（基础心理学专业论文）通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究.pdf

摘要 随着计算机技术和信息传播技术的飞速发展，多媒体教学的应 用越来越广泛，多媒体设计者也一直致力于多媒体信息的最佳呈现 方式。通道效应是多媒体设计的一个重要原则，是指在多媒体学习 中采用视听双通道的呈现方式比视觉或听觉单通道呈现方式的学习 效果更好。同时，随着老龄社会的到来，老年人教育也越来越受到 重视，那么，已有多媒体教学设计原则是否也能促进老年人学习效 果? 本研究立足于多媒体学习的认知理论、认知负荷理论以及认知 老化理论，探讨通道效应在老年人多媒体学习中的有效性。 本研究设计了两个实验，实验一材料为闪电形成过程，实验二 材料为月食形成过程和血液循环过程，被试为某老年大学学生和某 大学二年级学生。实验一采用2 ( 年龄：老年人组v s 年轻人组) 2 ( 呈现方式：单通道v s 双通道) 的被试问设计。实验二采用2 ( 学习材 料难度：容易v s 复杂) 2 ( 呈现方式：单通道v s 双通道) 的混合设 计，呈现方式为被试问设计，材料难易为被试内设计。因变量都为 学习效果( 保持测试和迁移测试) 和认知负荷水平的间接评估( 心 理努力评定和材料难度评定) ，控制变量为被试的工作记忆容量和先 前知识。实验结果表明： 1 老年人组的工作记忆容量显著低于年轻人组的工作记忆容 量，且相对年轻人组，老年人组的加工速度明显减慢。 2 在中等难度的学习材料中，两年龄组的保持测试、迁移测试、 心理努力评定和材料难度评定在两种不同呈现方式下都有极显著差 异，因此，通道效应在这四个指标上都是有效的：老年人组在双通道 呈现方式下比单通道呈现方式下的成绩提高较年轻人组更明显。 3 在容易的学习材料中，老年人组的保持学习效果和材料难度 评定在两种不同呈现条件下有显著差异，即通道效应只在这两个指 标上有效，在其他指标上无效。 4 在复杂的学习材料中，老年人组的心理努力评定在两种不同 呈现条件下存在显著差异，即通道效应只在这一个指标上有效，在 其他指标上无效。 关键词：通道效应；老年人多媒体学习；认知负荷；认知老化； 学习效果 a bs t r a c t a 1 0 n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n 0 1 0 9 ya n d in f o r m a tio nc o m m u n ic a tio nte c h n 0 1o g y ，t h ea p p lic a tio n o fm u ltim ed iate a c h in gism o r ea n dm o r ee x tensiv e ，a n d m u1tim ediad esig n e rsh a sbee nc o m m it tedtoth ebe st p r e s e n t a t i o no fm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o n m o d a l i t ye f f e c ti sa n i m p o r t a n tp r i n c i p l eo fm u l t i m e d i ad e s i g n ：i ti s1 e a r nt ob e t t e r t ou s ed u a l 一c h a n n e l( a u d i o v is u a l )p r e s e n t a ti o nt h a n s i n g l e c h a n n e l ( v i s u a lo ra u d i t o r y ) p r e s e n t a t i o ni nm u l t i m e d i a 1 e a r n i n g a tt h es a m et i m e ，w i t ht h ea d v e n to ft h ea g i n gs o c i e t y ， i ti st a k i n gm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h ee l d e r l ye d u c a t i o n ， t h ee x i s t i n gm u l t i m e d i ai n s t r u c t i o n a ld e s i g np r i n c i p l e sc a n p r o m o t et h e le a r n i n ge f f e c to ft h ee1 d e r l y ? t h iss t u d yb a s e d o nt h ec o g n i t i v et h e o r yo fm u l t i m e d i al e a r n i n g ，c o g n i t i v el o a d t he orya nd cog nitivea gingthe ory ， dis cussin gthe e f f ec tiv e n es so fm o d alitye f f ectineld e r1ym ultim edia 1e a r n i n g t h e r earet