（基础心理学专业论文）材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响.pdf

摘要 在多媒体学习日益普遍的今天，如何帮助阅读困难儿童提高他们 的阅读成绩是教育工作者们需要探讨的问题之一。本研究立足于阅读 困难工作记忆缺陷理论和认知负荷理论，在已有研究基础上，着重考 察不同呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响，并与阅读优 秀儿童的学习效果进行比较，考察不同呈现方式对哪类儿童的影响更 大，以期找到有效提高阅读困难儿童多媒体学习效果的途径，为多媒 体教学设计提供一些理论基础，也对认知负荷理论进行巩固和扩充。 本研究设计了两个实验，目的在于分别考察学习自然科学性质的 材料和人文科学性质的材料时，文字图片分开呈现、文字图片临近呈 现、图片语音结合呈现哪种呈现方式效果最好，且对哪类阅读水平的 学生影响更大。两个实验都采用呈现方式3 ( 文字图片分开、文字图 片临近、语音图片结合) x 阅读水平2 ( 阅读困难、阅读优秀) 被试 问实验设计。 实验结果发现： 1 对两种阅读水平的学习者来说，材料信息临近呈现和图片语音结 合呈现都是有效的多媒体呈现方式，能显著提高学习者阅读成绩； 2 呈现方式与阅读水平存在交互作用。与阅读优秀学生相比，临近 原则和感觉通道原则对阅读困难学生的促进作用更大，成绩提高 更显著； 3 呈现方式与材料性质之间存在交互作用。当学习自然科学性质的 材料时，临近原则效果更好；当学习为人文科学性质的材料时， 感觉通道原则效果更好。 关键词：阅读困难工作记忆多媒体学习呈现方式 a b s t r a c t t o d a y , m u l t i m e d i al e a r n i n gi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ts t u d yp a t h ， w h i l ee d u c a t o r sf o c u s e do nh o wt o h e l pr e a d i n gd i s a b i l i t yc h i l d r e n i m p r o v i n gt h e i rr e a d i n ge f f i c i e n c y t h i sr e s a r c hb a s e do nc o g n i t i v el o a d t h e o r y , t h e o r yo ft h ed i s a b i l i t yo fw o r k i n gm e m o r yw i t hr e a d i n gd i s a b i l i t y c h i l d r e n , a n dk n o w nr e s e a r c h e s ，i n v e s t i g a t e dt h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n t p r s e n t a t i o n f o r m a tt o r e a d i n gd i s a b l i t l i t y c h i l d r e n a n d c o m p a r e dt h e i n f l u e n c et ot o pr e a d i n ga b i l i t yc h i l d r e n t h i ss t u d yd e s i g n e dt w oe x p e r i m e n t s a n dt oi n v e s t i g a t ew h e ns t u d y p h y s i c a ls c i e n c ea n dl i t e r a eh u m a n i o r e sm a t e r i a lw h i c hf o m a ti st h eb e s t o n e ：t e x t i l l u s t r a t i o ns e p a r a t e df o r m a t ，t e x t - i l l u s t r a t i o ni n t e g r a t e df o r m a ta n d i l l u s t r a t i o n n a r r a t i o ni n t e g r a t e df o r m a t a n dt h e r ei sa n yd i f f r e n c eb e t w e e n r e a d i n gd i s a b i l i t yc h i l d r e na n dt h et o pr e a d i n ga b i l i t yc h i l d r e n t h et w o e x p e r i m e n t sb o t ha d o p t e d3 x 2b e t w e e n s u b j e c t sd e s i g n w eg o tt h e f o l l o w i n gc o n c l u s i o n ： f