学习 环境下的多媒体原则) 7 。计算机模拟、计算机动画以及超媒体学习理论的兴起和 发展进一步充实者多媒体学习理论。 我国多媒体学习理论研究的起步比较晚，基本上是从本世纪初才开始进行探 索，我国的研究主要以吸收国外最新的多媒体学习理论的研究成果、运用既定的 多媒体学习认知原则进行多媒体学习教学设计，探索多媒体学习环境的构建，对 多媒体学习的基础理论的探讨的不是很多，对多媒体学习本质的研究也不是很深 入。 为把握相关研究现状，笔者以“多媒体学习 为检索词在万方数据库的中国 期刊全文数据库和优秀硕、博士论文数据库进行了检索和浏览，结果概括如下： 万方数据库中2 0 0 0 年以来的论文当中( 截止到2 0 1 0 年1 2 月底) ，题目和摘要中出 现多媒体学习或以多媒体学习为关键词的论文共9 1 篇，剔除一些内容重复或者与 研究不相关的文章，对多媒体学习进行研究的文献只有7 1 篇，发表时间分布如图 1 1 所示，有此可见在国内多媒体学习研究也就是在最近几年才掀起热潮，其中 科学、规范的多媒体学习研究成果目前还寥寥可数。 图1 - 1 多媒体学习相关研究文献的年份分布图 7 m a y e r , r e ( e d ) c a m b r i d g e h a n d b o o ko fm u l t i m e d i al e a r n i n g 【m 】n e w y o r k ：c a m b r i d g eu n i v e r s i t yp r e s s , 2 0 0 5 7 1 居长华：基丁兀余原则的多媒体学习活动的设计研究 通过对文献的阅读和分析，目前国内涉及多媒体学习的研究尚处在探索阶段。 据统计结果显示，国内目前研究的关注点较多的集中在这样一些领域：对国外著 名的学者及其研究成果的简单的翻译介绍；通过实证研究或者理论分析来探讨多 媒体学习理论；运用已有的多媒体学习研究成果进行多媒体学习教学设计；还有 就是一些专家学者对现有的多媒体学习理论，以及教学实践中出现的若干问题， 提出辩证反恩。其所占的比例如图2 所示。 图卜2 国内多媒体学习理论与实践的文献研究 国内目前比较有影响力的文章有刘儒德，赵妍等人的多媒体学习的影响因 素8 ，该文认为多媒体学习的效果和效率取决于学习者与多媒体表征方式以及教 学设计因素之间的相互作用，只有这些方面的因素相互匹配，才能产生实质性的 媒体功效。 安福杰在整合心理学理论设计多媒体学习环境9 一文中，通过调查分析以 及实验验证，得出“在多媒体学习环境设计中，恰当融合心理学理论对提高学习 者的学习效率是显著的”的结论。 栾文娣在多媒体学习效果研究旧一文中，采用实验的方法，分别从材料呈 现方式和学习者特征角度考察多媒体的学习效果，得出结论：声音材料学习效果 好于文字材料：与知觉偏爱匹配的材料更能促进学习者的学习；不同阅读水平者 的工作记忆有很大的差别。 。刘儒德，赵妍柴松针等多媒体学习的影响因素 j 中国电化教育，2 0 0 7 ( 1 0 ) 9 安福杰整合心理学理论设计多媒体学习环境 d 华中师范大学，2 0 0 5 ”栾文蝉多媒体学习效果研究 d 南京师范人学2 0 0 7 6 扬州大学硕士毕业论文 李丹，曹艳丽等人在多媒体学习中冗余效应与个体差异性的实验研究一 文中，通过实验验证对于在本领域的前期知识经验高低不同的学习者，学习不同 呈现方式的学习材料时，其学习效果是不同的。 可以看出，国内大部分的研究成果都是建立在引进了国外的研究成果的基础 上的，属于应用性研究，而不是基础性、原创性研究。