动画呈现、通道效应在英语教学中的认知研究及启示

严 佳

（ 成功财经学院 外语系，河南 郑州 451200 ）

一、前言

随着多媒体信息技术的发展，借助声音和图像体现人机互动的学习方式正在逐渐普及。在多媒体的教学环境中，动画以其形象生动形象的特点受到越来越多学习者的喜爱。对此，认知负荷理论从资源分配的角度出发，试图消耗最少的认知资源获取最好的认知效果；通道效应又从心理学角度为认知过程提供了坚实的理论支撑。这几者的融合，触及了认知资源的能限，扩展了人机交互的阵地，突破了传统的认知模式，正逐渐引起各学科领域的关注。

在高校英语教学改革日益深化的今天，多媒体教学环境的设置也越来越受到重视：首先，图像、文字、声音等现代信息技术的运用不仅使学生接触到即时、生动的学习材料，体验到图文并茂的视听环境，还能使其感受到多维度的英美社会文化；其次，多媒体英语教学于无形之中增大了听、说、读、写、译等能力的训练密度，既从根本上改变了传统低效的英语教学模式，又便于任务型、个性化教学活动的开展。

二、通道效应、动画呈现、认知负荷理论与多媒体环境

通道效应以多媒体认知理论为基础，认为学习者的视觉、听觉通道相互独立，且各通道认知容量有限。当过多的信息堆积造成某一通道信息拥塞时，若将单一的输入形式转变为声音、图片、文字等多种输入形式，通道间可通力合作，分担认知负荷，减少学习阻力，提升学习效果[1]。

动画呈现以多媒体环境为依托，由某些具有微小差别的图像组成，充分发挥视觉暂留的作用，连续播放，可反映轨迹变化的时间和过程，易引起学习者的兴趣，减轻其认知负担。

认知负荷是指在信息加工过程中学习者所需付出的心理资源的总和[2]。内部认知负荷取决于学习材料涉及元素的复杂性，组成元素越多，复杂性越强，认知负荷就越高，学习阻碍也就越大。外部认知负荷依赖于教学设计。当材料的组织和呈现方式设计较好时，学习者外部认知负荷减少，对学习有促进作用。相关认知负荷是指当学习者可以轻松应对某一学习任务，即仍有剩余认知资源时，可将剩余认知资源运用到与学习直接相关的环节中，产生更多主动高级的认知加工，如比对、推断、归纳等。这样的加工过程会增加学习者的认知负荷，但不会对学习产生阻碍，反而有促进作用。

多媒体学习是指在结合了计算机技术的教学环境中进行的学习，通过人机交互的形式，促成学习者与学习程序、学习者与学习材料之间的合作学习。影响多媒体环境学习效果的因素众多，除上述因素外，还涉及通道间的配合、学习者先有知识水平、认知材料难易程度等。就英语教学而言，学习者本身的语言能力也会对教学效果产生影响。因此，如何协调多媒体环境中的众多因素，如何呈现动画才能最大限度地促进学习并达到最佳效果，如何寻找到各种元素间最为经济的“契合点”并运用到实践教学中以补偿传统教学方法的不足，这些都是值得深入思考的问题。

三、国内外通道效应、动画呈现及认知负荷影响研究综述

近年来，致力于多媒体环境中通道效应、动画呈现及认知负荷影响研究的国外学者不乏其数，但始终无定论可言，且呈“三足鼎立”之势：（1）Mayer（2002），Chandler & Sweeler（2002），Gerjet et al（2003）[3]，Miller（2005），Puente（2006）及 Chan（2008）等赞同派认为，动画呈现的多媒体学习方式能够降低外部认知负荷，减少内部认知负荷，并将结余的相关认知负荷主动投入到新旧信息的整合环节，拓展工作记忆的空间，为新信息的获取和内化开辟新渠道。（2）Renkl（2004）[4]， Chanlin（2000）[5]，Schnotz（2002）[6]，Wright，Milroy & Lickorish（1999）[7]，Tversky &Morrison（2002）[8]则持反对意见，认为，动画形式可能在图像记忆和空间思考环节消耗学习者的认知负荷，有阻碍学习效果的嫌疑；动画呈现的形式受个体学习习惯的影响，动画内容变化过快，虽有利于整体认知却妨碍信息的深度加工；先前知识经验高低以及学习材料元素间的交互性强弱都可能对学习效果产生不同程度影响。（3）Rieber & Hannafin（1998），Hays（1994），Wilson（1988），Leedy（2002），Tsang（2003），Koroghlanian& Klein（2004），Angarola（2005），Jan & Els Van（2008）等人则认为，动画多媒体形式（多通道呈现）和传统的单一通道在学习效果间并无显著差异[9]。