i r s t ，t oa l ls t u d e n t s ，t e x t - i l l u s t r a t i o ni n t e g r a t e df o r m a ta n di l l u s t r a t i o n - n a r r a t i o ni n t e g r a t e df o r m a ta r eb e t t e rp r e s e n t a t i o nf o r m a t ，c o u l di m p r o v e d r e a d i n ge f f i c i e n c y ； s e c o n d ，t h e r ew e r es i g n i f i c a n t l yi n t e r a c t i o nb e t w e e np r e s e n t a t i o na n d r e a d i n ge f f i c i e n c y r e a d i n gd i s a b i l i t yc h i l d r e ng a i n e dm o r ef r o mc o n t i g u i t y p r i n c i p l ea n dm o d a l i t yp r i n c i p l e ； t h i r d ，t h e r ew e r es i g n i f i c a n t l yi n t e r a c t i o nb e t w e e np r e s e n t a t i o na n d m a t e r i a lc h a r a c t e r w h e ns t u d yp h y s i c a ls c i e n c em a t e r i a l ，c o n t i g u i t y p r i n c i p l ew a sm o r es i g n i f i c a n t ，b u tw h e ns t u d yl i t e r a eh u m a n i o r e sm a t e r i a l ， m o d a l i t yp r i n c i p l ew a sm o r es i g n i f i c a n t k e y w o r d s ：r e a d i n gd i s a b i l i t yw o r k i n gm e m o r y m u l t i m e d i al e a r n i n g p r e s e n t a t i o nf o r m a t 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 一l 一 学位论文作者签名：告目1 2p q 年r 月) ，日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d ( 请在以上相应方框内打“ ”) 作者签名：孝1 习垃日期：沙q g 年r 月歹日 导师签名：力 ， 日期1 喈年 厂月碍日 j 、 l 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 引言 阅读困难儿童是一普遍存在的弱势群体，如何帮助他们提高学习 效果引起了社会的广泛关注。特别是随着信息社会的空前到来，多媒 体技术越来越成熟，多媒体学习必将成为一种趋势。这样一种新环境 和新技术，阅读困难儿童能否适应并从中获益? 关于多媒体学习的研究，研究者们立足于认知负荷理论已经取得 了不小成果，并提出了一些有效的教学设计原则。但这些原则是以大 学生被试为研究对象得到的，对阅读困难儿童是否适用不得而知。 本文立足于认知负荷理论和已有的多媒体教学设计成果，以工作 记忆为桥梁，着重探讨多媒体材料呈现方式对阅读困难儿童学习效果 的影响。 硕十学位论文 第一章文献综述弟一早义陬琢迎 1 1 阅读困难 1 1 1 阅读困难概述 根据世界卫生组织定义，阅读困难是一类异质性障碍，根据成因 可划分为获得性阅读困难和发展性阅读困难：获得性阅读困难是指由 后天脑损伤造成的阅读困难：发展性阅读困难是指个体在发展过程中 智力正常、没有明显的神经或器质性损伤与情感障碍，能接受正常的教 育但阅读水平却显著落后于相应的智力或年龄水平。本研究指的是发 展性阅读困难。 阅读是个体获得知识、传达信息的重要手段，是现代人不可缺少 的技能，儿童一旦产生阅读困难，对其知识获得、情感健康以及社会 性发展都将产生不利影响。然而阅读困难广泛存在于各种语言文字中， 在美国学习困难学生中的5 0 为阅读困难学生，中文学龄儿童的阅读困 难发生率在4 - 8 之间。对阅读困难儿童的研究一直是美国语言心理学 家和认知心理学家感兴趣的内容，并已把阅读困难纳入特殊教育体系。 在我国，程灶火、龚耀先、金志成、张明等心理学工作者都较早地对 这一特殊群体给与了关注，并取得了不小进展。 对特殊儿童的帮助大致可以分为两种途径：一、针对其缺陷进行矫 正或康复训练，使其各方面能力尽可能回归正常人水平；二、针对其 缺陷提供辅助性的帮助，弥补缺陷，使其尽可能多地获得正常儿童水 平的知识。