w oe x p e r i m e n t si np r e s e n ts t u d yw i t ht h e m a t e r i a l so nt h ep r o c e s s1 i g h t i n gf o r m a t i o ni ne x p e r i m e n ti ， th ep r oc e s so f1u n a re c1ips ea n dblo odcirc u1a tio nin e x p e r i m e n t i i p a r t i c i p a n t sw e r et h es t u d e n t so fa ne l d e r l y u n i v e r s i t ya n du n i v e r s i t ys t u d e n t so fs e c o n d y e a r i i l i ne x p e r i m e n t i ， w ee m p l o y e rab e t w e e n s u b j e c td e s i g n ， 2 ( a g e ：t h e0 1 dg r o u pv s y o u n g e rg r o u p ) x2 ( p r e s e n t a t i o nm o d e ： s i n 9 1 ec h a n n e lv s d u a lc h a n n e l ) i ne x p e r i m e n ti i ，w ee m p l o y e d am i x e dd e s i g n ， 2 ( 1 e a r n i n gm a t e r i a l sd i f f i c u l t y ：e a s y v s c o m p l e x ) x2 ( p r e s e n t a t i o nm o d e ： s i n g l ec h a n n e lv s d u a l c h a n n e l ) ，a n dp r e s e n t a t i o nm o d ei sb e t w e e n s u b j e c td e s i g n ，t h e l e a r n i n gm a t e r i a l sd i f f i c u l t yi sw i t h i n s u b j e c td e s i g n t h e d e p e n d e n tv a r i a b l ew a s1 e a r n i n ge f f e c t( r e t e n t i o nt e s t a n dt r a n s f e rt e s t )a n dt h ei n d i r e c te v a l u a t i o no fc o g n i t i v e 1 0 a d ( m e n t a le f f o r t sa n dm a t e r i a ld i f f i c u l t ye v a l u a t i o n ) ，t h e c o n t r 0 1v a r i a b l e sw e r ew o r km e m o r yc a p a c i t ya n dp r i o rk n o w l e d g e o fp a r t i c i p a n t s f r o mt h ee x p e r i m e n t sw eg o tt h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n ： 1 t h ew o r k i n gm e m o r yc a p a c i t yi nt h ee l d e r l yg r o u pw a s s i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h a ti ny o u n gg r o u p ，a n dt h e p r o c e s s i n gs p e e do ft h ee l d e r l yg r o u pw a ss i g n i f i c a n t l ys l o w e r t h a nt h ey o u n gg r o u p 2 t h er e t e n ti o nt e s t ，t r a n s f e rt e s t ，m e n t a le f f o r t sa n d m a t e r i a ld i f f i c u l t y e v a l u a t i o no ft h et w o a g eg r o u p s i n l e a r n i n gm e d i u mm u l t i m e d i am a t e r i a lw e r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n ti nt h et w od i f f e r e n tp r e s e n t a t i o n s m o d a l i t ye f f e c t e x i s t si nm u l t i m e