此外，多媒体学习理论研 究的成果应该是确立一个理论框架，帮助设计者预测出在什么条件下运用特定的 媒体有利于理解和学习，在什么条件和情况下这一特定的媒体会有不利的影响。 因此，我国的理论研究应该立足于本土实验的基础上，为多媒体学习教学设计提 供微观的方案，而不仅仅是止步于原则的探讨。再者，如果对引进的多媒体学习 理论没有进行消化就立即投入于实践中，以致于不成熟的理论指导多媒体学习的 实践，上述现象势必引起国内多媒体学习研究人员的高度重视。 无论是国外还是国内，在经历了外众多学者几十年的研究里，相关多媒体学 习的理论以及实践研究已经取得了一定的成绩，这不但是科学技术的变革，也是 思想观念、教育理念的一场革命，涉及因素众多，特别是在发展初期，难免存在 许多问题迫切需要研究，也存在着很多不足，主要表现在： 对学习者个体特征分析不够。考虑学习者的个体特征实际上是考虑学习者 之间的个体差异。如何描述学习者之间的个体差异以及如何在教学设计中体现对 学习者个体差异的尊重，一直是个未彻底解决的理论问题。1 2 教育技术实践活动必 须从学习者实际出发，符合学习者的特征，才有可能进行成功的、优化的教学。 对多媒体学习材料的呈现设计考虑欠缺。部分多媒体课程的页面包含的无 用信息较多，版面有些混乱，对学习者的视觉感知觉规律考虑较少。当页面内含 有文图片和文字时，一方面呈现的次序及版面的设计较为混乱，另一方面，大段 的文字产生大量冗余，这些不符合人的感知觉规律，不能很好地吸引学习者。 李丹，酋艳丽，马微等多媒体学习中冗余效应与个体差异性的实验研究 j 农业网络信息。2 0 i o ( 8 ) 1 2 杨开城学习者模型与学习活动的设计【j 】中国电化教育，2 0 0 2 ( 1 2 ) 居长华：基丁二冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 没有考虑多媒体学习的情境问题。采用实验研究的方法，强调数据和证据， 对复杂真实情境下的学习研究还不够。目前大部分教学课件仅仅强调教，强调知 识的传授，不重视学习情境的设计。 通过对相关文献的整理与分析，发现了现有的研究中还存在着一些不完善的 地方，在一定程度上限制着多媒体学习在质量上的发展和提高。正是由于这些问 题的存在，才需有我们进行下一步的研究的需要。 1 3 研究的目的和内容 1 3 1 研究的目的 本研究主要探索梅耶的冗余原则在我国本土化教学环境中的适用情况，也就 是当多媒体教学课件中有动画与解说的呈现方式下，屏幕文本的加入是促进学习 者的学习还是对学习者的学习造成负面影响，亦或是没有影响，换言之，也就是 探索在我国本土的课堂教学情境下基于梅耶的多媒体冗余原则设计的多媒体学习 活动是否能够提高学习者的学习效率。 另外，在多媒体教学情境下当学习环境相对稳定时，学习者的个体差异对多 媒体学习效果产生何种影响，即学习者的个体差异特征( 先前知识经验、学习能 力和知觉偏好) 对屏幕文本( 与语音解说完全一致的文字) 的冗余度如何也是本 文研究的另一个主要目的。 1 3 2 研究的内容 通过对收集到的文献进行整理和分析，了解目前国内外对此领域的研究现 状和已有的研究成果，以及相关的实验案例、数据和结论。 分析梅耶的多媒体认知理论、冗余理论、感知觉理论和活动理论，将其优 势互补，得出基于冗余原则多媒体学习活动的设计策略。 根据设计策略，探讨基于冗余原则的多媒体学习活动的设计流程，依托于 音频技术教学课程，进行基于冗余原则的多媒体学习活动案例的设计。 通过对音频技术教程教学案例的实施以及相应的访谈研究，得出相关 的结论，对基于冗余原则多媒体学习活动的设计策略进行，反思与修改。 