然而，不管是2 0 世纪8 0 年代盛行的知觉、动作以及心理 过程训练晗3 还是后来的语音意识、汉字意识训练1 都表明，困难困难儿 童的康复训练只能在一定程度上起作用，多项指标最终不能完全达到 正常儿童水平。在不能根治缺陷的情况下，如何使阅读困难儿童更好 地学习，可以把视角转向第二种途p 提供辅助性的帮助。在找到如 何提供辅助性帮助之前我们先来了解儿童产生阅读困难的原因。 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 1 1 2 阅读困难的原因分析 对阅读困难进行解释的理论很多，主要有：( 一) 语言障碍理论。 这类理论认为，阅读困难来自于语言学层次的加工缺陷，阅读困难者 在言语信息的表征和加工上存在障碍，但他们的其它认知能力和信息 加工能力完整无缺，语言加工与其它认知加工是相互独立的模块。该 理论包括语音缺陷假说、语音限制假说、语音核心缺陷假说、正字法 a l t o 障碍等。( 二) 视听障碍理论。该理论认为，阅读困难是由于更 深层、更基本的视觉与听觉障碍造成的，其根本原因在于非语言的听 觉和视觉能力的损伤或发展不完善，该理论的核心在于阅读困难没有 语言特异性，不局限于语言学层次。主要观点有视觉巨细胞障碍假设、 听觉加工障碍假设、时间控制障碍假设等等。( 三) 工作记忆缺陷理 论。对阅读困难成因分析上，有一种理论已经得到了越来越研究者的 认可，那就是工作记忆缺陷理论。在解释工作记忆缺陷导致阅读困难 上，可以从两个方面来进行分析。第一，对于儿童来说，字词解码并 不如成年人一样成熟。形音不能自动化转换，而早期阅读很大程度上 依赖于对语音信息的储存，于是，工作记忆缺陷可能导致阅读困难。 第二，如t u n m e r ( 1 9 9 2 ，1 9 9 3 ) 等人所言，语音意识是早期阅读获得的重 要因素，并且是导致阅读困难的一个原因。我国心理学家龚耀先、金 志成等人研究也表明阅读困难儿童工作记忆差不如阅读正常儿童。而 且，研究发现，工作记忆的缺陷在儿童期、少年期、青年期一直存在 ( c h i a p p e ，h a s h e r & s i e g e l ，2 0 0 0 ：m c d o u g a l1 ，h u l m e ， e 11is & m o n k ， 1 9 9 4 ：s i e g e l ，1 9 9 4 ：s i e g e l & r y a n ，1 9 8 9 ) 。 目前，工作记忆( w o r k i n g m e m o r y ，w m ) 已成为儿童阅读困难研究中 的焦点问题，大量研究发现，儿童的工作记忆能力与其学业成绩密切 相关。工作记忆h 1 是一种同时对信息进行储存和加工的容量有限的暂时 记忆系统。根据b a d d e l e y 和h i t c h 关于w m 模型的最初描述，工作记 忆由中央执行系统( c e n t r a le x e c u t i v e ) 和两个从属系统语音环路 硕士学位论文 ( p h o n 0 1 0 9 i c a l l o o p ) 与视空间模板( v i s u o s p a t i a l s k e t c h p a d ) 组成。中 央执行系统主要负责认知协调、资源分配、策略选择、选择性注意和 抑制等。语音环路负责听觉言语信息的暂时储存与控制，包括语音储 存和发音控制两个成分。视空间模板主要负责视觉空间信息的暂时储 存和加工，包括视觉和空间两个子系统。最近，b a d d e l e y 对这一模型作 了修正和扩展，增加了一个新的子系统：情景缓冲区 ( e p i s o d i c b u f f e r ) 嵋1 ，情景缓冲区也是一个容量有限的暂时储存系统， 可以使用多维编码将各种来源( 语音环路、视空间模板、长时记忆等) 的信息表征整合成与当前意识经验相一致的完整统一的情景表征。工 作记忆被认为是人类认知活动的核心，是学习、推理、问题解决和智 力活动的重要成分。 工作记忆容量与阅读困难 工作记忆容量多以工作记忆广度指标表示。许多研究证明工作记 忆容量不足是造成阅读困难的重要原因。t u n m e r 和h o o v e r 研究发现， 工作记忆容量会影响元言语能力的发展，特别是影响语音意识的发展， 这可能是导致阅读困难的一个重要原因。w a g n e r 和t o r g e s e n 等研究发 现陷1 ，在各种音位意识任务中工作记忆比短时记忆具有更重要的作用。 此外，语音记忆容量影响词汇获得，学习一个新单词并把它纳入词汇 需要进入长时记忆，同时要建立一个新的语音序列，当单词声音和与 它相联系的概念在记忆中被激活二者就会联结在一起使用；如果语音 信息在记忆中消退，新单词就不能联结成相应的概念，一个记忆的新 异声音就不能唤起与它相联结的新概念。 j u s t 和c a r p e n t e r 等研究发现口1 ，阅读困难儿童的听觉广度( 反 映言语领域) 、计数广度( 反映数字领域) 都低于正常儿童。由于此项 研究中的大多数阅读困难儿童同时存在数学问题，因此，他们在计数 方面差的原因可能归因于数学学习困难。然而，在他们随后的研究中 发现，在剔除数学困难组儿童外，仍然表现出两类复杂广度测验中的 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 低成就倾向。