多媒体信息设计中认知理论的应用

江海涵　吴丹

摘要：该文以理查德·梅耶（Richard E. Mayer）提出的多媒体学习认知理论作为基础，分析目前在进行多媒体信息设计时容易出现的问题，探讨了在多媒体的教学信息设计中应遵循哪些基本原则。

关键词：多媒体；信息设计；认知理论

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）12-2849-02

随着高科技产业的迅猛发展以及信息产品的大量涌现，我们的生活、工作和学习都离不开媒体，当前信息的传播也不再是文字单一符号的信息传播。而是把声音、图像、视频、动画等多种媒介信息通过各式各样的多媒体技术处理、组合后进行传播。强调在多媒体信息设计中，多媒体信息交互过程中的主体总是学习者，一切设计都要以学习者为中心，这即是多媒体学习认知理论一直强调的基本观点。因此，我们在进行多媒体信息的设计时，就要把学习者放在第一位，注意准确恰当的用各种不同的媒介元素来表达多媒体信息。该文以理查德·梅耶（Richard E. Mayer）的多媒体学习的认知理论为基础，针对当前信息设计中常出现的问题，探讨在多媒体教学信息设计中应遵循哪些基本原则。

1 多媒体学习认知理论基础

美国著名的认知心理学家、当代教育心理学家理查德·梅耶通过多年的研究以及大量的实验证明，提出了多媒体学习认知模型。他还对学习者在进行多媒体学习时的认知规律深入研究，提出容量有限、双通道、主动加工这三个心理学假设。理查德·梅耶强调[1]，在进行多媒体信息设计时，考虑了学习者大脑的运行机制的多媒体信息设计比没有依据学习者心理工作方式的设计更容易发生积极主动的有意义学习。因此，多媒体信息设计应该以学习者为中心。

1.1 三个多媒体学习认知理论假设[2]

1）容量有限假设：每个人的认知资源都是有限的。学习者在进行主动认知学习时要消耗自身的认知资源。所以，不管是视觉感官还是听觉感官，学习者所能接收是信息容量相对是有限的。

2）双通道假设：人的认知信息加工系统有视觉通道和听觉通道两种，而且这两个通道是相对独立的。学习者在进行认知学习时两个通道可以同时工作，但是独立分开的。前者加工视觉输入与图片表征、后者加工听觉输入与言语表征。

3）主动加工假设：首先形成注意，然后选择组织新进入的信息，最后把自身知识和新进入信息进行整合，这就是主动加工的三个过程。因此，主动加工假设就是指学习者在面对所呈现的信息材料时，为了跟本身已有的先前知识经验联系起来，会积极主动参与认知加工过程。

1.2 多媒体学习认知模型

由图1的模型[2]可看出，人们主要通过听觉通道（言语）与视觉通道（图像）来接收外部信息。当多媒体信息材料中出现词语和图像时，分别通过视觉通道、听觉通道进入感觉记忆中心。工作记忆阶段就是多媒体学习的主要过程。当视觉表象和听觉表象进入到感觉记忆中心后要稍作短暂的停留，而且在两个相应的通道内也只选择有限容量的信息进入其中。如果是积极主动的认知加工过程，工作记忆可以短暂性的的贮存知识与操作加工知识。在完成相应的言语模型和图像模型构建后，相关联的视觉表象与听觉表象进行有机转换，就是工作记忆还需要在两个通道之间建立联系；最后，学习者到长时记忆中搜寻提取先前知识，把已有知识和加工后的信息整合后就能存储到长时记忆中。所以，只有学习者积极主动的对呈现材料进行选择、加工，并与长时记忆中先前的知识进行整合，才会发生有意义的学习。

2 多媒体信息设计中常出现的问题

学习者主要通过视觉通道和听觉通道这两种途径来获取信息，那么视觉和听觉信息的设计就决定了人们是否能正确的接收信息以及信息传播过程是否通畅无阻，这就是本文要讨论的多媒体信息设计。当前的多媒体信息设计中，主要存在以下问题。

1）堆积使用多媒体：多媒体信息一般是以页面或屏的方式来呈现，如我们常见的网页和多媒体课件等，都能作为传递信息的窗口。但为了在有限的屏或页面上呈现最多的信息量，多媒体信息设计者通常会在单屏或单页上“堆积”大量的图像、词语和音乐等。如在许多媒体课件、网页播放过程中，背景音乐一直伴随，或有过多的装饰性图片，这些就忽视了学习者的视觉和听觉感受，增加了工作记忆负担。

2）无关信息多：设计者经常会在多媒体信息中加入一些有趣但无关的词语、图画和音乐来吸引学习者的注意，从而给学习带来乐趣。这样通常会分散了学生的注意力，导致学习者关注了无关的词语、图画和音乐，但却没有关注真正要学习的主要内容。所以，有趣但无关的信息能够第一时间吸引学生的初步注意力，但不把这种注意力转化为学习动力的话，教学就只能原地踏步，有时甚至起反作用。因此，过多的无关信息会冲淡教学主题，影响教学效果。

