多媒体学习认知理论的综述
2011-02-21 20:42阅读：
摘要：多媒体学习认知理论揭示学习者的多媒体学习认知机制，按照任的心理工作方式设计的多媒体信息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。本文介绍介绍了多媒体学习的认知理论，并对其进行分析，最后描述了该理论所具备的一些特征。
关键词：多媒体学习 认知理论 双通道
在教学信息的传播中，媒体是一个十分重要的因素。自教学引进新媒体技术以来，催生了教学内容传播的新形式。随着多媒体技术日新月异的发展，各级各类学校也不惜重金，积极筹备多媒体教室和校园网等硬件环境，为学校开展多媒体教学创造条件。但是，目前对于多媒体学习的研究主要集中在多媒体学习环境及软件的开发方面，而对多媒体学习过程的研究很少。多媒体学习认知过程揭示了多媒体学习的认知机制，是多媒体学习中重要的组成部分。研究多媒体学习的认知认知理论对多媒体教学及其资源的设计都具有重要的意义。
一、多媒体学习认知理论
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·迈耶·E·迈耶在其书《多媒体学习》中提出，并通过大量的心理实验证明该理论的正确性和科学性。迈耶认为“按照人的心理工作方式设计的多媒体信息比没有按照人的心理工作方式设计的多媒体信息更能够产生有意义的学习”，基于此认识，迈耶研究了多媒体学习的认知规律，依据双通道假设、容量有限假设、主动加工假设的心理学原理提出了多媒体学习的五个步骤。
(一)双向通道假设
双向通道假设是指人们对视觉表征材料和听觉表征材料拥有单独的信息加工通道。双向通道假设在多媒体学习的认知理论中指人们的信息加工系统包括听觉/言语通道和视觉/图像通道[1]”。两个通道能分别加工不同种类的信息，呈现给眼睛的材料由视觉通道来加工，呈现给耳朵的材
料由听觉通道负责加工。如下图
有两种方式可以说明两种通道的区别，一种是基于呈现模式，另一种是基于感觉通道。基于呈现模式的方法关注的是呈现的刺激是言语的还是非言语的，一个通道用来加工言语材料，另一个通道用来加工非言语材料；基于感觉通道的方法关注的是学习者最初是通过眼睛加工所呈现的材料还是通过耳朵加工所呈现的材料，一个通道加工视觉表征的材料，另一个通道加工听觉表征的材料。而迈耶选择了折中的方式，用基于感觉通道的方法来区分视觉呈现材料和听觉呈现材料，用基于呈现模式的方法来区分工作记忆中基于图像的和基于言语的模型的建构。
那么，两个通道之间的关系又是如何的呢?尽管信息是通过其中的一个通道进入了人的信息系统，但是学习者也可以转换表征方式使之能够在另一通道中加工信息。当学习者给任务分配足够的认知资源时，最初呈现给一个通道的信息就可能在另一通道中得到表征。例如，屏幕文本最初可能是在视觉通道中被加工的，因为它是呈现给眼睛的，但是一个有经验的读者会在心理上把图像转换为声音，在听觉通道中进行加工。
(二)容量有限假设
容量有限假设是指每个通道一次性加工的信息数量是有限的。当向学习者呈现信息时，不管是插图、动画或口头解说，学习者并不能记住全部的内容，而是记忆了部分的或片断的信息[3]。
既然人的信息加工容量是有限的，那么假如向学习者呈现大量的信息就势必会造成认知上的负担。斯韦勒和钱得勒(P．Chandler)(1994)和斯韦勒(1999)区分了学习中认知负担的内部来源和外部来源。内部认知负担依赖于材料的内在难度—有多少组成成分以及它们之间是如何相互影响的。当材料的组成成分较多，并且相互之间的作用很复杂时，内部的认知负担就高，反之则低。外部认知负担依赖于教学信息的设计方式—材料的组织和呈现方式。当信息设计不是很好时，学习者必须进行无关的或无效的认知加工；只有当信息设计良好时，外部认知负担是最小的。
(三)主动加工假设
主动加工假设是指人们为了对其经验建构一致的心理表征会主动参与认知加工。这些主动的认知加工过程包括形成注意、组织新进入的信息并将新进入的信息与其他知识进行整合。简言之，人是试图理解多媒体呈现信息的主动加工者[3]。
主动学习的三个基本的加工过程是：选择相关的材料，组织所选择的材料，将所选择的材料与已有的知识进行整合。当学习者注意到呈现材料中合适的文字和图像时，对相关材料的选择就发生了，这个过程就是将材料从外部带入到认知系统的工作记忆中。组织所选择的材料就是在这些要素间建立结构联系，这一过程发生在认知系统的工作记忆中。将所选择的材料与已有知识进行整合就是指在新进入的材料与已有知识中的相关部分之间建立联系，这一过程包括激活长时记忆中的知识并将其带人工作记忆中。