除动画因素外，不同类型的学习材料是否会对学习效果也存在不同影响，这一问题，研究者们也不能达成共识。Elferink和Marije（2010）[10]认为，不同先有水平的学习者在陈述性知识上的学习效果差异并不显著，但是针对程序性知识的学习材料则存在显著差异。Paul & Fred（2007）的观点则截然相反[11]。

在国内，仅有少数心理学学者对此领域有所涉及，研究结果也不理想。曾美英（2002）认为，动画呈现在多媒体学习中的效果之所以不能定论，其原因在于学习材料的不同和评价体系的差异[12]。张修林（2009）认为，决定学习效果的因素不在于通道选择和呈现形式而在于课件制作，制作理想的课件才是提高教学效果的有利条件[13]。肖玉琴（2011）借助传统的天文材料再次对通道效应加以证实[14]。蒋珊珊（2011）在动画呈现的策略和效果中尝试性地加入了元认知监控，但实验领域仍局限于天文和物理两个传统领域。康诚和周爱保（2009）就不同多媒体呈现方式进行了差异性比较，发现“图片+文字”的组合对程序性知识的再认知和迁移效果要好于“图片+文字+声音”的组合，因为在后种组合中元素交互性过强，学习者认知负荷较大，一旦超过工作记忆容量，容易造成信息超载，影响学习效果[15]。这与国外部分学者的观点不谋而合。

不难发现，无论是从哪个角度考量多媒体的教学效果，国内外学者大都只选择了一两个变量，并未将动画呈现、通道效应、学习材料的类型、认知负荷、学习者先前水平这些变量进行全面涉及、总体分析。其次，早期的研究者将实验材料限定在物理或气象材料上，后期的研究者也只是按部就班，换言之，该主题在社会学科领域仍留有空白。第三，对于认知负荷及动画呈现在多媒体环境中的学习效果，学者间分歧较大，仍需要在更大范围内补充数据并探索结论。第四，国内学者对该领域的研究较少，需要在不同的语言环境中针对中国学生进行该内容的效度研究。

四、多媒体在英语教学中的应用

在英语语言教学、英语文化教学中，利用动画生动、形象地呈现教学内容，可弥补传统教学刻板的缺点，增强课堂趣味性，辅助学生开展自主学习，益处良多。然而动画呈现方式虽然新颖，也并非完美无缺。如何保持学习者较长时间的注意力？动画的呈现过程如果过于复杂会不会消耗学习者的认知负担？在动画图像呈现的策略下，是不是通道越多学习效果越好？或者是不是针对所有的英语课程，动画呈现的多媒体教学方式都优于传统教学模式？鉴于以上种种问题，课程设计者不仅要对相关理论有所掌握，更要结合英语课程的特点对多媒体教学扬长避短。

（一）结合英语课程特点选择多媒体材料

以英语教学中的口译课程为例，该门课程在本科阶段重点是培养学生借助已获得的语言交际能力进行双语机能转换技巧的学习，因此应以技能培养为突破口，语言本身的难度水平则应有所降低。为此，在多媒体口译教学中，应重点选择学习者熟悉的主题为学习材料。如果学习材料的难度水平超越了学习者的能力水平，技能培养必然会为语言习得“让道”，难以实现口译教学“培养双语转换技巧”的目标。作为教师，在视听说材料选择的基础上，可以多通道进行教学信息的传输，采用连续播放或者分段播放动画的形式吸引学习者的注意力并降低口译材料的内在认知负荷，为使学习者工作记忆活动集中于口译技能训练提供有利条件，避免复杂的语言和背景信息干扰学习者注意力的情形出现。同时，在材料的播放形式上，视觉通道和听觉通道的结合更有助于学生对材料的理解，双通道的理解效果要优于单一的视、听通道。

（二）结合学生先有认知水平控制内在负荷

对于精读课的教学而言，当学习者认知系统、情感系统的活动和引导者（教师）保持一致或者高度紧随时，二者间才能做到信息共享，即当学习者理解了学习材料的主题和引导者的意图时，才能将引导者的意思表达和自我心理活动结合，进而完成精读课的教学目标。就低年级的学生而论，精读课程如果最初就要求学习者做到全英环境的“辨听—记忆—理解—整合—表达”这些步骤的信息加工，无疑会产生由心理和时间造成的焦虑感。加之全英的环境下，学习者的内在认知负荷较高，一旦超越其现有的负荷限能，终会影响学习效果。建议采取整体与部分相结合的模块方式进行多媒体精读教学，将教学材料分解为辨听部分、记忆部分、理解部分、整合部分、再表达部分，在每一部分涉及不同的学习任务。如，在辨听部分进行“听”、“说”的训练；在记忆部分进行学习材料的翻译、释义等“译”的训练；在理解（整合）部分进行“读”的推理、分析、归纳、总结性训练；在表达部分进行“说”的训练。整体学习任务模块化，减少了学习任务整体认知负担，随着模块任务的逐步释放，预期的学习内容和训练技能等也随之逐渐完成。在模块的推进过程中，给学习者留出足够的工作记忆空间和时间，可不断地将新内容和先有的内容进行整合，逐步完成图示构建，且每一阶段形成的图示构架都为下一步加工新信息提供方便，既解决了整体认知的空间不足，又削弱了整体认知的负荷。