扬州大学硕士毕业论文 1 4 研究的意义和创新之处 1 4 1 研究的意义 本研究的意义主要有：分析和总结国外多媒体学习研究的相关成果，对其某 一部分进行细化和重新探索，进行适合中国本土化的借鉴和扬弃；将相关的研究 假设通过案例分析和教学实践，检验、探索、总结符合人类认知、促进人类学习 的多媒体信息的设计与实践的理论和原则；探索基于冗余理论的多媒体学习教学 实验的实施过程和原则，积累相关实验数据和经验，提炼适合本土化的符合人类 认知的多媒体设计原则。 到目前为止，我国的多媒体学习的研究还处在初级发展的阶段，按照一定的 科学方法对多媒体学习进行研究，寻求有效、合理的结论和建议，对提高多媒体 学习活动设计的质量有着重要意义。从这种意义上来说，相关问题的研究不仅对 于多媒体学习实践具有一定指导和参考价值，还可以为多媒体学习活动理论研究 提供证据，或者成为新问题的生长点。 1 4 2 研究的创新之处 创新之处归纳如下：梅耶的多媒体认知理论、冗余理论、感知觉理论和活 动理论，将其优势互补，得出基于冗余原则多媒体学习活动的设计策略。在基 于课堂教学实践的实证研究的基础上，在进行访谈调查研究，提升研究的信度和 效度。在综合考虑学习环境、学习内容、学习者个体差异和传播方式对冗余效 应的影响之外，更突出了了学习者个体差异中先前知识经验、学习能力和知觉偏 好与冗余原则的相关性。 1 5 研究的方法和思路 1 5 1 研究的方法 文献研究法，通过搜集、整理和分析了大量国内外关于多媒体学习的文献， 了解多媒体学习的理论基础和研究现状。对梅耶等人的研究实践进行重点分析， 了解其研究的方法、思路以及步骤，从中获得极为有用的资料。 居长华：基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 问卷调查法，在研究过程中，对参与教学实践的学习者进行相关的问卷调 查，以了解学习者的先前知识经验、学习能力以及知觉偏好等个体特征。 访谈研究法，通过与任课教师进行交流，了解课程教学情况，合作对多媒 体学习活动中所使用的课件进行重新设计和应用，跟踪访谈教学过程和效果；对 学习者进行访谈，了解其对于采用本教学课件的态度和接受程度，了解其对于相 关知识的了解程度以及接受课件教学后的感受。 案例研究法，通过亲自参与到教学实践的过程中，全方位长时间地与学习 者接触，围绕基于冗余原则的多媒体学习活动的研究主题收集尽可能第一手的资 料。 1 5 2 研究的思路 图1 - 3 本论文的研究思路 本论文的主要研究思路见图i - 3 ，首先通过对多媒体学习的相关文献的搜集 和阅读，了解当前的研究现状，其中重点分析梅耶的多媒体学习的认知理论，了 解梅耶研究结论我在我国本土化的应用情况。本论文以梅耶的多媒体信息设计原 1 0 扬州大学硕士毕业论文 则中的冗余原则为着落点进行探索，笔者认为梅耶的冗余原则本身的理论依据较 为单薄，倘若完全照搬应用于我国本土化的教学设计与实践中，肯定会出现若干 问题，故而在结合冗余理论、感知觉理论以及活动理论，提出基于冗余原则的多 媒体学习活动的设计策略，并设计出案例进行实证研究，收集相关第一手的资料， 归纳总结得出结论，并对设计策略进行反思和修改，以期对我国本土化的教学设 计与实践做出贡献。 居k 华：基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 1 1 第二章理论依据及研究假设 2 1 相关理论依据 2 1 1 多媒体认知理论 多媒体学习认知理论是由美国当代教育心理学家、认知心理学家理查德e 梅耶( r i c h a r de m a y e r ) 在其书多媒体学习中提出，并通过大量的心理实验证 明该理论正确性和科学性。