3）信息呈现不符合思维规律：在多媒体信息设计中，冗余信息会造成认知负超载，但往往也会忽略信息的内容呈现要符合学习者的思维活动规律。单一的使用一种感官模式呈现教学内容，会降低工作记忆效率；又或者无论是视觉材料、还是听觉材料把两个通道填满时，信息的呈现速度太快，学习者都没有足够的时间来进行深度加工。

3 认知理论指导下的多媒体信息设计原则

文字、表格、图形、图片、公式、音频、视频和动画等都是构成多媒体信息的主要元素，这些元素也各自有它独特的特点，因此，我们在进行多媒体信息设时，就要根据其表现特点来设计。以下介绍的设计原则就是在认知学习理论指导下的多媒体信息原则[3]-[5]，多媒体信息设计者可以依据这些原则来改善多媒体教学环境，提高学习者的学习效果。

1）声像兼顾、多重表征：多媒体学习认知模型告诉我们，学习者在学习包含词语和图像画面组成的信息呈现材料时比只呈现词语的效果好。依据双通道假设，人类以听觉和视觉两个通道进行信息加工，而且两个加工过程是相对独立的。一般来说，图像能提供具体形象的信息，但词语更能表达深层的语义信息。但如果只呈现词语信息，学习者只能建立词语心理表征，不太可能把视觉形象的心理表征和词义联系起来。所以，多重感官同时一起感知的学习效果要优于单一感官的学习效果，试听同时感知要比单一只用视觉或听觉的呈现效果好，还有利于保持长久记忆。因此，在呈现多媒体学习材料时，不要单一的全部使用图片文本材料或者语音材料，而是给学习者提供与学习材料相关联的图片文本材料或语音材料。endprint

2）重点突出、消除冗余：在进行多媒体信息设计时，我们会发现有些人特别强调多媒体的“多”，大量“堆积”语词、图片和音乐或为文本配一些有趣但与学习材料无关的装饰性材料，这就造成了信息呈现方式的多余。例如，学习者分别学习两种多媒体信息材料，一个是动画配上解说，另一个是动画配解说再配页面文本。实验发现，前者的学习效果比后者好。因为解说和页面文本这两个材料都是词语信息，此时后者就构成了冗余。

人们的认知资源是有限的，加工处理多余、重复的学习材料不仅会加重认知负荷，还会分散了学习者对应该关注的重要材料的注意力，往往适得其反。因此在多媒体课件、网页的设计中，界面应尽量简洁，突出核心部分，把无关材料省去。

3）空间临近、时间临近

空间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为屏幕或页面上的文本，要加入相对应的画面时，两者在页面上相邻近的呈现的学习效果要比单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含文本与图片所组成的多媒体材料；时间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为动画，要加入相应的解说时，动画与解说同步的学习效果要比两者单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含动画与解说所组成的多媒体材料。

依据这个认知原则，多媒体信息材料中如若出现空间的分离或者时间的相继都会分散学习者的注意，不容易把视觉表征和听觉表征两者建立起来，也就难于引发有意义的学习。在多媒体信息设计中运用该原则，即信息呈现应该是同时而不是相继的（时间邻近），呈现画面上也应该是邻近而不是远离的（空间邻近）。例如，把和图像相关的文字整合在图中，相关内容要尽量在一个页面或屏幕上显示；词语和相应的图像在页面上彼此邻近，不要远离，而且对应一致的视觉材料和听觉材料同时呈现，达到真正的声画同步等。

总之，认知学习理论媒体信息设计开辟了一条有效路径，因此，在进行多媒体设计时，一定要考虑到学习者在学习过程中双通道的接收能力、工作记忆的容量有限性以及主动加工过程等认知原则，即一切以学习者为主体，通过有效的多媒体信息设计提高学习者原有的认知能力，从而提高学习效率，达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] Richard E.The Cambridge handbook of multimedia learning[M].Cambridge University Press，2005.

[2] 闫志明.多媒体学习生成理论及其定律[J].理论探讨，2008（6）.

[3] 杨平展，袁建林.多媒体学习理论与多媒体设计探讨[J].现代商贸工业，2009（16）.

[4] 栗剑，侯贵法.多媒体课件制作中认知理论的应用[J].安阳师范学院学报，2003（5）.