（三）整合多媒体呈现方式，扩展相关认知负荷

在多媒体教学中，用整合的方式呈现教学内容，比用单独文本呈现内容，无论在认知负担、学习时间、还是成绩测验中，其学习效果都较好。[16]以英美概况教学为例，内容涉及地理范围、种族发展与变迁、历史事件、社会政治背景等，多媒体方式辅助教学可大大增加课堂趣味性。如，地理范围、历史事件等可利用动画技术呈现，充分利用视、听双通道，避免信息在单一通道上出现堵塞；种族发展、变迁，社会、政治背景等除可利用听、视觉通道进行外，还可配合现场的教师讲述及肢体语言，减低认知负担；等等。然而，也正由于英美概况涉及元素较多，在教学中首先要避免违背多媒体的空间接近原则，即出现屏幕中文字与对应图像相隔过远的情况出现，加剧学习者的认知负担；其次，安排教学课件时，尽量使文字和图像或者声音和图像同时呈现而非继时呈现，避免破坏时间接近原则；最后，虽然多通道的效果要优于单通道，但并非图像、文字、声音三通道集中出现就能取得最佳效果，也应注意避免破坏冗余原则。教师应该结合自身教学实际，运用多媒体呈现主体教学内容，用语言或音频材料同步讲解等方式，降低外在负荷，促使学习者在多元素间逐步建立联系（如，推理、整合、记忆等），扩展其相关知负荷。

五、结语

动画呈现、通道效应在英语教学中的认知研究还处于个案积累的阶段，我们可以以教学内容为依托，从教学材料的设计及影响教学效果因素的角度进行研究，也可以全面综合动画呈现、通道选择、认知负荷等相关理论进行实证性研究，一则验证前人结论在英语教学领域的适用性，二则为多媒体环境中的英语教学补充数据。当然，后续研究还可以在现有研究的基础上，从先前知识水平、认知风格等角度探索动画呈现、通道选择等因素在多媒体英语教学环境中与认知负荷之间的关系。等等。

[1]Mayer,R.E. Cognitive Theory of Multimedia Leaning[M]. The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. 2002: 31-48.

[2]Sweller,J.Implications of Cognitive Load Theory for Multimedia Learning[M].The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. 2005.

[3]Gerjets P. & Scheiter,K. Goal Configurations and Processing Strategies as Moderators Between Instructional Design and Cognitive Load: Evidence from Hypertext-based Instruction[J]. Educational Psychologist. 2003,38(1):33-41

[4]Renkl, A., Atkinson, R.K. & Grobe,C. How Fading Worked Solution Steps Works—A Cognitive Load Perspective [J].Instructive Science. 2004,(32):59-82.

[5]Chanlin,L.J. Attributes of Animation for Learning Scientific Knowledge[J]. Journal of Instructional Psychology.2000,27(4):228-239.

[6]Schnotz,W. Towards an Integrated View of Learning from Text and Visual Displays[J]. Educational Psychology Review.2002,14(1):101-120.

[7]Wright,P., Milroy,R.,& Lickorish, A..Static and Animated Graphics in Learning from Interactive Texts[J]. European Journal of Psychology of Education. 1999,14(2):203-224.

[8]Tversky,B., Morrison,J.B.& Betrancourt,M. Animation: Can it Facilitate? [J].Human-Computer Studies, 2002,(57):247-262.

[9]姜姗姗．动画呈现策略对多媒体学习效果的影响[D]．湖南师范大学硕士学位论文，2011．

[10]Elferink,G.,Marihe,T.,& Rianne,K. Knowing What to Do and Doing It: Difference In Self-assessed Tactical Skills of Regional, Sub-elite, and Elite Youth Field Hockey Player[J].Journal of Sports Sciences. 2010,5(28):521-528.

[11]Paul,A., &Fred,P. Making instructional animations more effeetive: A Cognitive Load Approach[J]. Applied Cognitive Psychology. 2007,21:695-700.

[12]曾美英．动态图像对文本学习的作用研究[J]．心理科学，2002，25（5）．

[13]张修林．动画课件是提高教学效果的有利条件[J]．吉林广播电视大学学报，2009，（6）．

[14]肖玉琴．通道效应在交互多媒体学习环境中的有效性研究[D]．湖南师范大学硕士学位论文，2011．

[15]康诚，周爱保．信息呈现方式与学习者的个性特征对多媒体环境下学习效果的影响[J]．心理与教育，2009，（1）．

[16]吴先强，韦斯林．国外认知负荷理论与有效教学的研究进展及启示[J]．全球教育展望，2009，（2）．