d i a 1 e a r n i n go fe l d e r l ya n dy o u n g ， a n d a c a d e m i cp e r f o r m a n c eo ft h ee l d e r l yg r o u pw i t h i nd u a l 一c h a n n e l p r e s e n t a ti o nm o r eo b v i o u st h a n t h a ti nt h ey o u n gg r o u p 3 t h ee f f e c to fr e t e n t i o nt e s ta n dm a t e r i a ld i f f i c u l t y e v a l u a t i o no ft h ee l d e r l yg r o u pi nl e a r n i n ge a s ym a t e r i a l sw a s s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t i nt h et w od i f f e r e n tp r e s e n t a ti o n c o n d i t i o n s t h ee f f e c to ft r a n s f e rt e s ta n dm e n t a le f f o r t s e v a l u a ti o nh a sn os i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n ti nt h et w od i f f e r e n t p r e s e n t a t i o nc o n d i t i o n s 4 t h em e n t a le f f o r t se v a l u a t i o no ft h ee l d e r l yg r o u ph a s s i g n i f i c a n td i f f e r e n c eo n1 e a r n i n gc o m p l e xm a t e r i a l s i nt h e t w od i f f e r e n tp r e s e n t a t i o nc o n d i t i o n s t h ee f f e c to fr e t e n t i o n t e s t 。t r a n s f e rt e s ta n dm a t e r i a ld i f f i c u l t ye v a l u a t i o nh a sn o s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n ti nt h et w od i f f e r e n tp r e s e n t a t i o n c o n d i ti o n s k e y w o r d s ：m o d a l i t ye f f e c t ，e l d e r l y m u l t i m e d i a1 e a r n i n g ， c o g n i t i v e1 0 a d ， c o g n i t i v ea g i n g ，1 e a r n i n ge f f e c t v 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 引言 在过去的二十多年间，计算机技术得以飞速发展，信息传达方式 的多样化和技术化深刻影响了多媒体学习的环境，多媒体教学也被越 来越多的教育者广泛应用。m a y e r 在多媒体学习一书中提出了时 空接近原则、通道原则、一致性原则、冗余原则、个体差异原则等多 媒体设计原则。其中通道原则主要是指在多媒体教学设计中应该采用 视听双通道的呈现方式，相比视觉或听觉单通道呈现方式，这种双通 道呈现方式更能促进学习效果。然而，关于双通道呈现方式在多媒体 学习中有效性的评价有褒有贬，一方面是对双通道呈现方式持乐观态 度的人认为视听双通道呈现能扩展学习者有限的工作记忆容量，促进 积极加工，从而提高学习效果，这已在很多研究中得到证实；另一方 面是对双通道呈现抱怀疑态度的人认为双通道呈现方式目前还存在 很多缺陷，应用不好反而会阻碍学习。国内外已有研究发现，学习材 料本身因素、学习者本身因素等都会影响通道原则的有效性。这种激 烈的争议引起了研究者们对多媒体通道原则深深的思考：如何才能有 效地利用双通道这种呈现方式呢? 在哪些情境下应用双通道呈现方 式既能发挥其优点，又能避免其缺陷，最终取得最好的学习效果呢? 此外，由于老龄化社会的到来，老年人生理和心理的老化引起了 研究者们的重视，尤其是“终身教育”的提出，使越来越多的研究者 们开始关注老年人教育问题。老年人由于认知衰退和老化，认知资源 较年轻人更加有限，难以达到学习目标。随着多媒体技术的广泛应用， 国外已有研究对多媒体技术在老年人教学中的应用进行了探讨，但国 1 硕士学位论文 外就如何有效利用多媒体技术辅导老年人学习的实验研究尚不多。因 此，本研究立足于认知负荷理论、多媒体学习认知理论，试结合认知 老化的研究成果，在对已有研究结果进行验证的基础上，进一步探讨 通道原则在老年人多媒体学习中的有效性。 