基于多媒体学习认知理论的三分屏课件设计研究

李志坚，罗 文

（1.楚雄师范学院初等教育学院，云南楚雄675000；2.云南省电化教育馆，云南昆明 650091）

基于多媒体学习认知理论的三分屏课件设计研究

李志坚1，罗 文2

（1.楚雄师范学院初等教育学院，云南楚雄675000；2.云南省电化教育馆，云南昆明 650091）

作为重要的网络学习资源，三分屏课件越来越受到教师和学生的青睐。文章以迈耶的多媒体学习认知理论为基础对其特点和设计原则进行了探讨，为设计者设计质量更高的三分屏课件提供了理论指导。

多媒体学习认知理论；三分屏课件；设计

引言

三分屏课件是目前网络教学中一种非常流行的学习资源，它包括教师的视频、讲课的PowerPoint（当然也可能是其他形式的电子文档）、课程纲要三个部分（图 1），能为学习者提供画面和语词形式的教学信息，同时学习者也能通过导航自定步调学习，是天生的多媒体学习软件。为了使三分屏课件的使用带来更好的教学效果，笔者根据美国著名教育心理学家理查德·E·迈耶的多媒体学习认知理论对如何更好地设计三分屏课件进行了研究。

一、多媒体学习的认知理论

迈耶将多媒体定义为：用语词和画面来共同呈现的材料。语词指以打印文本或讲话等言语形式（verbal form）呈现材料；画面指用图像形式（pictorial form）呈现材料，如使用静态图形（包括插图、图表图片和地图）或动态图画（包括动画或录像带）。[1]

迈耶站在 “学习者为中心”的立场，对多媒体如何影响学习者的学习进行了系统而深入的研究。他的研究基于这样三个假设：①双通道。人们拥有单独加工视觉和听觉信息的通道。②有限容量。人们在每一个通道中间同时加工的信息数量是有限的。③主动加工。人们进行主动学习，包括注意新进入的相关信息、将所选择的信息组织成一致的心理表征和将其他知识与心理表征进行整合。[1]

从图2我们可以看到，迈耶所描绘的人类在多媒体环境下的认知加工过程即选择—组织—整合。最左边的方框表示多媒体信息，根据多媒体认知理论的假设，学习者可以通过视觉和听觉通道同时接受信息，画面和语词作为多媒体呈现的方式，从外部世界通过眼睛和耳朵进入感觉记忆，感觉记忆允许画面和文本（打印/屏幕）作为精确的时间表象在视觉感觉记忆（上部）保持很短的时间，允许言语和其他声音作为听觉表现在听觉感觉记忆 （下部）中保持很短的时间。根据容量有限和主动加工的假设，学习者必须将注意力集中在与学习内容最相关的语词和画面上，这个过程称为语词/画面的选择。一旦学习者从一段多媒体信息中出现的语词和画面中形成相应的基本信息，下一步就是把这些信息组织成一个一致的表征——言语/图像的模型的知识结构，即学习者从新的语词和画面中做出选择，然后输出言语/图像模型，这个过程在工作记忆中完成，称为言语/图像的组织。最后一个步骤，也是多媒体学习最关键的一个步骤——整合，在言语和图像模型形成之后，学习者需要将两个单独模型转换为一个统一的表征，输出一个整合的模型，这是有意义学习的关键，它建立在两个模型联系的基础上，同时也包括与先前知识（长时记忆）的联接。

尽管迈耶对多媒体的定义是基于多媒体的呈现模式说（即多媒体是指用语词和画面来呈现信息的技术），但是在说明人类信息加工系统的双通道概念时，他采用了感觉通道说（即多媒体是使用听觉材料和视觉材料来呈现信息的）。我们认为，迈耶的多媒体学习认知理论是一种折中的理论。

二、三分屏课件的教学特点

1.双通道输入，整合效果好

从三分屏课件所呈现的信息来看，PPT中的图像配合教师授课的声音同步出现，为学生对知识的加工提供了双通道的信息，学生在收看PPT内容的同时，还可以收听教师讲课的声音。双通道的呈现方式，有利于学生在长时记忆中对新知识（语词和画面）形成统一的整合模型，并与旧知识产生联系。

