多媒体学习研究讲稿.doc

多媒体学习研究一、基本概念多媒体：指用语词（word）与画面（picture）来共同呈现材料。学习：多媒体学习：概念辨析：多媒体学习与数字化学习六、研究主题1、多媒体学习的理论研究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迈耶(Richard EMayer)在其书多媒体学习中提出, 双重通道假设、容量有限假设和主动加工假设是梅耶构建多媒体学习的认知理论，乃至整个多媒体学习科学体系的逻辑起点。而这三种假设是建立在（佩维奥）Paivio的双重编码理论、Baddeley的工作记忆模型、Sweller的认知负荷理论和Wittrock的生成学习理论（维特罗克的生成学习理论认为，人类的学习是一个主动建构新知识、生成新意义的过程，而不是一个简单的接受过程。学习者在学习过程中要同时具有以下四个成分:生成、动机、注意和先前知识经验。生成是指形成新知识的内在联系以及新知识与己有经验之间的联系。）基础之上的。下面我们将逐一对各种理论进行讨论，以揭示它们是如何为多媒体学习科学体系的构建提供理论基石的。容量有限假设的理论基础是工作记忆模型和认知负荷理论，主动加工假设的理论基础则是生成学习理论。（1）双通道假设：指人们进行认知加工时对视觉表征和听觉表征的材料都有相应的信息加工通道。双重通道假设的理论基础是双重编码理论和工作记忆模型。1) 双重编码理论1975年美国心理学家佩维奥提出了双重编码理论，他强调在信息的贮存、加工与提取中，语言与非语言的信息加工过程是同样重要的。该理论认为人的大脑中存在两个功能独立又相互联系的认知系统：言语系统跟非言语系统。言语刺激经过感知系统，以字符为基本单位表征、编码贮存在言语系统中；非言语刺激经过感知系统，以图像为基本单位表征、贮存在非言语系统中。两系统内部分别存在一种连接，使系统内部形成关联结构。两者间连接形成复杂关联网络，即参照联结，参与相关的言语编码和图像编码。见ppt模型2) 工作记忆模型它包括四个部件：一个控制系统，即中央执行系统；两个存储系统，即视觉空间模板与语音回路；还有一个情景缓冲区。基于言语编码的语音回路负责保持和处理言语信息；基于视觉编码的视觉空间模板负责储存和处理视觉和空间信息；中央执行系统是工作记忆模型的核心部件，它控制着认知资源的分配，主要负责协调各个系统之间的相互关系，调节与整合存在于视觉空间模板和语音回路之间的信息。把情境缓冲区界定为一个容量有限的临时储存区，它在中央执行系统的控制下，以长时记忆为中介，能够对来源于不同渠道的信息进行整合。图形见ppt工作记忆容量有限，约 7+2 个信息单位。工作记忆系统对来自瞬时记忆系统中的信息进行加工，从长时记忆中提取已有的知识。Mayer 认为多媒体学习的主要过程发生在工作记忆中，Baddeley 的工作记忆模型成为他提出多媒体学习认知理论三大假设的重要理论来源；Sweller 以工作记忆的容量是有限的作为其认知负荷理论的假设之一。（2）容量有限假设人们进行认知加工时是需要消耗认知资源的,而认知资源是有限的,因此在每个信息加工通道上一次加工的信息数量是也有限的。该假设是建立在认知负荷理论的基础之上形成的，认知负荷可以分为以下三种：内部认知负荷，依赖材料的内在难度有多少组成成分和它们之间是如何相互影响的。材料成分越多，关系越复杂，内部认知负荷就越高。例如，正方形面积是s=a*b，有三个要素和两个关系；而三角形面积是s=1/2a*h，却有四个要素和三个关系，这样的话材料越复杂，负荷就越高。外部认知负荷，依赖教学信息的设计方式材料组织的方式和呈现的方式。指由不恰当的教学设计所引起的认知负荷，如包含与教学目标无关的材料（见书本） 相关认知负荷是努力学习所带来的认知负荷，促进图式建构和自动化，是有效的认知负荷，包括加工认知负荷和元认知负荷。前者指学习中学习者将工作记忆能量投入更深层的图式建构和存储时产生的认知负荷，后者指将工作记忆能量投入学习活动的监控和对学习策略的关注时产生的认知负荷。认知负荷是指学习中所要加工的信息给工作记忆造成的负荷。该理论的基本假设是认为工作记忆的容量是非常有限的。当学习过程中的认知加工所需要的认知资源超出了个体工作记忆所能提供的资源总量，就会导致认知负荷超载，从而影响学习的质量。（3）主动加工假设是指人们为了对呈现的材料与他们的经验建立起一致的心理表征会主动参与认知加工。