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 1 文献综述 1 。1 多媒体学习的通道效应 多媒体学习的通道效应指学习者在学习某一任务时，相互独立的 视觉通道和听觉通道同时参与，但是它们的工作记忆容量是有限的。 当呈现给视觉通道材料使工作记忆超负荷时，就可以把一部分的材料 信息转移到听觉通道即同时使用两通道( 视觉通道和听觉通道) 加工 信息，就相当于扩展了工作记忆空间，节省了认知资源，而节省下来 的认知资源就可用于长时记忆中图式的建构n3 。具体而言，通道效应 是指在学习过程中，同时有文字和图片的情况下，文字通过听觉通道 呈现代替视觉通道呈现，可以改善学习的加工过程，降低心理努力， 从而提高学习成绩。因此，使用双通道加工学习材料比单通道加工的 学习效果更好。它是以认知负荷理论和多媒体学习的认知理论为理论 基础心1 。 1 1 1 理论基础 1 1 1 1 认知负荷理论( c l t ) 认知负荷理论( c o g n i t i v el o a dt h e o r y ，c l t ) 是由澳大利亚 心理学学家j o h ns w e l l e r ( 1 9 8 8 ) 1 提出来的，主要是基于人类认知结 构与外界信息结构的交互作用和认知信息加工理论而提出的教学设 计理论，认知负荷( c l ) 主要是指学习者在信息加工过程中所需要的 心理资源的总和。其主要理论基础是资源有限理论和图式理论h 1 。 资源有限理论认为在学习过程中的学习者的认知资源和注意资 硕士学位论文 源( 主要表现在工作记忆容量上) 是有限的。如果同时需要对几种活 动进行加工，则存在资源分配的问题，资源分配遵循“此多彼少，总 量不变”的原则。当某种学习材料含有多种相互作用的信息元素时， 就会出现加重学习者的认知负荷，如果在学习或问题解决过程中所需 要的资源总量超过了学习者个体的最大资源量，则会出现资源分配不 足的问题，造成认知超负荷( c o g n i t i v eo v e r l o a d ) ，影响问题解决 或学习的效果。 图式理论认为，知识是以图式形式存储在长时记忆中的，在学习 过程中，如果新知识和长时记忆中已有图式存在足够的联系，长时记 忆中的图式将会根据所面临的新情境进行快速而正确的归类。这种归 类是一种自动化的加工过程，并不需要有意识的控制和资源消耗。同 时，学习者不断利用已有图式对新知识进行加工整合，将会使长时记 忆中的图式规模不断扩大、数量不断增多、质量不断提高，从而将会 节省认知资源。可以弥补工作记忆容量的不足。因此，该理论指出， 图式获取和规则自动化是学习的两大机制，它们的作用都是利用长时 记忆来弥补工作记忆容量的不足( s w e l l e r ，1 9 9 9 ) 5 | 。 认知负荷理论认为，认知负荷的主要影响因素是学习材料的呈现 和组织方式、学习材料的复杂性和难度以及学习者的先前知识水平 ( c h a n d l e r ，1 9 9 1 ：v a nm e r r i 爸n b o e r ，2 0 0 5 ) 6 ，7 | 。s w e l l e r ( 1 9 9 8 ) 8 1 根 据认知负荷的不同来源，认为认知负荷包括内在认知负荷( 工c l ： i n t r i n s i c c o g n i t i v el o a d ) 、外在认知负荷( e c l ：e x t e r n a l c o g n i t i v e1 0 a d ) 和相关认知负荷( g c l ：) 三个基本成分。见图卜1 。 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 + 圈匣2 图卜1 认知负荷的分类( s e u f e r t ，2 0 0 7 ) 内在认知负荷( i c l ) 是由学习材料本身固有的特性( 如，材料 的元素数量、元素之间的交互作用，即难度和复杂性) 和学习者先验 知识水平，以及这两者之间的交互作用决定的。在学习材料较为复杂， 并且学习者在该领域的先前知识水平较低的情况下，学习者必须同时 加工材料中的多个元素，这样就会增加工作记忆加工容量的负担，从 而产生较高的内在认知负荷。如果学习者在该领域的先前知识水平较 高的情况下，那么学习相同材料过程中产生的内在认知负荷就会降 低。在认知负荷理论中，元素交互性一直被认为是内在认知负荷最基 本、最典型的机制。但是，b e c k m a n n ( 2 0 1 0 ) 阳3 提出，虽然元素交互 性是内在认知负荷的决定性因素，但是研究者们应该试图去辨别这三 种认知负荷具有相同的潜在基础。s w e l l e r ( 2 0 1 0 ) n 们也指出，无论是 内在、外在认知负荷，还是有效认知负荷，都可以使用元素交互性理 论进行解释。s e u f e r t ( 2 0 0 7 ) 3 将内在认知负荷又分为两类：第一类 称之为“外因决定的内在认知负荷”，它是由学习任务的难度和复杂 性所引起的认知负荷；第二类称之为“内因决定的认知负荷”，它是 由学习者认知图式的可得性所决定的。 外在认知负荷( e c l ) 也被称为无效认知负荷，它与教学信息的设 计方式，即学习材料的组织方式和呈现方式有关，是由学习过程中对 硕士学位论文 学习没有直接贡献的心理活动所引起的，对学习有阻碍作用。