因此，他们认为阅读困难儿童的工作记忆容量缺陷不仅 与言语广度有关，而且与数字广度有关。 工作记忆容量影响学生的阅读水平，这意味着工作记忆容量低的 儿童在学习过程中处于不利地位，任何学习任务都会对工作记忆产生 一定的负荷，需要消耗工作记忆的资源。相同的学习任务所产生的认 知负荷对不同个体的影响可能不同，对工作记忆容量大的个体来说由 于没有超出其工作记忆能力所能承受的限度，有足够的资源对学习任 务进行加工，因而会取得良好的学习效果；对于工作记忆容量小的个 体来说，由于学习任务所产生的认知负荷超出了其工作记忆能力所能 承受的限度，导致资源不足，不能对学习任务进行有效的加工，从而 对学习产生不利影响。 语音回路与阅读困难 语音回路是工作记忆中研究得较早较多的部分，它与语言学习有 密切关系。语音回路的缺陷会导致语言学习方面的困难。近年来许多 研究证明，阅读困难儿童比正常儿童的储存和复述能力差、数字广度 小，另外，还发现语音系统通过语音回路影响阅读者的记忆能力从而 影响理解水平。例如，阅读模型认为，语音编码用于单词识别和信息 保持，语音编码的自动激活可能有利于工作记忆的提高，这些自由的 资源可用于其它阅读加工。研究表明随1 ，阅读困难者存在语音表征缺陷， 阅读困难儿童对不熟悉或无意义词的发音能力不如正常儿童，这与他 们发音控制过程中的语音编码能力缺陷有关( 词汇辨别成绩差与他们 操纵语音回路的效率低有关) 。另外，在比较阅读困难儿童与正常儿童 的词语短时记忆和词语工作记忆特点后发现：阅读困难儿童的词语短 时记忆和词语工作记忆任务的成绩都比正常儿童差，发音速度慢，但 阅读困难儿童同正常儿童的词语短时记忆及词语工作记忆的差别与发 音速度无关，因为在控制发音速度的影响后，他们之间的差别仍然存 在。c o n n i e 和d a p h n e 采用问卷测量法研究语音回路与阅读理解的关 ， 硕十学位论文 系，结果发现，中文阅读困难儿童和英文阅读困难儿童一样也存在命 名困难和语音记忆障碍。s w a n s o n 等直接对工作记忆中的语音回路在阅 读理解中的作用进行了考察呻1 ，相关分析与回归分析结果都表明语音回 路和中央执行器都与阅读理解关系密切，随后他们对比了阅读困难儿 童和正常组句子理解成绩的差异，结果发现，阅读困难儿童对长句子 的理解成绩明显低于对短句子的理解成绩。阅读困难儿童对长短句子 的理解成绩都低于正常组，他们对这一结果的解释是阅读困难儿童的 句子理解成绩较差，原因在于他们的语音工作记忆存在缺陷，其协调 储存和加工两种认知活动的能力较差。 视空间模板与阅读困难 视空间模板负责加工和贮存视觉材料或可编码为表象的词语材 料。对于阅读困难者的视空间短时记忆和视空间工作记忆是否存在缺 陷情况比较复杂。研究得出的结论也不太一致，早期研究n 们认为阅读 困难儿童的视空间短时记忆是正常的、视空间工作记忆不如正常儿童。 c a t h e r i n e 证实了阅读困难者存在视空间工作记忆缺陷，在控制词语智 力的影响后所进行的回归分析表明阅读困难组比正常组的视空间工作 记忆和词语工作记忆成绩都差。但是，其它研究却表阅读困难者存在 视空间短时记忆的缺陷。s w a n s o n n 则提出了一种折衷观点，通过对阅 读困难者加工信息的特点进行研究，他发现可能存在三种类型的阅读 困难者：语音加工困难者、视觉加工困难者型、视觉加工困难兼语音 加工困难者型，研究还发现对同时存在词语工作记忆和视空间工作记 忆能力缺陷的阅读困难者而言，阅读困难者的词语工作记忆能力与视 空间工作记忆能力同样差，且当任务的加工要求较高时阅读困难者还 表现出中央执行功能缺陷，由此可见阅读困难儿童在视空间模板方面 的研究存在相当多的分歧。 中央执行功能与阅读困难 中央执行功能在工作记忆中起监控协调和抑制无关信息等作用， 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 有大量的认知活动分配到中央执行功能，包括协调工作记忆的辅助系 统、编码和策略的提取与控制、保持与语言和视空间摸板有关的注意 分配和知识从长时记忆的提取。与正常儿童相比，阅读困难儿童存在 较多的注意问题，如注意力不集中容易分心，不能很好抑制无关刺激 的干扰等n 别。s w a n s o n 在一项双任务研究中，要求被试记忆数字串，例 如9 4 1 7 5 2 ，同时挑选空白卡片与图形卡片并要求对图形卡片按意义分 类，例如，车子：卡车、公共汽车、小轿车，服装：衣服、袜子和裙 子，通过数字串个数和挑选的要求来操纵中央执行器的负荷，结果发 现执行低负荷的任务时，阅读困难组与正常组的成绩没有统计上的显 著差异，但当执行高负荷任务时正常组的成绩明显好于阅读困难组， 同样，在包含3 个数字串的词语和视觉空间分类条件低负荷中阅读困 难者的成绩与正常组差异不显著，但当数字串增加到6 ( 高负荷) 双任 务间的协调变得困难时，两组成绩有显著差异，这表明，当任务难度 较高时阅读困难者存在心理资源分配和任务协调的困难。其它研究也 证明阅读困难者的中央执行器的功能存在缺陷。 