二、多媒体学习认知过程的五个步骤
为了能在多媒体环境中产生有意义学习[4]，学习者必须参与五种认知加工过程，这五个过程不一定是以线性的顺序发生的，学习者可以采用不同的方式从一个过程转到另一个过程。成功的多媒体学习要求学习者能够协调并监控这五个过程：
(一)选择相关的文字
第一个环节中涉及了知识表征的转换，从外部呈现的口头文字到关于声音的感觉表征，再到工作记忆中文字声音的内部表征。这一过程中输入的是口头的言语信息—即多媒体信息呈现中的口头文字。输出的是语音库—即学习者所选择的单词或短语在言语工作记忆中形成的心理表征。
调节这一转换的认知过程被称为“选择相关的文字”，并且当多媒体信息通过听觉的感觉记忆时对其中的某些文字给予注意。如果文字以声音的形式呈现，
这一过程就从听觉通道开始；如果文字以屏幕文本或打印文本的形式呈现，这一过程就从视觉通道开始。如果学习者能够在心理上读出这些打印文字，这个过程随后就可以从视觉通道转入到听觉通道。
(二)选择相关的图像
第二个环节涉及的知识表征的转换是从外部呈现的图片到未被分析的视觉图像的感觉表征，再到工作记忆中的内部表征。这一步中输入的是存在于视感觉记忆中的多媒体信息的图像部分。输出的是视觉图像—学习者的工作记忆中对所选择图像形成的心理表征。
这一转换中涉及的认知过程被称为“选择相关的图像”，它对多媒体信息中的部分动画或插图给予注意。这一过程始于视觉通道，但是也可能把部分信息
转换到听觉通道中。例如，在心理上言语描述一个正在播放的动域。
(三)组织所选择的文字
学习者从多媒体信息片断中新出现的文字中形成语音库后，就会把这些文字组织成一个一致的表征—言语模型。这一步中输入的是语音，即从输入的言语信息中所选择的语音。输出的是言语模型，即学习者的工作记忆中所形成的关于所选择的单词或短语的一致性的表征。
这一转换中涉及的认知过程被称为“组织所选择的文字”，在这一过程中，学习者在言语知识片断中建立联系。这一过程最可能在听觉通道中发生。
(四)组织所选择的图像
这一过程跟组织所选择的文字过程有点相似。学习者从多媒体信息片断的新出现的图片中形成图像库之后，就会把这些图像组织成一个一致的表征——
图像模型。这一步中输入的是图像，即从输入的图像信息中所选择的图像。输出的是图像模型，即学习者的工作记忆中所形成的关于所选择的图像的一致性的表征。
从图像到图像模型的转换要求运用一种认知加工过程，即“组织所选择的图像”。在这一过程中，学习者在图像知识片段间建立联系。这一过程在视觉通道中发生。
(五)将基于文字和基于图像的表征进行整合
或许多媒体学习中最关键的一步就是在基于文字和基于图像的表征之间建立联系。这一步中涉及的知识表征的转换是从两个单独的表征—图像模型和言语模型到一个整合的表征的转换，一个模型中的要素及要素之间的关系与另一个模型中的对应的部分相匹配。这一步中输入的是学习者所建构的图像模型和言语模型，输出的是一个整合的模型，它建立在两个表征联系的基础上。另外，这一整合的模型也包括与先前知识的整合。
之所以称这一认知过程为“整合文字与图像”，是因为它涉及在相应的图像和言语模型间建立联系，也包括与长时记忆中的知识相联系。这一过程在视觉和言语工作记忆中发生，也包括二者之间的协调。
多媒体学习的五个加工过程的每一步可能在多媒体呈现中会发生好多次。这些过程在一个又一个的片断中进行应用，而不是对作为整体的全部信息进行应用。
三、迈耶多媒体学习认知理论研究的特征
(一)应当根据大脑的工作原理来设计多媒体信息
多媒体学习发生在学习者的信息系统中—包括独立的视觉和言语加工通道的系统，每个通道的容量都十分有限的系统，要求对每个通道的认知加工过程进行协调以促进主动学习发生的系统。另外，多媒体学习是一个需求性的过程，它要求选择相关的文字和图像；把它们组织成一致的言语和图像表征；把言语和图像表征进行整合，并与先前的知识相整合。从迈耶的多媒体学习的认知理论我们可以看出，多媒体信息应该被用来设计促进多媒体学习过程，是否根据人类大脑的工作原理来设计多媒体信息，这对意义学习来说至关重要。
(二)基于认知心理学与教育心理学，提出了多媒体学习的认知理论
迈耶把多媒体学习作为认知辅助工具，从认知心理学的角度出发进行多媒体学习的研究，提出了多媒体学习的认知理论，充分运用了双重编码理论、认知负担理论和建构主义的学习理论，把心理学知识与教育学知识紧密结合来进行研究，为多媒体学习的研究提供了新思路。