当信息 设计良好时，外部认知负荷减到最少。当信息设计不良，例如，当教 学材料中的文字和图解在内容上关联较小或是不熟悉电脑的学习者 运用电脑进行学习的时候，便会给学习者造成额外的外在认知负荷。 因为学习者在学习过程中必须从事一些无关或无效的认知加工活动， 从而可能会损害学习，影响学习效果。另外，p a a s 在2 0 0 3 n 2 1 年提出， 让学习者进行问题搜索或者寻找解释中的指导也可能会增加外在认 知负荷。 相关认知负荷( g c l ) 也称为有效认知负荷。在学习过程中，当 学习者未用完所有的认知资源时，学习者便可把剩余的认知资源运用 到与学习直接相关的加工中去，如图式建构。学习者在工作记忆的加 工过程中加入更高级、有意识的认知加工，如抽象、推理、比较和重 组等，从而支持图式建构。这种加工会增加认知负荷，但是这种认知 负荷对学习有积极作用( s w e l l e r ，2 0 0 5 a ) n 3 】。 认知负荷是建立在工作记忆容量的基础上的，三种认知负荷成分 也是可加的，它们之间是一种此消彼长的关系，总量不变。如果三种 认知负荷的总量没有超过工作记忆容量的总量，则能顺利完成学习。 反之将不利于学习。总的来说，认知负荷理论自从被提出以来，研究 者们已进行了大量研究，其主要目的都是，在学习过程中控制和优化 工作记忆负荷，即最大限度减少阻碍学习的认知负荷，同时优化控制 学习的认知负荷，使学习者能够充分合理地利用有限的认知资源和注 意资源，达到最好的学习效果。以往大量研究主要关注专业知识领域， 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 而s 1 a v ak a l y u g a ( 2 0 1 0 ) n 4 3 等人提出，认知负荷理论的研究应该更 多的关注广义知识结构。 1 1 1 2 多媒体学习的认知理论( c t m l ) m a y e r & m o r e n o 等人( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 b ，2 0 0 2 ) n 5 1 7 1 以p a i v i o ( 1 9 8 6 ) m 3 的双编码理论和b a d d e l e y ( 1 9 9 2 ) 1 9 1 的工作记忆理论为基础，提 出了多媒体学习的认知理论。该理论主要有三个假设：双通道假设、 有限容量假设和主动加工假设。双通道假设，是指学习者对听觉表征 和视觉表征的材料拥有单独的信息加工通道，即听觉通道和视觉通 道。叙述或非言语声音则在听觉通道加工，而呈现的图表、视频、动 画或屏幕文本等信息在视觉通道进行加工。有限容量假设，指学习者 在每个通道中一次加工信息数量的能力是有限的，听觉通道和视觉通 道都是如此。主动加工假设，指学习者在学习过程中通过视觉通道和 听觉通道对新进入的相关信息进行主动的、有意义的认知加工，并与 长时记忆中已有的知识图式进行整合，这也是w e t t r o c k ( 1 9 8 9 ) 的生 成学习理论和m a y e r ( 1 9 9 9 ，2 0 0 2 ) 瞳0 2 的“选择一组织一整合”主动 学习理论的主要假设。 通过图卜2 ，我们可以更好的认识和理解多媒体学习的认知理论 模型。 多媒体呈现感觉记忆工作记忆 长时记忆 厂二_ ： 选择j 一一i 塑堡j i 一 耳朱 文字 户首 文字 百谮模型 一。， 整合 先前 9 一 知识 、i 蕊，罕 组织 图像 图像 图片模型 l - - - - - - _ 眼睛 图像 图卜2 ： 多媒体学习的认知理论模型( m a y e r 等2 0 0 1 ，2 0 0 2 ) 硕士学位论文 从图卜2 中可以看到，多媒体呈现包括文字和图片，文字通过耳 朵( 听觉叙述) 或眼睛( 屏幕文本) 进入感觉记忆，而图片则通过眼 睛进入感觉记忆，学习者再从感觉记忆中选择相关的声音和图像进行 进行组织和加工，从而建立起相应的言语模型和图片模型。呈现文字、 图片的容量和长时记忆容量是无限的，但由于工作记忆容量有限，所 以对文字和图片操作的容量也是有限的，这也符合我们上面提到的有 限容量假设。最后，学习者需要把新建立的言语模型、图片模型和长 时记忆中的先前知识进行整合，把新习得的知识整合到已有的相关认 知图式中去，从而达到有意义的学习。图中附有文字的箭头表示主动 加工，在整个过程中，有五种主动认知加工：选择文字、选择文本、 组织文字、组织图像以及整合。 1 1 2 通道效应的已有研究 通道效应在认知负荷理论和多媒体学习认知理论框架的支撑下， 已有大量研究从不同方面证明了视听双通道呈现学习材料比仅由视 觉单通道呈现学习材料改善了学习的加工过程，强加给学习者的认知 负荷更低，降低了心理努力，提高了学习效果。然而也有研究表明， 通道效应并不是在任何情况下都存在的。在某些特定的情况下，双通 道呈现的学习效果并没有优于视觉通道呈现，甚至会表现的更差，即 通道效应消失或发生逆转了。 m o u s a v i ，等人( 1 9 9 5 ) 瞳2 1 提出，如果能够增加有效工作记忆，在 多源的信息中，采用双通道教学程序，即听觉和视觉形式，将会获得 一种积极的效应。他们认为，工作记忆受到限制的最初原因是注意分 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 散效应，那么增加有效的工作记忆尤为重要，通过双通道呈现信息比 单一视觉通道呈现信息将会提高学习效果。