s w a n s o n 运用双耳分听实验也得到了类似的结果，在不同的实验条 件下，阅读困难组选择性注意的分数都低于正常组，说明正常组比阅 读困难组抗干扰能力更强，能够在资源竞争的条件中忽视无关信息， 而阅读困难者在选择相关刺激而抑制无关刺激时有困难，表现为与注 意资源的监控有关的中央执行功能缺陷，另外，在对不同年龄组阅读 困难者的工作记忆进行研究时发现，6 岁到4 9 岁年龄段的阅读困难者 都存在工作记忆缺陷，其工作记忆能力随年龄增长而下降，这种下降 也是由于中央执行器的注意控制能力下降所引起的。 1 2 认知负荷理论 1 2 1 基本理论 认知负荷( c o g n i t i v el o a d ) 是指在某种场合下施加到工作记忆 中的智力活动的总的数量，对认知负荷起作用的主要因素是工作记忆 坝士学位论文 必须注意的内容的数量。认知负荷理论n 3 1 ( c o g n i t i v el o a dt h e o r y ， c l t ) 是澳大利亚心理学家j o h ns w e ll e r 在上个世纪8 0 年代末9 0 年 代初提出来的，其理论基础主要是资源有限理论和图式理论。资源有 限理论认为人的认知资源特别是工作记忆容量是有限的，而任何学习 和问题解决活动都要消耗认知资源，都可能会造成认知上的负荷。如 果加工某种信息所需要的认知资源超过了人本身所具有的认知资源的 总量，就会造成认知超负荷，从而影响学习的效果和效率。图式理论 认为知识是以图式的形式存储于长时记忆中的，在个体学习新知识的 时候，长时记忆中的图式可以根据所面临的情景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，不需要有意识地控制和消耗 资源，因而可以降低工作记忆负荷，最大限度地减低阻碍学习的无关 负荷，使更多的认知资源投放在学习活动中，达到最好的学习效果。 按认知负荷的不同来源，可以把认知负荷分为三类：内在认知负 荷( i n t r i n s i cc o g n i t i v el o a d ，i c l ) 、外在认知负荷( e x t r a n e o u s c o g n i t i v el o a d ，e c l ) 、密切相关的认知负荷( g e r m a n ec o g n i t i v el o a d ， g c l ) 。 外在认知负荷也叫无效认知负荷，这种认知负荷主要与学习材料 的呈现方式有关，是由学习过程中对学习没有直接贡献的心理活动和 过程引起的。如教学材料中图片与文字在时空上不一致呈现，学生需 要在图片和文字之间来回扫描；又如对电脑不熟悉的学生用电脑进行 学习，需要动用认知资源熟悉电脑，这些活动与图式获得或自动化没 有直接关联，都会产生外在负荷。外在负荷的产生可能导致学习需要 的认知资源超过工作记忆容量，因而阻碍学习。在教学中，因教学材 料呈现不当引起外在负荷的现象非常多。 内在认知负荷是由材料本身和学习者知识经验水平共同决定的， 是学习者需要在工作记忆中保持的、用于理解信息的信息单元的数量 ( p o l l o c k ，c h a n d l e r ，s w e l l e r ，2 0 0 2 ) 。同一个知识体系中相互作用的 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 元素越多，那么工作记忆的压力就越大，内在认知负荷越高。因为工 作记忆必须把所有元素及元素之间的相互作用同一时间纳入并建构。 当然，知识本身的复杂性是相对的，同样的知识或材料对经验丰富的 学习者来说，由于头脑中具有许多与之相关的自动化图式，那么其体 验到的内在认知负荷肯定小于先前知识贫乏的学习者，犹如_ 盘棋局 在下棋高手和新手眼中的区别一样。 密切相关的负荷又称为有效认知负荷，学习者在学习某一个任务 未完成所有的认知资源时，便可以把剩余的认知资源用到与学习直接 相关的加工中去，这种加工活动产生的认知负荷就是有效认知负荷， 不过这种认知负荷不会阻碍学习反而会促进学习。r e n k l 等人2 0 0 3 年 的一个研究发现在学习不完整样例的过程中，进行自我解释就会产生 密切相关的认知负荷，改善学习效果。 认知负荷是建立在工作记忆容量基础之上的，所以三种负荷之间 是一种此消彼长的关系，即三种负荷相加起来的总量被限制在一定范 围内，如果三种负荷都高，必然阻碍学习的顺利进行。在教学设计中， 设计者应该尽可能地帮助学习者减少前两种无关负荷而增加密切相关 的认知负荷，提高学习效率和学习成绩。 1 2 2 认知负荷的测量 对认知负荷的测量n 钔可从客观性( 主观客观) 和因果关系( 直接 间接) 两个维度上来划分。主观性测量是指用主观性的方法，如自我 报告法来测量认知负荷的强度；客观性测量是通过对行为、生理状况 和成绩等进行客观观察，从而得出认知负荷强度的大小。直接的测量 是指对被试的主观感觉、大脑活动进行直接测量，得出结论；间接测 量则是通过对被试的行为、学习成绩进行推论，从而做出判断。 硕十学位论文 表1 - 1 认知负荷的测量方法 在对认知负荷进行研究的测量方法中，应用较多的是p a a s 等人在 1 9 9 4 年提出了一种对认知负荷进行主观、间接的测量方法。研究者通 过在实验后对被试进行问卷调查，让其回答在理解学习材料的过程中 所付出的心理努力的多少。 k a l y u g a ( 1 9 9 9 ) 提出一种对认知负荷进行直接、主观的测量方法。 