梅耶认为如果按照人的心理工作方式来设计的多媒体 信息会比没有按照人的心理工作方式设计的多媒体信息更可能产生有意义学习似， 也就是说多媒体学习活动的设计应该与人们的学习方式相符合。有关多媒体信息 的设计方式的决策应该经常反映了设计者关于学习方式的一个基本思想，多媒体 信息的设计常常受到设计者对于人类大脑工作方式的认知影响h 。 多媒体呈现摩觉记忆工作记忆长时记忆 雾曙：舞曲两萱i 盈 图2 1 多媒体学习的认知理论( 来源：m a y e r 2 0 0 5 ) 图2 - 1 是梅耶及其同事提出了多媒体学习的认知模型，这个模型代表人类信 息加工系统，反应了人类进行多媒体学习时的学习原理，其中三大方框表示记忆存 贮，包括感觉记忆、工作记忆和长时记忆。语词和画面作为多媒体呈现的方式， 它们来自外部世界( 图左边所示) ，然后通过耳朵和眼睛进入感觉记忆( 图中感觉 记忆框所示) 。在感觉记忆中，打印文本和画面作为精确的视觉表象在视觉感觉记 忆( 上部) 保持很短的一段时间，另外言语和其他声音作为精确的听觉表象在听 觉感觉记忆( 下部) 中保持很短的一段时间。从语词到耳朵的箭头表示言语在耳 3 理查德e 梅耶著，牛勇，邱香，译多媒体学习 m 北京：商务印刷馆2 0 0 6 第7 4 页 4 理查德e 梅耶著，牛勇，邱香，译多媒体学习 m 北京：商务印刷馆2 0 0 6 第2 3 页 。hi_。1：_l 1织丙。毂廉 矧百 = 维翟 _ 一 音像声图 1 2 扬州大学硕士毕业论文 朵中登记；从语词到眼睛的箭头表示打印文本在眼睛中登记；从画面到眼睛的箭 头表示画面在眼睛中登记。 。 由于多媒体学习的主要过程发生在工作记忆中，所以梅耶及其同事重点关注 工作记忆。在学习者积极主动的意识状态下，工作记忆被用于暂时性地贮存知识 和操作知识。图2 1 标有工作记忆方框的左边代表进入工作记忆的原始材料 画面的视觉表象和语词的声音表象，因此工作记忆是以视觉和听觉两种感觉通道 为基础的；相比较，工作记忆方框的右边代表在工作记忆中建构的知识，即视觉 心理模型和言语心理模型以及他们之间的联系，因此它建立在图像和言语两种表 征的基础之上。 最右边标有长时记忆的方框对应于学习者的知识贮存库，与工作记忆不同， 长时记忆能够长期的保存大量知识，但是如果一个人要对长时记忆中的材料进行 主动思考，这些材料必须被带入工作记忆中( 正如从长时记忆框到工作记忆框的 箭头所示) 。 在图2 - 1 中，梅耶通过建立工作记忆框中的左边的声音和图像的通道，以及 右边言语和图像两个通道，来试图融合感觉通道观和呈现模式观两种理论。梅耶 及其同事们根据双通道假设，将长时记忆框和工作记忆框分成了两个通道：方框 上部中的通道处理听觉声音和最终的言语表征，而方框下部中的通道处理视觉表 象和最终的图像表征；根据容量有限假设，工作记忆同时加工的信息数量是有限 的，所以只有少许图像能够在工作记忆的视觉通道被保存，也只有少许的声音能 够在听觉通道被保存；根据主动加工假设，图2 1 中的若干箭头代表以下认知加 工过程：选择将在工作记忆中加工的知识( 也就是从呈现材料指向工作记忆框的 标有选择二字的箭头) ，将工作记忆中的材料组织成一致的结构( 也就是在工作记 忆方框中从一种表征指向另一种表征标有组织二字的箭头) ，把新建知识和已有知 识( 包括来自长时记忆中的知识) 进行整合( 也就是指从长时记忆框到工作记忆 方框以及工作记忆方框中的视觉表征和听觉表征之间标有整合二字的箭头) 。 