因此，他们进行了一系列 的实验。第一个实验运用了几何学材料，图片和文字在纸上呈现，叙 述通过录音机呈现，结果发现，运用双通道呈现( 图片+ 叙述) 比单 一通道呈现( 图片+ 文本) 在后测中所花视觉更少。m o u s a v i 等人在 第二个实验中发现，把同实验一同样的学习材料呈现给被试，除了实 验一的两种呈现方式，增加了图片+ 叙述+ 文本这种呈现方面，结果表 明，图片加叙述组的学习者成绩显著高于图片加文本组，也高于图片 加叙述加文本组。这是第一次运用实验详细验证了通道效应的存在。 t i n d a l l 一f o r ds ，c h a n d l e rp ，s w e l l e r ( 1 9 9 7 ) 2 3 1 和k a l y u g a ， s w e l l e r 等人( 1 9 9 9 ) 乜4 1 的实验中，通过视听双通道呈现学习材料的 条件下，学习者报告出更低程度的心理努力，而得到更高的测验分数。 在m a y e r 和m o r e n o ( 1 9 9 8 ) 瞳5 3 的研究中，相比视觉单通道呈现学习 内容，在视听结合呈现学习内容的条件下，学习者在保持测试、迁移 测试以及匹配测试中都表现的更好。同时，在m a y e r 和m o r e n o ( 1 9 9 9 ) 陋6 3 的研究中，相继呈现视觉单通道条件下的图片和文字，而不是同时 呈现，尽管图文暂时分开了，但是视听双通道呈现的学习效果仍然比 视觉单通道更好，即也存在通道效应。这表明，通道效应在一定程度 上是增加有效的、可利用的工作记忆资源的结果。同时，在k a l y u g a 等( 1 9 9 9 ) 及m a y e r 等( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 的研究中，把解说文本分成许 多的小节，在系统控制条件下同样发现了通道效应。 b r u n k e n 等人( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 心7 瑚1 通过改进研究方法，即运用客 硕士学位论文 观、间接的测量方法一双任务范式对多媒体学习中的通道效应进行了 研究，在实验过程中增加一个视觉次任务，要求被试在次任务颜色出 现变化时尽快做出按键反应。结果发现，在记忆保持测试及次任务反 应时中，视听双通道条件下的成绩均好于视觉单通道条件。同时， b r u n k e n 等人( 2 0 0 4 ) 把次任务刺激变为听觉刺激，同样证实了通道 效应的存在。 y q i ac a o ，m a r i 觇t h e u n e 和a n t o nn 讪o l t ( 2 0 0 9 ) 例在实验中调 查了通道的认知影响，运用一个高负荷的任务。结果表明，后续测验 和主观报告都一致确定了通道对认知工作负荷、认知压力和表现的显 著影响。另外，在a n t o nn i j h 0 1 t 等人( 2 0 0 9 ) b 们的另一项研究中， 他们整合了在认知负荷和五种不同通道的效应，这五种通道条件分别 是：文本、图片、文本+ 图片、文本+ 声音、图片+ 声音，通道效应的 评估采用两种认知负荷的测量和和两种成绩测量。结果与大多数通道 效应预测的一样，在信息负荷和任务要求很高的时候，这种效应变的 很显著。c i n d yl u s t i ga n dw a r r e nh m e c k ( 2 0 1 1 ) 3 13 认为，知觉 的时间严重受注意力和记忆力的影响。因此，在他们的实验中，选取 了三个年龄阶段( 儿童：8 岁；年轻人：1 8 2 5 岁；老年人：6 0 7 5 岁) 的被试来测试一个持续时间对分的程序。结果发现，所有组都重 复了以往经典的现象，在持续时间相同的情况下，被试判断听觉信号 比视觉信号更长。而且这种效应对儿童和老年人的影响比年轻人更 大。 国内陈红艳( 2 0 0 4 ) b 2 1 采用自主控时，运用用双任务法测量了多 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 媒体学习过程中认知负荷的差异。结果发现，在视觉单通道和视听双 通道条件下学习者所用的学习时间没有显著差异，但是在次任务反应 时上视听双通道明显短于视觉单通道，这可以说明，视听双通道强加 给学习者的认知负荷更小。 以上实验都证实了通道效应的存在，但双通道呈现也并非在所有 的情况下都是有利于学习的。近年来对通道效应有效性的局限研究大 致可以归为两类：一类是学习者本身的因素；一类是学习材料和实验 控制的因素。以下是相关的实验研究： 第一，学习者本身因素。 首先，学习者先前知识的会高低影响通道效应的出现。当学习者 的先前知识经验非常丰富时，通道效应就会发生逆转，即专业知识反 转效应。k a l y u g a ，s ，c h a n d l e r ，p ，s w e l l e r ，j ( 1 9 9 9 ) 呤33 的实 验证明了通道效应中专业知识反转效应的存在。造成这种反转效应可 能有两个方面的原因：( 1 ) 具有高先前知识经验学习者的长时记忆的 优势可以弥补单通道呈现的缺点，所以使得两种不同呈现方式的学习 效果并无差异；( 2 ) 具有高知识经验的学习者在单通道呈现时已经不 会出现认知超负荷的情况，如果采用双通道呈现，有可能造成冗余， 使学习者在双通道呈现中比单通道呈现的学习效果反而更差。