[5] 俞丽萍.基于认知负荷理论的生物多媒体课件设计误区分析[J].内蒙古师范大学学报，2008，2（21）.endprint

2）重点突出、消除冗余：在进行多媒体信息设计时，我们会发现有些人特别强调多媒体的“多”，大量“堆积”语词、图片和音乐或为文本配一些有趣但与学习材料无关的装饰性材料，这就造成了信息呈现方式的多余。例如，学习者分别学习两种多媒体信息材料，一个是动画配上解说，另一个是动画配解说再配页面文本。实验发现，前者的学习效果比后者好。因为解说和页面文本这两个材料都是词语信息，此时后者就构成了冗余。

人们的认知资源是有限的，加工处理多余、重复的学习材料不仅会加重认知负荷，还会分散了学习者对应该关注的重要材料的注意力，往往适得其反。因此在多媒体课件、网页的设计中，界面应尽量简洁，突出核心部分，把无关材料省去。

3）空间临近、时间临近

空间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为屏幕或页面上的文本，要加入相对应的画面时，两者在页面上相邻近的呈现的学习效果要比单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含文本与图片所组成的多媒体材料；时间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为动画，要加入相应的解说时，动画与解说同步的学习效果要比两者单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含动画与解说所组成的多媒体材料。

依据这个认知原则，多媒体信息材料中如若出现空间的分离或者时间的相继都会分散学习者的注意，不容易把视觉表征和听觉表征两者建立起来，也就难于引发有意义的学习。在多媒体信息设计中运用该原则，即信息呈现应该是同时而不是相继的（时间邻近），呈现画面上也应该是邻近而不是远离的（空间邻近）。例如，把和图像相关的文字整合在图中，相关内容要尽量在一个页面或屏幕上显示；词语和相应的图像在页面上彼此邻近，不要远离，而且对应一致的视觉材料和听觉材料同时呈现，达到真正的声画同步等。

总之，认知学习理论媒体信息设计开辟了一条有效路径，因此，在进行多媒体设计时，一定要考虑到学习者在学习过程中双通道的接收能力、工作记忆的容量有限性以及主动加工过程等认知原则，即一切以学习者为主体，通过有效的多媒体信息设计提高学习者原有的认知能力，从而提高学习效率，达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] Richard E.The Cambridge handbook of multimedia learning[M].Cambridge University Press，2005.

[2] 闫志明.多媒体学习生成理论及其定律[J].理论探讨，2008（6）.

[3] 杨平展，袁建林.多媒体学习理论与多媒体设计探讨[J].现代商贸工业，2009（16）.

[4] 栗剑，侯贵法.多媒体课件制作中认知理论的应用[J].安阳师范学院学报，2003（5）.

[5] 俞丽萍.基于认知负荷理论的生物多媒体课件设计误区分析[J].内蒙古师范大学学报，2008，2（21）.endprint

2）重点突出、消除冗余：在进行多媒体信息设计时，我们会发现有些人特别强调多媒体的“多”，大量“堆积”语词、图片和音乐或为文本配一些有趣但与学习材料无关的装饰性材料，这就造成了信息呈现方式的多余。例如，学习者分别学习两种多媒体信息材料，一个是动画配上解说，另一个是动画配解说再配页面文本。实验发现，前者的学习效果比后者好。因为解说和页面文本这两个材料都是词语信息，此时后者就构成了冗余。

人们的认知资源是有限的，加工处理多余、重复的学习材料不仅会加重认知负荷，还会分散了学习者对应该关注的重要材料的注意力，往往适得其反。因此在多媒体课件、网页的设计中，界面应尽量简洁，突出核心部分，把无关材料省去。

3）空间临近、时间临近

空间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为屏幕或页面上的文本，要加入相对应的画面时，两者在页面上相邻近的呈现的学习效果要比单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含文本与图片所组成的多媒体材料；时间邻近原则：当多媒体信息材料呈现为动画，要加入相应的解说时，动画与解说同步的学习效果要比两者单独分开呈现的效果好。该原则主要用于包含动画与解说所组成的多媒体材料。

依据这个认知原则，多媒体信息材料中如若出现空间的分离或者时间的相继都会分散学习者的注意，不容易把视觉表征和听觉表征两者建立起来，也就难于引发有意义的学习。在多媒体信息设计中运用该原则，即信息呈现应该是同时而不是相继的（时间邻近），呈现画面上也应该是邻近而不是远离的（空间邻近）。例如，把和图像相关的文字整合在图中，相关内容要尽量在一个页面或屏幕上显示；词语和相应的图像在页面上彼此邻近，不要远离，而且对应一致的视觉材料和听觉材料同时呈现，达到真正的声画同步等。

总之，认知学习理论媒体信息设计开辟了一条有效路径，因此，在进行多媒体设计时，一定要考虑到学习者在学习过程中双通道的接收能力、工作记忆的容量有限性以及主动加工过程等认知原则，即一切以学习者为主体，通过有效的多媒体信息设计提高学习者原有的认知能力，从而提高学习效率，达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1] Richard E.The Cambridge handbook of multimedia learning[M].Cambridge University Press，2005.

[2] 闫志明.多媒体学习生成理论及其定律[J].理论探讨，2008（6）.

[3] 杨平展，袁建林.多媒体学习理论与多媒体设计探讨[J].现代商贸工业，2009（16）.

[4] 栗剑，侯贵法.多媒体课件制作中认知理论的应用[J].安阳师范学院学报，2003（5）.

[5] 俞丽萍.基于认知负荷理论的生物多媒体课件设计误区分析[J].内蒙古师范大学学报，2008，2（21）.endprint