尤其是迈耶将双重编码理论紧密结合进多媒体学习的认知理论中，这是以往我们容易忽视的方面。根据双重编码理论，言语和视觉信息是在不同的信息处理系统中进行的。据此，迈耶提出了双向通道假设，提出了相关的多媒体设计原则，同时也大大减轻了多媒体学习中的认知负担。
迈耶以认知理论为基础，认为多媒体信息的作用是提高学习者知识建构的能力，而不是像传播媒体说(即认为多媒体指材料的呈现是用两种或两种以上的传播设备来进行的)所认为的多媒体信息的作用仅仅是传播信息。只有以认知理论为基础，才能更好地对多媒体学习资源进行开发和设计。[5]
(三)强调知识的建构以及学习者主动的认知活动
迈耶把多媒体学习看作是知识建构的过程，认为多媒体是人们进行知识建构的助手，并且强调在多媒体学习中要促进学习者主动的认知活动的产生。这些方面都是以往我们的多媒体学习过程中容易忽略的方面，我们往往把多媒体学习看作是向记忆中添加新信息的过程，或者是增强联系的过程，而忽视了多媒体作为认知辅助工具在促进学习者知识建构方面的重要作用。同样的，迈耶主张在多媒体学习过程中进行适当的认知活动而不仅仅是行为活动本身，这样才能更好地促进有意义学习的进行，使学习者不仅能够记住所学的知识，还能运用知识来解决实际问题。
(四)多媒体学习应注重以学习者为中心
我们一般都会认为多媒体是教师讲解呈现教学内容的一种工具而已，而迈耶在一开始就澄清了自己的观点，他认为多媒体设计的取向应该是以学习者为中心，应该关注人的发展。教育的最终目的是为了促进人的发展，我们在进行多媒体设计时更应该注意到这一点。要从学生的学习需求、学习特色出发，使多媒体的设计真正做到以人为本，真正为学生的学习服务。同时，对每种媒体的运用都要合理有效，并且充分发挥其作用，而不仅仅是空有华丽的外表。
(五)基于以往的理论同时又有扩展和延伸
国外的学者对多媒体学习的研究开始于20世纪初期，最早是从2O世纪初到8O年代中期，主要关注的是学习者怎样整合并利用呈现给他们的言语信息和视觉信息
'。[6]这一时期提出了一些最基本的编码模型、信息加工模型和一些简单的理论。比较突出的有“双重编码”理论，即长时记忆中的信息既可以用语义编码，也可以用形象编码。[7]根据双重编码理论，言语和视觉信息是在不同的信息处理系统中进行的。第二代的多媒体学习研究是从二十世纪中期到9O年代末期，主要关注的是言语和视觉信息的呈现方式以期更好地促进学习者对呈现信息的理解
”。这一时期提出的理论主要是认知负担理论和多媒体学习的认知理论。对认知负担理论的研究主要是钱德勒和斯韦勒，他们指出，加工视觉和言语信息的工作以及过程是有严格限制的，如果在视觉和言语处理过程中呈现过多的信息元素，就会导致认知超载而使一部分信息元素不能被处理。而对于多媒体学习的认知理论方面，迈耶就是主要的代表人物。迈耶根据双重编码理论、认知负担理论和建构主义的学习理论提出了多媒体学习的认知理论，阐述了多媒体学习认知理论的三个假设、五个步骤，总结了在多媒体环境中建构有意义学习所需的认知条件：选择相关的文字和图像，将文字和图像组织成连贯的心理表征，并与其他表征相整合。[8]
“欲先善其事，必先利其器”，设计良好的多媒体教学过程是多媒体教学取得成功的先决条件。吸收了双编码理论、建构主义理论、信息加工理论等多种理论优势的多媒体学习认知理论，为设计良好的多媒体教学过程提供了重要理论依据。多媒体教学过程的设计将在多媒体认知理论日臻善的过程中逐渐成熟，从而更好地为教学服务。
参考文献：
[1] Mayer R
E．The Cambridge
Handbook of Multimedia
Learning[M].New
York：Cambridge University
Press,2005．
[2][3][5] Mayer R
E.Multimedia
learning[M].2nd
ed.New
York:Cambridge University
Press,2009．
[4] Mayer R
E.Learning and
Instruction[M].2nd
ed.Mahwah，NJ:Prentice—Hall,2008．
[6]Samaras
H,Giouvanakis
T,Bousiou
D,et
a1.Towards a new
generation of multimedia learning
research[J].AACE
Journal,2006(14)．
[7]邵瑞珍.教育心理学[M].上海:上海教育出版社,1997．
[8]
盛群力,张丽.把握学习性质善用媒体促进—梅耶的多媒体学习认知观简介.
浙江教育学院学报,2010(1).