另外， 在国内，李丹等人( 2 0 l o ) 口4 1 在以往的研究基础上，把学习者按照其 医学知识经验水平的高低分组，考察不同呈现方式的视频教学录像片 的差异。结果表明，在保持测验和迁移测验中，只有低经验水平组差 异显著，也就是视频+ 解说的成绩高于视频+ 字幕的成绩。而对于高经 硕士学位论文 验水平组，两种呈现方式并无显著差异。 其次，学习者在学习过程中的焦虑水平也会影响通道效应的出 现。e 1 e n ae l i z a b e t hw a r d ( 2 0 0 8 ) 口司的研究表明，在数学学习中，学 习者的学习焦虑水平与通道效应产生了交互作用。高焦虑水平的学习 者产生了通道效应，而低焦虑水平的学习者并没有产生通道效应。一 种合理的解释是，高学习焦虑的学习者需要运用他一部分的工作记忆 资源来处理焦虑情绪，那么，剩下的用于处理学习的工作记忆资源减 少，由于双通道呈现在一定程度上能扩展工作记忆容量，所以在这种 情况下，双通道呈现的优势得到了体现。而低学习焦虑的学习者不需 要占用多余的资源去处理焦虑情绪，用来处理学习的工作记忆资源充 足，所以两种不同的呈现方式对其没有显著的影响。 再次，学习者的认知策略也会影响通道效应的出现。在m c n a m a r a 和s c o t t ( 2 0 0 1 ) 6 1 的研究中，检验了策略在工作记忆中的运用，通 过给被试提供一个短时记忆的任务策略训练。在实验一中，被试接受 了四小节的训练，运用一种故事编排的策略( 即链接) 。结果表明， 相比前测中的短时记忆和工作记忆任务表现，被试后测中的表现得到 了很大的提高。实验二也表明，具有更高策略技能的被试在工作记忆 任何表现和言语技能上表现更好，也就是说，策略技能的运用影响了 工作记忆任务的表现。因此，高策略技能的被试在一定程度上弥补了 单通道呈现的不足，使双通道呈现不再有优势。t i n as e u f e r t 等人 ( 2 0 0 9 ) 口7 3 的研究也表明，学习者的记忆策略影响了通道效应的产生， 记忆策略能提高学习者的工作记忆容量。记忆策略包括组织学习材 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 料、使学习材料精细化等。所以，高记忆策略的学习者能弥补单通道 呈现中注意的分散现象，从而使双通道呈现失去了优势。同时，记忆 策略和工作记忆容量对多媒体学习不同的影响也依赖于任务的特征 和要求。 第二，学习材料和实验时间控制因素。 首先，学习材料的难度会影响通道效应的出现。t i n d a l l f o r ds ， c h a n d l e rp ，s w e l l e r ( 1 9 9 7 ) 凹鄙进行了三个实验，实验一和实验二 采用了高元素交互性的发电机原理学习内容，以三种方式呈现，即视 听双通道呈现、视觉单通道呈现和听觉单通道呈现，结果表明，视听 结合呈现条件下，学习者报告出更低程度的心理努力，然而却得到更 高的测验得分。在第三个实验中，采用了高元素交互性的学习材料和 低元素交互性的学习材料。结果表明，在高元素交互性的情况下，接 受双通道呈现的学习者比单通道呈现的学习者心理努力更低，而成绩 更好。但是在低元素交互性的材料中，接受不同呈现方式的学习者成 绩差异并不显著。j e u n gh ，c h a n d l e rp ，s w e l l e rj ( 1 9 9 7 ) 啪1 也提 出，运用听觉文本代替视觉文本并非总能提高多媒体学习的教学效 果，尤其是学习高视觉复杂性的图片时。结果表明，通道效应只存在 低视觉复杂性的图片材料中。而图片繁多复杂的高视觉复杂性材料需 要耗费较高的认知资源，必须添加视觉指导线才能出现通道效应。 其次，学习材料的长度和时间控制因素也会影响通道效应的出 现。h u i bk t a b b e r s ，e ta 1 ( 2 0 0 4 ) h 伽的研究发现，当增加学习材料 的长度时，在视听双通道条件下，学习者的心理努力显著低于视觉单 硕士学位论文 通道。但是，在记忆保持测试和迁移测试中，两种不同呈现条件下并 没有出现明显的差异。同时，当给予视觉单通道学习足够的时间，即 学习者自主控制学习时间，在心理努力、记忆保持测试和迁移测试上 均不存在差异。这也就说明，当学习材料长度加大、学习时间充足的 条件下，通道效应并不存在。自主控制时间的影响还有2 0 0 2 年m a n n 等人h 的研究，他们对4 2 位1 2 岁的被试进行了研究，被试自主控制 学习的时间，观看屏幕上的动画，动画要么配有视觉的文本信息，要 么配有听觉解说信息。随后，问题也呈现在屏幕上，被试在他们的笔 记本上写下答案。结果发现，在不同呈现条件下的被试的学习效果并 没有不同。 再次，不同测试时间也影响了通道效应的出现。s e g e r s 等人 ( 2 0 0 8 ) h 2 1 选取1 2 8 名小学生为被试，学习四节不同的课程。通过计算 机以四种不同方式呈现：纯文本，文本+ 图片，纯声音，声音+ 图片。 所有课程都是被试自己控制时间。结果发现，在学习完之后即刻进行 测试，在保持和迁移测试中都存在通道效应。然而，一星期后，不同 呈现条件下的被试在保持测试中并没有差异，而在迁移测试中，通道 效应竟然发生了逆转，即单通道条件下比双通道条件下的表现更好。 