通过让被试对与认知负荷直接相关的学习材料的难度进行等级评定， 准确得出不同训练策略导致的结果之间的差异。 研究认知负荷最常用的方法是对成绩结果进行分析考查，或通过 分析行为方式或生理状况以及它们与学习加工的关系进行间接客观的 测量。而对认知负荷进行直接的客观测量是得益于神经成像技术 ( n e u r o i m a g i n gt e c h n i q u e s ) 的使用，如通过计算机断层扫描技术 ( p e t ) 和功能性磁共振脑成像技术( f m r i ) 测查任务完成过程中脑的 激活程度。这种方法常用来考察工作记忆研究中在完成简单任务时， 大脑区域的活动，但在认知负荷理论的研究中并不常用。 另一种对认知负荷进行直接、客观测量的方法是双重任务范式 ( d u a l - t a s k - p a r a d i g m ) 。这种范式的基本假设是：认知资源是有限的， 但可以灵活地分配到任务解决的不同方面。如果一个学习者必须要同 时完成两个任务( 如学习任务和监控任务) ，而且两个任务都需要相同 的资源，那么所有的资源就必须在二者之间进行分配，因此可以根据 两个任务的成绩来推测认知负荷的强度。 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 1 3 多媒体学习理论与相关研究成果 1 3 1 基本理论 多媒体技术n 5 1 是上个世纪9 0 年代发展起来的一种新型技术，是一 种把超文本、图形、图像、动画、声像等载体信息结合在一起，并通 过计算机进行综合处理控制，在屏幕上将多种媒体的各要素有机结合， 完成一系列随时性、互动性操作的信息技术。在教学领域，多媒体以 生动活泼、形象具体的信息呈现方式，改变了传统教学单一、死板的 讲解模式，被普遍认为能够促进人的信息加工，有效改善学习效果。 最早把关于人是如何学习的理论应用于多媒体学习的研究者是 m a y e r ( 1 9 9 0 ) ，他在自己与同行研究基础上提出了基于主动学习、双 通道假设和容量有限三个假设之上的多媒体学习认知理论。该理论模 型强调：( 1 ) 存在两个独立的加工通道，即加工听觉输入与言语表征 的听觉通道，加工视觉输入与图片表征的视觉通道；( 2 ) 认知建构取 决于学习过程中学习者主动的认知加工，只有当学习者主动选择相关 的词与图信息，把它们组织成聚合的语词和视觉表征，并把相应语词 和视觉表征及相关的其它知识整合在一起时才出现意义学习；( 3 ) 视 觉和语词工作记忆的加工容量是非常有限的，因此，若对视觉或听觉 通道呈现太多要加工的元素，将会引起认知超负荷而阻碍学习。 多媒体呈现 感觉记忆工作记忆长时记忆 语词 i ，i 耳朵 。 、 j。 一 i l l 眼睛 畦- l 一 圆回 i 图1 - 1多媒体学习的认知模型 硕士学位论文 1 3 2 多媒体学习的相关研究 1 3 2 1 研究成果 基于以上理论，研究者们聚焦于如何利用多媒体学习中材料可以 通过文字、图片、语音、动画等多种方式呈现的特点，进行了大量的 研究并得出了一些有效的多媒体教学原则。通过对这些文献进行分析 归纳发现，成果主要分为三个部分：如何降低外在认知负荷和内在认 知负荷、帮助学习者管理内在认知负荷，促进意义学习的完成。 一降低外在负荷 由于外在认知负荷主要是由学习材料的组织和呈现方式引起的， 所以使学习材料的呈现方式最优化是降低学习者外在认知负荷的一个 重要途径n 引。研究者们对于如何降低外在认知负荷提出了以下几个主 要教学设计原则：( 一) 感觉通道原则( m o d a l i t yp r i n c i p l e ) 。在多 媒体学习中，学习材料视听结合呈现比单独用其中一种方式呈现效果 要好。多媒体学习的认知模型认为，视觉和听觉是两个相互独立的加 工通道，材料在一个加工通道中可能引起超负荷，但如果分担一部分 给另一通道则可有效缓解。m a y e r 、m o r e n o 、m o u s a v i 、t i n d a l l - f o r d ， c h a n d l e r 和s w e l l e r 等证实了这个原则。( 二) 多元表征原则( t h e m u l t i p l er e p r e s e n t a t i o np r i n c i p l e ) ：以单词和图画的形式同时呈现 某种学习材料，学习效果要优于只用单词来呈现。即声情并茂要比单纯 的描述更有效果。( 三) 邻性原则( t h ec o n t i g u i t yp r i n c i p l e ) ，同时 呈现意义相近的单词与图象要比继时呈现效果好。( 四) 易懂性原则 ( t h ec o h e r e n c ep r i n ci p l e ) ，当多媒体信息包含内容较少的冗词或图 象时更容易理解，即简洁的材料要比修饰性材料的学习效果好。总之， 这方面的研究为基于学习者如何加工多媒体信息的认知理论为多媒体 信息的教学设计提供了明晰且必要的指导。 二管理内在认知负荷 早期关于认知负荷的研究，把内在认知负荷看作是恒定的。实际 材料早现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 上，不同学习者的先前知识经验大相径庭，同一学习者不同阶段先前 学习经验也不尽相同，因而内在认知负荷是可变的。