梅耶及其同事在总结归纳出多媒体认知模型的基础上，又对如何设计多媒体 教学信息才能最大可能地增进学习者对呈现材料的理解的问题进行实证性的研 居长华：基于冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 1 3 究，得出了多媒体设计的十二个原则，其中一致性原则、强调原则、冗余原则、 空间接近和时间接近等五项原则是用来减少外部认知加工负荷的( 即减少同实现 教学目标无关的认知加工) 。分割原则、预训练原则和双通道原则是监控内部认知 加工的( 即保证同教学目标达成的基本加工过程) 。个性化原则和声音原则是通过 社会交往线索促进生成加工( 即通过深入理解和反思性认知加工来达成教学目 标) 。其中与本文重点相关的为冗余原则。 冗余原则是指学习者学习者学习由动画加解说组成的呈现材料比学习由动画 加解说再加屏幕文本组成的呈现材料能取得更好效果，其理论基础是当画面和语 词都以视觉的形式( 即动画加文本) 呈现时，视觉通道会超载。在该原则中讨论 的主题是能采取什么措施来提高已经设计好的动画加解说的简明呈现? 也就是说， 如何让他帮助所有的学习者更好地理解科学解释? 一种方案是在带解说的动画中 加入屏幕文本，其理论基础是学习偏好假设，即不同的人用不同的方式学习，所 以最好也用多种形式呈现教学信息。例如，如果一个学习者喜欢通过听讲进行学 习，那么这个学习者就会注意呈现中的解说内容；如果一个学习者喜欢通过阅读 来学习，那么这个学习者就会注意呈现中的文本内容。通过采用多种不同的呈现 形式，教师可以照顾到每个学习者的学习偏好类型。 教育心理学中早就认识到个体差异在学习中的作用。例如，乔纳森和格拉波 夫斯基曾指出“个体差异是如何成为学习的过滤器 。在用多媒体呈现科学原理的 教学中，如果材料仅以文本形式呈现，那么那些偏爱通过听讲进行学习的学习者 可能就会遇到困难，如果材料仅以解说形式呈现，而那些偏爱通过阅读进行学习 的学习者又可能会遇到困难。这个问题的解决方案之一就是让教学顺应每一个学 习者的学习方式：“为了提高教学效果，让教学迎合具有不同能力、不同学习风格 和不同偏好的学习者是有可能的，同时也是人们期待的”。当个性化课不可行时， 一种可供选择的做法就是将多种教学方法和教学模式整合进一节课中。这样的话， 建议同时用解说和屏幕文本呈现语词信息则是以较温和的形式来实现这个一般性 的原则。 1 4 扬州大学硕士毕业论文 反对在动画加解说的呈现中加入屏幕文本的理论依据是容量有限假设：人们 加工以视觉形式呈现的材料的容量和加工以听觉形式呈现的材料的容量都是有限 的。当语词信息以视觉形式( 即屏幕文本) 呈现时，这就给视觉信息加工渠道增 加了额外的负担。这增加了视觉通道的认知负荷从而减少了人们可用于加工动画 的认知资源。 根据多媒体学习的认知理论，人们能够注意到新进入的视觉信息和听觉信息 相互关联的部分，然后把材料组织成一致的言语表征和图像表征，最后对这两种 表征进行整合，这个时候，有意义学习就会发生。当画面、打印语词的发生语词 一起呈现时，信息加工系统在以下两个方面可能出现信息过载：第一，由于画面 和打印语词都是通过眼睛进入加工系统，它们会竞争视觉通道有限的认知资源； 第二，当言语信息同时以视觉和听觉形式呈现时，可能吸引学习者注意两种材料 并试图协调这两种信息流，这个附加的活动也要占用认知资源从而减少了用于加 工动画以及整合动画和解说的资源，而整合过程对有意义学习来说是至关重要的。 