2.分段导航，自主性强

在三分屏课件的目录导航区，制作者按照章节顺序或内容模块，将教学过程分成若干个段落，以超链接的方式为学习者提供导航，为学习者自定步骤学习提供便利。学习者通过导航超链接能够对自己的学习进度进行有效的控制，或重复或跳跃。另外，学生使用播放窗口的控制滑块也可以控制学习进度。

3.教师视频，临场感强

时空分离的远距离学习往往缺乏临场感，学生的学习积极性、主动性受到制约。三分屏课件与其他形式的多媒体学习软件相比，加入了教师授课的视频，教师的形象和声音同时传递到学生端，营造了教学活动和课堂气氛，增加了学生学习的临场感，对激发学生学习的主动性有一定的作用。

三、对三分屏课件教学特点的思辨

从迈耶对多媒体的定义来看，三分屏课件为学习者提供了语词（教师声音和PPT文字）和画面（教师形象、PPT插入画面）两种信息呈现形式。通过深入分析，我们发现其中一些容易被设计者忽视的地方。

1.关于教师的授课视频

在大多数三分屏课件中，我们会认为教师授课的视频是多媒体课件的画面呈现形式，但仔细分析后我们发现，教师视频的形象与教学内容并不相关，对学生学习没有太大帮助。根据迈耶的多媒体学习认知理论，多媒体中出现的画面应该是与教学内容相关的图像、视频或动画，而三分屏课件中教师形象与教学内容相关性不大，因此我们推测教师视频对于促进学生记忆和迁移知识无明显作用。浙江师大张家华、张剑平等人的最近研究证明了我们的推测，他们在对学生使用三分屏课件学习时的眼动研究中发现，教师形象的呈现方式（视频、动画、图片）与学习效果没有明显的相关性，或者说三分屏课件中出现的教师授课视频 （主要为坐式）对学习者的帮助不大，有时甚至会分散他们的注意力。[2]

2.关于插入PPT

根据张家华、张剑平等人的研究，学生在使用三分屏课件学习时，眼睛注意PPT的次数和时间都远远大于注意教师视频的次数和时间。可见，PPT才是学生接受视觉信息最重要的渠道，而不是教师视频。

在使用三分屏课件学习的过程中，视觉信息的主要来源是PPT，听觉信息的主要来源是教师的音频，两个信息流通过眼睛和耳朵进入学习者的大脑。迈耶的多媒体学习认知理论认为，视觉信息最好是直观的图像、图表、视频和动画等，而在大多数情况下，我们看到的PPT呈现的内容主要是文本（属于语词形式），尤其是在一些理论性较强的课程中，教师倾向于使用文字这一抽象符号来陈述和描述教学内容。从双通道加工的原理来看，语词通过视觉通道和听觉通道进入感觉记忆器，有利于减少学生的认知负荷。但根据多媒体呈现模式说，屏幕文本和教师声音同属语词范畴，只不过是通道不同罢了。那么，学生在接受了相同形式的信息以后能不能在工作记忆中产生语词表征和图像表征、又能不能与先前知识产生整合呢？这是我们想要搞清楚的问题。遗憾的是，迈耶的多媒体学习认知理论未对这个问题做出解释。

四、三分屏课件的设计原则

三分屏课件是由教师讲课的视频和教学PPT连同导航合成为一个具有简单交互功能的教学软件，其中的主要组成部分——教师授课PPT实际上也是一个多媒体课件（打印文字和图像），因此，我们可以将它称为“嵌套式”的教学软件，在设计时应该充分考虑三分屏课件的这一结构特点。迈耶及其同事经过长期的实证研究，为多媒体课件的设计提出了七条科学的原则，我们在借鉴这七条原则的基础上，结合三分屏课件的教学特点，提出我们对三分屏课件设计的一些建议。