w i t t e m a n ，m a n ds e g e r s ，e ( 2 0 1 0 ) 心3 1 也对8 0 名小学高年级学生 进行了研究，被试分别接受两种不同的呈现方式( 图片+ 讲解；图片+ 文本) ，在课程学习完以后，保持测试和迁移测试也是分别在三个时 间段进行( 即刻；一天后；一星期后) 。在这个实验中，课程是由学 习者自己控制步调，研究者并没有发现任何证实通道效应的证据。相 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 反，在持续时间的影响下，他们发现了通道效应的反转效应，而在一 天以后的迁移测试中也发现了这种效应。而且，他们认为，在控制个 体差异的条件下，这种效应也是存在的。 综上所述，以上很多研究都表明双通道呈现学习材料比单通道 呈现能够达到更好的学习效果，然而通道效应也在很多情况下也可能 会消失甚至发生逆转，学习者特征以及任务特征等都影响着通道效应 的有效性。 1 2 老年人多媒体学习 近年来，我国老龄化人口比重越来越大，老年人的心理和生理老 化问题受到关注，为适应老龄化社会的发展要求，特别是“终身教育” 的提出，使越来越多的研究者开始关注老年人的教育问题。老年人随 着年龄的增长，其认知功能呈衰退和老化的趋势，所以较年轻人，老 年人的个体工作记忆容量更小，老年人的学习也比年轻人更困难。而 多媒体学习以c l t 和c t m l 为基础，旨在改善认知加工，增加工作记 忆资源，从而促进学习效果。自上世纪9 0 年代多媒体开始在教学中 的广泛应用，使得老年人教育也面临着多媒体教学带来的众多挑战。 1 2 1 有关认知老化的研究 认知老化是老年人心理学的主要研究领域之一。它是指老年人随 着年龄的增长，个体的认知资源( 如工作记忆容量、注意力等) 减少 而导致某些认知功能衰退和老化。大量认知老化的研究结果表明，认 知功能年老化主要有以下几个特点：一般智力年老化。加工速度 硕士学位论文 减慢。工作记忆容量减小。抑制能力年老化。执行功能年老化。 李川云等人( 2 0 0 0 ) h 4 3 从年龄差异和个体差异对认知老化的机制进行 了研究，他们认为，工作记忆，知觉速度，自我效能，控制感是其重 要的影响因素。很多研究者对认知老化机制也提出多种理论解释，如 加工资源理论，其中包括工作记忆理论h 引，加工速度理论h 6 47 1 ，抑 制衰退理论h 8 i ，以及陈天勇等人( 2 0 0 7 ) h 卯提出的许多与年龄相关的 认知衰退都与额叶或执行功能的衰退有关。c o n w a y 等人( 2 0 0 2 ) 畸们 采用潜在变量分析探讨了在年龄保持恒定的条件下，工作记忆、短时 记忆、加工速度与流体智力之间的关系。所获得的最适的结构方程模 型表明，工作记忆与流体智力之间存在密切关系，而流体智力在成年 时达到高峰，然后较早地随年龄增长而减退。因此，对于老年人，由 于流体智力的减退，工作记忆资源也大大减少。王亚南等人( 2 0 0 4 ) 瞄的研究也发现，在流体智力的发展过程中，工作记忆可能比加工速 度对其有更直接、更一般的作用，而加工速度则对工作记忆的发展起 直接调节作用。以上研究都表明，随着年龄增长带来的认知损伤，使 老年人的工作记忆容量和认知资源较年轻人更少，所以在学习过程 中，需要老年人分配更加有限的认知资源给不同的信息，快速对新信 息加工，并且整合到已有图式中，因此，老年人在学习中应付更高水 平的认知负荷。 但是，认知功能的发展始终包括发展和衰退两个复杂而相互关联 的过程，具有较大的变异性和可塑性瞄2 | 。吴振等人( 1 9 9 3 ) 畸3 1 就提出， 老年人的记忆具有一定的可塑性。在学习过程中指导老年人运用有效 通道效应在老年人多媒体学习中的有效性研究 策略，挖掘潜能，对于改善认知功能意义重大。也有研究称，老年人 执行功能及其相关脑区( 主要为前额叶) 存在一定的可塑性，通过适 当的训练和干预，执行功能的衰退可得到缓解，而且对其它认知能力 有一定的迁移效应哺4 j 。 综上所述，虽然老年人随着年龄的增长，在认知功能方面会出现 不同程度的衰退和老化，但是，通过有效的教学干预和策略，以及其 他技术辅助手段能使其认知功能的衰退和老化得以改善。如可以利用 现代多媒体教学技术的优势进行弥补。 1 2 2 老年人多媒体学习的已有研究 多媒体学习以c l t 和c t m l 为基础，通过不同的方式向学习者呈 现学习材料，帮助学习者建构知识的心理表征，降低认知负荷，改善 加工过程，从而提高学习效果。这也为老年人的学习提供了有力的理 论支持。 目前，国外对老年人多媒体学习已展开了一些研究。c r a i k 早在 1 9 8 6 年就畸副指出，老年人的记忆成绩依赖于心理操作的外部支持( 如 暗示) ，而老年人靠自身激活这些心理操作的能力较年轻人差，所以 有暗示和无暗示相比时，年龄差异减小。而以c l t 和c t m l 为基础的 多媒体学习都支持相关的心理操作。v a ng e r v e n ( 2 0 0 0 ) 瞄6 3 提出，探 讨以c l t 为基础的教学模式的优势应该关注复杂认知技能的习得，使 外在认知负荷最小化和相关认知负荷最大化，充分利用有效的认知资 源，建构相关的认知图式。而且相比年轻人，老年人有更多提高绩效 的空间，需要更多的外部支持。因此，v a ng e r v e n 提出假设