与上面做法不同，呈现言语材料最有效的方式是通过言语通道即只用发生文 本呈现，因为这样言语信息就不会和画面信息去竞争视觉通道的认知资源了，根 据这个理论，我们可以预测：在动画加解说的简明呈现中加入屏幕文本所产生的 冗余效应会降低学习者对课文的记忆和理解。 梅耶的研究是建立在加涅的信息加工理论基础上的，而加涅所提出的信息加 工理论是依据电子计算机工作原理，并结合人对信息加工的特点提出来的，从梅 耶的研究结果中可以看出，他的研究比较注重信息处理的工作记忆部分的认知机 制，而不够重视感觉记忆和长时记忆这部分人脑的认知机制。人脑毕竟不同与计 算机，在接收、加工和存储信息是很容易受主客观方面的影响。 2 1 2 冗余理论 1 9 4 8 年美国数学家、通讯工程师香农( c e s h a n n o n ) 仓j j 立信息论，这是一 门运用数学方法研究信息的计量、传送、变换、处理和储存的学科。“冗余性 ( r e d u n d a n c y ) 最初源于信息论，是指信息在传递过程中存在比实际需要多的信息现 象。信息在信道传递中不可避免地会受到噪声的干扰，由此存在着一定的误差或 居长华：基丁二冗余原则的多媒体学习活动的设计研究 1 5 失真，只能近似地再现原消息，说明有的符号没有起到传递信息的作用。为了确 保信息接收者能够接收到有效信息，信息发出者往往会发出比实际需要更多的信 息，多出来的这部分信息就是冗余信息。按信息的作用效果可以把信息分为：有 效信息、无效信息、冗余信息和干扰信息。多数情况下信息传输的目的是对有用 信息( 对于信息接收者来说所需要的、有价值的信息) 的传输。而在接收信息的 过程中，有一些无关的信息与人们拟接收的信息在表现特征状态上混在一起，这 些与人们拟接收的信息混在一起的无关信息，就是所谓的干扰信息。干扰信息是 不对应于拟传递的信息内容的，而冗余信息却对应于拟传递的信息内容。 冗余现象在各种语言中广泛存在。实际上，在信息传播的过程中“冗余信息” 不仅具有很多功用，而且是必不可少的。在人际交往中，人们想说重要的话，往 往会先来一句“你听我说 ，“听仔细了 ，或者一再重复强调重要的话。在火车站、 在机场，各种广播提示会一遍又一遍地重复；在电视新闻节目中，内容提要、主 要内容回顾以及次日重播让观众更好地接收到新闻讯息。就连人在进行自我暗示 的时候，都会一遍又一遍重复自认为重要的信息。可见，在传播过程中，冗余信 息无处不在，可以说有噪声的地方就会有冗余信息。在这里，我们要注意区分冗 余信息和无效信息，无效信息既不能消除噪声，也不属于传者本身想传播的那部 分有效信息，就是我们俗话所称的“废话”。但是，在传播过程中，冗余信息过量 会适得其反，冗余信息的量必须是适度的，由于传播过程是一个开放的过程，始 终受各种内部和外界因素影响，而内部和外界因素又是不断变化着的，因此，冗 余信息的量也应随内外因素的变化而变化。 这些因素主要包括： ( 一) 噪声的量 冗余信息最根本的特性是消除噪声，它是因噪声的存在而有了存在的必要， 噪声越大，冗余信息的量就应该越多，噪声越小，冗余信息量就应该相对较小， 冗余信息和噪声成正比。 环境因素。在火车站，人声鼎沸，环境嘈杂，为了使乘客能够听到广播提 示，车站往往需要一遍又一遍地重复相同的提示。在整个传播过程中，为了有效 1 6 扬州大学硕十毕业论文 信息最终传达，冗余信息和有效信息的比例必须高达5 ：1 甚至1 0 ：1 。换个环境， 如果在严肃的会场或课堂上，某个重要的问题，往往只需要重复一遍就可以使大 家