1.接近性原则

所谓接近性原则是指，在设计多媒体课件时，对应的语词和画面在空间上应该彼此临近，在时间上应该同时出现。迈耶经过对比实验发现，书页或屏幕上的对应语词与画面临近呈现比隔开呈现能使学生学得更好，对应的语词和画面同时呈现比继时呈现能使学生学得更好。当我们在PPT中插入相关的画面时，文字描述最好和它对应的画面出现在同一页幻灯片中，如果屏幕上的语词和画面彼此远离，学习者就必须前后搜索，这样他们就不可能将两者同时纳入短时记忆；教师在解释PPT中的画面时，解说应该和画面同时或间隔较短时间呈现，而不是间隔较长时间，这样学习者更有可能在工作记忆中同时保持这两种材料的心理表征。

2.简洁性原则

简洁性原则是指，在设计多媒体信息时，我们应该将与教学内容无关的信息（声音和图像）尽量减少或排除，这样更有利于学生的学习。因为，无关的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来组织材料。有的教师在授课时，话语中经常会带有“口头禅”或者讲述一些与主题无关的琐事，这些信息在一定程度上会干扰学生对新知识的加工。因此，我们建议在制作三分屏课件之前，教师应该对授课讲稿做精细的设计，尽量使内容简洁，教师在讲授过程中应该避免“口头禅”以及讲授无关内容。另外，很多教师平时在制作PPT时，喜欢加入一些装饰性的花边、趣味小动画和背景音乐，并认为这样做可以提高学生的学习兴趣。对PPT的美化是可以的，但它们也可能会对学生的学习产生干扰，对于这些内容的加入应该是越少就是越多（less is more）。

3.信息呈现适当原则

信息呈现适当原则是指，学习者在主动学习时，任一时间内能够保持在工作记忆中的信息只是少数，设计者应根据这个特点，适当地安排教学内容的信息量和结构方式。学生学习过程中的认知负荷有内部和外部两个来源，内部认知负荷依赖学习材料的内在难度，外部认知负荷依赖教学信息的设计方式。在教学过程中,问题呈现给学生的外在认知负荷的程度主要是由问题的内在认知负荷决定的。由于工作记忆的处理能力有限,如果内部认知负荷很高，那么外部认知负荷就一定要降低,必须进行相应的调整。[3]对于内部认知负荷较高的内容，在组织和呈现教学内容时，设计者可以将其分成更多的小段，减少学习者在短时间的认知负荷量，这种对信息量的控制是教师主导的，对学生制定学习进度有一定的指导意义。除此之外，教师一定要站在“以学生为中心”的角度考虑问题，不能只做一个教学信息的传递者，而应该在深入挖掘教学内容之间联系的基础上，充分考虑学生和教学内容之间的关系，利用过程、比较、概况、举例、分类等方法，帮助学生建构系统完整的知识体系，降低学生的外部认知负荷。

结束语

我们之所以选择迈耶的理论作为指导三分屏课件设计的理论基础，很重要的一个原因就是他的理论是建立在大量实证研究的基础之上。多年以来，无论是国外还是国内的教育技术领域，大量的理论都没有经过检验，很多只是依据实践者的经验知识、项目开发报告甚至是一些政策文件得来的原理，这就难免使我们的实践走了弯路，做了无用功。虽然迈耶的理论也存在自身的局限性，对某些问题尚不能明确解释，但是我们仍然可以汲取其中公认的有效成分来指导我们的课件设计。

[1]（美）理查德.E迈耶著，傅小兰等译.多媒体学习[M].北京：商务印书馆，2006.3：57.

[2]张家华，张建平等.“三分屏”网络课程界面的眼动实验研究[J].远程教育杂志，2009，（6）：74-77.

[3]袁磊，何克抗.认知负载理论及其在E-learning中的应用[J].现代远距离教育，2006，（5）：7-9.

[4]贾义敏.多媒体学习的科学探索[J].现代教育技术，2009，（11）：5-9.

[5]王玉琴，王咸伟.媒体组合与学习步调对多媒体学习影响的眼动实验研究[J].电化教育研究，2007，（11）：62-66.

（编辑：鲁利瑞）

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1673-8454（2011）06-0074-03