由于内在认知负 荷是由元素交互活动引起的，所以减少内在负荷的主要方法就是减少 元素间的交互活动n 引。 k a l y u g a ，c h a n d l e r s w e l l e r 发现，信息的不同呈现方式对于不 同经验水平的学习者来说学习效果有所不同。最有效的信息传播方法 部分地决定于学习者的经验水平。g e r j e t s 综合自己和他人的研究认 为，当把要学习的例题分解成意义完整的、可以单独呈现的模块化例 题时，可以使学习者的内在认知负荷降低，并使学习者用于学习样例 的时间减少，学习成绩提高。c l a r k e 等人的研究发现对于技能水平低 的学生来说，技术内容很有可能含有较高的交互影响。如果技术技能 和特定内容同时学习的话还可能增加内在负荷。s c h n o t z 和r a s c h 探讨 了两种动画类型对获得知识的影响。用以促进认知的动画对拥有高先 决条件的学习者是有效的，而用以减少任务认知负荷的动画却不会促 进学习。w a l l e n 发现如果内在负荷与外在负荷的总和过大，学习者将 不能按预计理解教学内容。 三增加密切相关的认知负荷 s w e l l e r 认为提供样例的变式是增加相关认知负荷的一个有效途 径。他们认为问题情境的变式可以鼓励学习者发展图式，因为它使学 习者更能把相似特征和相关特征与无关特征区分开来。提供变式可以 更好地促进学生的学习和迁移n 制。 p a s s 等人通过真实环境下采用真实的学习材料，把动机当作尽可 能完善教学材料的一个变量。他们认为，动机可能是教学设计中促进 学习者并且提高学习成绩的一个关键因素。近来，不少研究者认为学 习者的自我解释是一有效的增加相关认知负荷的方法 ( g o l d a m a n ，2 0 0 3 ：m a y e r ，1 9 9 3 ) ，可以促使学生以及加工材料。虽然自 我解释的质量因人而异，可能是零散的、不正确的，但它能反应出哪 硕士学位论文 些内容是学习者没有理解的。 1 3 2 2 研究新进展之注意分散效应的研究 多媒体学习的研究是一个纷繁复杂的过程，从最开始人们为多媒 体技术的出现欢呼雀跃而胡乱套用之，到学者们发现其中的弊端对其 进行理性思考与研究，并得到一些理论上可行的教学设计原则，经历 了较长的一段时期，也引发了研究者的深入思考。很多教学设计原则 的确是鼓舞人心的，但都是通过实验室实验得到的，具备心理学实验 存在的缺点与忧患：能否适用于真实的教学环境、能否适用于不同层 面的人群? 另外，在对不同性质内在负荷的研究上，从降低外在认知 负荷到管理内在认知负荷再到增加密切相关的认知负荷，取得了很大 成就，但只注重研究的速度过于着急关注比较困难的问题并不能满足 教学的需要。回过头发现，其实一些最简单的问题也是最复杂最经典 的，如学生学习时很容易注意力分散，如果教学材料设计不合理更可 能引发这个现象，所以这也成了国内外一些学者们重新感兴趣和关注 的问题。注意分散现象是指在学习过程中，如果教学材料设计不当， 引发学生在不同的信息源之间转移注意力、增加工作记忆的负荷而造 成认知超负荷，阻碍学习。如图片与文字在不同的页面呈现，学习者 在观看图片的时候需要保持和联想文字的内容，而在观看文字的时候 又要回忆图片的内容。减少注意分散现象的教学设计原则有两个：感 觉通道原则和临近原则。要么把文字内容用语音解说来代替，要么把 图片与文字等相关联的信息临近呈现，。 一感觉通道原则( m o d a li t yp r i n c i p l e ) 由于外在认知负荷主要是由学习材料的组织和呈现方式引起的， 所以使学习材料的呈现方式最优化是降低学习者外在认知负荷的一个 重要途径n 制。m a y e r 和他的同事曾通过视觉和听觉两种信息呈现方式来 证明视听结合教育的优势。m a y e r 和m o r e n o 观察到接受听觉解释同时 伴有计算机生成的动画的学生，其学习效果要优于那些只接受由计算 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 机屏幕即时显示视觉文章的学生。 在一系列用几何学为教学材料的实验研究中，m o u s a v i 发现以视觉 呈现的一个几何图表，结合听觉上的陈述，相对于传统的仅视觉呈现 的方式，更能提高学习的效果。t i n d a l l - f o r d ，c h a n d l e r 和s w e l l e r 曾运用基础电子工程学研究了这一效应，并证明了听觉上的文章和视 觉图表形式结合更优于纯视觉技术的教学。m o r e n o 和v a l d e z 检测了气 象学中单个呈现( 词语) 及复合呈现( 词语和图片) 学习时的交互性 及反馈的影响，测量了保持水平以及问题解决能力，并且主观方法测 量了认知负荷。他们发现，呈现两个简洁的复合呈现_ ( 听觉和视觉) 比单个呈现更能导致高测验成绩，而且学习者可以投入较少的智力努 力。 w a i m a n 利用双任务法也证明仅以视觉方式呈现的学习材料会使视 觉认知负荷比视听同时呈现要高。正如认知负荷理论所预期的，仅以 视觉方式呈现的图片和文字会有更高的认知负荷。实验中，同样的多 媒体学习材料，在视觉条件下的次任务的处理要明显慢于视听条件下 次任务的处理。