主动的认知加工过程包括形成注意（选择相关的材料）、组织新进入的信息（组织已选择的材料）和将新进入的信息与其他知识整合（把所选择的材料与已有的知识整合起来）。在综合认知心理学的相关研究成果的基础上，以其所进行的大量实验研究证据为依据，梅耶于2001年提出了多媒体学习认知理论对学生如何从文本和画面中建构知识做出了如下描绘多媒体学习的认知理论模型2、多媒体的学习过程研究多媒体学习过程的研究是基于三个典型材料进行的：打气筒的工作原理、制动器的工作原理和闪电的形成。所以，其研究结论对于理工科这类学习内容基本上是有效的，但对于人文学科领域的学习内容就不一定有效。（这也是梅耶的研究不足之处）3、多媒体学习的原则研究（既是研究主题又是研究结论）对于多媒体呈现方式的研究国内外学者总结出了一系列多媒体设计所要遵循的原则。Mayer 及其工作团队依据自己的多媒体学习认知理论将这些原则总结成多媒体设计的七原则， 即多媒体认知原则、空间接近原则、时间接近原则、一致性原则、通道原则、冗余原则和个体差异原则。多媒体认知原则（multimedia principle）学生学习语词和画面组成的呈现比学习只有语词的呈现效果好。原因：当语词和画面共同呈现时，学生有机会形成言语和图像的心理模型并在二者之间建立联系。空间接近原则（Spatial Contiguity Principle）书页或屏幕上的对应的语词与画面临近呈现比隔开呈现能使学生学得更好。原因：当书页或屏幕上的对应的语词与画面彼此接近时，学习者就不必使用认知资源在书页或屏幕上搜寻，并且更有可能将它们同时保持在短时记忆中。Mayer 及其团队进行了5组独立的实验研究闪电的发生原理和汽车的制动系统原理。其结果揭示了被试在保持测验和迁移测验中，媒体组合呈现组的成绩均好于媒体分离呈现组。时间接近原则（Temporal contiguity principle）对应的语词与画面同时呈现比继时呈现时能使学生学得更好。Mayer 及其研究团队在计算机环境下进行了8 组独立的科学性原理的实验来验证时间接近效应。实验结论如下： 在保持成绩测验5 组中有3 组同时呈现组的成绩好于继时呈现组， 所以说保持成绩测验中时间接近效应不完全一致； 在迁移成绩测试的8组实验中均呈现了明显的时间接近效应， 即同时呈现组的迁移成绩好于继时呈现组。Mayer 等人又进行了深入研究进而得出小步子的继时呈现组与同时呈现组在保持成绩测验和迁移成绩测验中均无明显差异。一致性原则（Coherence Principle）当与学习主题无关的材料（语词、画面和声音）被排除而不是被包括时，学生学得更好。Garner等研究者对花边材料的研究，花边材料即有趣但与主题无关的信息，结论认为，在文章中加入有趣但与主题无关的内容时，学生对课文重要观点的记忆没有任何提高，学生更倾向于记忆花边材料而不是文章的重要内容。Mayer及其研究团队做了11组独立的实验验证了无论是在多媒体呈现中加入有趣但无关的语词和画面还是加入有趣但无关的声音和音乐，还是把多媒体呈现中不必要的语词删掉，其接受简明的多媒体呈现的学习者比接受含有无关材料的多媒体信息的学习者在保持成绩和迁移成绩中成绩均好。原因：无关材料会争夺工作记忆中的认知资源，分散学生对重要材料的注意力；会干扰材料的组织加工，误导学生围绕不恰当的主题才组织材料。通道原则（modality principle）即在一个多媒体信息呈现中，语词用声音形式呈现比用打印文本形式呈现会使学生学得更好。Mayer等人用4组基于计算机环境的独立实验研究了闪电的形成原理和汽车制动系统的工作原理。实验结果表明无论是在保持成绩的测试中还是在迁移成绩的测试中，接受动画加解说的多媒体呈现的学习者比接受动画加屏幕文本的多媒体呈现的学习者成绩要好，证实了通道效应存在。冗余原则（redundancy principle） 学生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的效果。Mayer 等人进行了2 组基于计算机的独立实验来研究闪电的形成原理，实验结果冗余效应显著， 即学习动画加解说呈现的学生成绩比学习动画加解说再加屏幕文本呈现的学生无论在保持成绩还是迁移成绩前者均好于后者。原因：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。个体差异原则(individual differences principle)设计效果对知识水平低（low-knowledge） 的学习者要强于对知识水平高（high-knowledge） 的学习者，对空间能力高（high-spatial） 的学习者要好于对空间能力低（low-spatial） 的学习者。Mayer等人在对原有知识水平不同的学习者进行了3组基于书本的实验中，有2组知识水平低的学习者比知识水平高的学习者在采用了多媒体设计原则的保持成绩上获得了更高的得分；进行的4 组基于书本的实验中，每组均得出相同的结论，即知识水平低的学习者比知识水平高的学习者在采用多媒体设计原则的迁移成绩上都获得了更高的得分。在对空间能力不同的学习者进行的2组实验中，均呈现出空间能力高的学习者比空间能力低的学习者在采用多媒体设计原则的迁移成绩上获得了更高的得分；对保持成绩没有进行测量。4、多媒体学习的应用研究5、影响多媒体学习的因素影响多媒体学习的因素我们总结了一般有下面几个：学习者特征（比如学习者先前的知识、学习者的认知风格、学习者的年龄特征、学习者的学习能力等）、学习动机、学习环境（书本学习还是基于计算机的学习，单独学习还是协同学习，导向学习还是交互学习）、材料的呈现方式和速度、线索、知识的类型（陈述性知识和程序性知识）、多媒体表征方式、教学设计等七、研究结论多媒体设计的七个基本原则多媒体信息设计原则多媒体认知原则（Multimedia Principle） 学生学习语词和画面组成的信息呈现比学习只有语词的呈现效果更好。空间接近原则（Spatial Contiguity Principle） 书页或屏幕上对应的语词与画面邻近呈现比隔开呈现能够使学生学得更好。时间接近原则（Temporal Contiguity Principle） 相对应的语词与画面同时呈现比继时呈现能够使学生学得更好。一致性原则（Coherence Principle）当语词、画面和声音相互关联，不包含无关信息时，学生学得更好。通道原则（Modality Principle）由动画和解说组成的呈现比由动画和屏幕文本组成的呈现能够使学生学得更好。冗余原则（Redundancy Principle）学生学习有动画加解说组成的呈现材料比学习由动画、解说加屏幕文本组成的呈现材料能取得更好的效果。个体差异原则（Individual Differences Principle）设计效果对于知识水平低的学习者要强于对知识水平高的学习者；对空间能力高的学习者要好于对空间能力低的学习者。个性化原则（Personalization Principle） 多媒体信息的言语以会话的体例进行表示，会比正式文体更有益于学习。分割原则（Segmentation Principle） 多媒体教学信息按照学习者学习步调分段呈现，学习者的学习效果会更好。预训练原则（Pre-training Principle）学习者掌握和了解了学习内容的主要概念的名称和特性之后，会从多媒体中学的更好。强调原则（Signaling Principle） 对重要内容的组织给予突出强调会提升学习效果。声音原则（Voice Principle） 多媒体信息中的言语使用标准语比使用机器和外语进行解说，效果会更好。图像原则（Image Principle）多媒体形式呈现信息时，讲解者的图像出现在屏幕上的学习效果并不一定优于没有图像出现时的效果。八、研究不足/反思1、研究条件：大多数研究在是非交互条件下进行的，也就是在系统控制步调，并非学生控制步调的条件下进行的，那么在基于计算机条件下，学生控制步调和系统控制步调对学生成绩是否有显著影响呢？2、研究内容：以往的研究特别是Mayer的研究内容大多为短小的科普说明文，那么对于其他类型的学习内容是否会有相同的规律呢？3、研究材料：以往研究并没有对研究材料作出区分，那么对于不同类型的实验材料是否会有相同的结论呢？4、实验环境：以往的实验研究大多是在实验室并非教室里进行的，实验结论对于教师的学习环境是否成立呢？5、材料呈现方式：对于基于计算机条件下，通道效应和冗余效应的实验研究，主要是Mayer的研究成果比较多，但Mayer对此的研究材料的呈现方式大多为动画，但对于静止画面而言，通道效应和冗余效应是否还存在呢？九、研究的新趋势现在越来越多的学习者采用数字化方式进行学习，这在商业领域也有所体现，例如越来越多的出版商选择将书做成电子形式而不是印刷形式。因此，研究学习者如何在数字化环境