v a ng o g 指出设计者在设计教学内容时，必须谨慎处理 对这一知识领域特别熟悉的学习者的外在负荷。 二临近原则( c o n t i g u i t yp r i n c i p l e ) ， 许多研究已经证实，学生在学习科学文章时，如果同一页上图解 和文字出现的位置接近，学生的记忆和问题解决成绩比二者相分离呈 现时要好得多；动画和讲解同时呈现的记忆和问题解决成绩要优于二 者相继呈现时的成绩。基于一系列实验的证明，m a y e r 和a n d e r s o n 提 出一个有效降低外在认知负荷的多媒体设计原则临近原则：言语信 息和图像信息在时间和空间上临近呈现有利于提高多媒体学习效果。 他们把临近原则分为空间临近和时间临近。 空间临近效应指学生的学习效果在言语和图像信息在空间物理位 置临近呈现优于二者分离呈现。例如学生学习有关水泵如何工作的材 硕+ 学位论文 料，图片文字临近呈现比远离呈现时的成绩提高了7 5 n7 1 。在一份回顾 如何有效进行多媒体教学的综述中，m a y e r 指出，图像文字信息临近呈 现比分离呈现的阅读成绩好5 0 左右n 引。c h a n d l e r 和s w e l l e r 等人的 实验也得出同样的结论n 9 1 。 时间临近原则指言语和图像信息在时间上同时呈现时要好于相继 呈现时的学习效果。例如，在一个学生学习自行车闸如何工作的实验 中，有动画与讲解同时呈现、动画与讲解相继呈现、只有动画、只有 讲解四种情况。结果动画和讲解同时呈现的学习效果优于其它三者， 证实了时间接近原则。 但是，学习是一个多元化的过程，m a y e r 就曾指出，学习效果与 材料特征、设计方式、学习者水平都有密切关系。所以，不同设计原 则的争议仍然在继续。m a y e r 在2 0 0 7 年发表的一篇文章中指出乜引，就 感觉通道原则而言，当学习者时间充足时，图片结合文字呈现并不比 图片结合语音呈现效果差，甚至要好。这是因为，当学习者有充足时 间学习时，文字、图片造成的视觉通道超负荷现象可以通过重复观看 来弥补，而语音由于稍纵即逝特点不易得到深加工。 材料呈现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 第二章问题的提出与研究设想 2 1 问题的提出与研究设想 本研究是在以往研究基础上产生的。随时代发展、科技进步，多 媒体学习必然是一新的发展趋势。在这样的学习环境下，如何帮助阅 读困难儿童提高阅读效果? 研究发现阅读困难儿童的工作记忆存在缺 陷，而基于认知负荷理论的多媒体教学设计原则正是根据工作记忆容 量有限假设提出的，多项研究也证实了好的多媒体教学设计原则能减 轻认知负荷提高学习成绩。但是，这些研究成果大多适用于大学生被 试，对有阅读困难的小学生是否同样有效? 如果有效，与阅读优秀学 生相比，对谁的促进作用更大? 其次，以往的实验室研究大多采用自然科学性质的实验材料，而 在学生的真实学习中，不仅有自然科学学科的学习，还有人文科学学 科的学习，因此，本研究想把视野扩展到人文科学学科材料的多媒体 学习上，也就是，多媒体设计原则是否具有跨学科性。 再次，近年来多媒体学习一个新的研究点在于探讨如何减轻注意 分散效应，并聚焦于两项教学设计原则：临近原则和感觉通道原则， 通过材料信息临近呈现或者一部分材料视觉呈现一部分材料听觉呈现 来替代材料时空上的分离呈现。研究者们大多认为与产生注意分散现 象的不良设计原则相比，临近原则与感觉通道原则有其不可比拟的优 越性。但是，如何根据学习者特点确定一种最合适的教学设计原则， 也就是，两种好的设计原则相比，到底哪个更优秀些? 阅读困难儿童注意分配力差、工作记忆容量差、认知策略不丰富， 在多媒体学习中，如何优化呈现方式降低外在认知负荷是最基本的一 项多媒体教学策略。结合阅读困难儿童认知特点和多媒体学习研究的 热点问题，我们对多媒体学习中的感觉通道原则和临近原则进行探讨。 硕士学位论文 本研究将进行两个研究，建立在三个实验假设上： 首先，不论是自然科学材料的学习还是人文科学材料的学习，临 近原则和感觉通道原则都是有效减轻注意分散现象的教学原则； 其次，对自然科学性质和人文科学性材料的学习，临近原则和感 觉通道原则都对阅读困难儿童的促进作用比对阅读优秀儿童的促进作 用更大，呈现方式与阅读水平存在交互作用； 再次，在学习两种性质的材料时，感觉通道原则都要好于临近原 则。 2 2 研究意义 本研究采用认知负荷理论为基本框架，借鉴前人研究成果，把视 角扩展到阅读困难儿童和人文科学材料的学习，进一步丰富了认知负 荷理论；对好的设计原则之间的横向比较也进一步丰富和充实了多媒 体学习理论。另外，如果实验结果能验证实验假设，好的设计原则对 阅读困难儿童的促进作用更大，那么一定程度上巩固了阅读困难儿童 工作记忆缺陷假设理论。 本研究还有重要的现实意义，虽然多媒体技术已经非常成熟，多 媒体教学设计原则也日趋丰富，但很多教学设计仍忽视学生认知特点、 忽视学生个体差异，未能真正体现技术为我所用。本研究结果在_ 定 程度上能为多媒体教学设计如何优化材料呈现方式、提高学生阅读成 绩提供一些启发与指导。 材料早现方式对阅读困难儿童多媒体学习效果的影响 第三章实验设计与研究方法 3 1 实验设计 根据研究