吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率

体育世界 · 2019-03-30

本文发表于 《数字教育》 2019年第1期(总第25期)特稿栏目,页码:1-9。转载请注明出处。

摘 要:本文经过回想12 条依据研讨的教育规划准则,阐明了怎么规划计算机辅佐多媒体教育资料来促进学习。首要介绍了多媒体准则(依据五个对照试验得到的中值效应量为d=1.67),其建议在计算机辅佐教育中,语词和图画一起出现的作用比只出现语词的作用要好。无关认知加工做的是和教育方针无关的作业。为了削减无关认知加工,提出的教育准则有聚集要义(d=0.70)、符号结构(d=0.46)、操控冗余(d=0.87)、空间附近(d=0.79)和时刻附近(d=1.30)。根本认知加工的功用在于对根本资料进行心思表征。为了调理根本认知加工,提出的教育准则有分段出现(d=0.70)、预先预备(d=0.46)和两层通道(d=0.72)。生成认知加工的功用是为了建构资料的含义。为了促进生成认知加工,提出的教育准则有个性化(d=0.79)、人声化(d=0.74)和具身化(d=0.36)。部分准则有边界条件,例如有的准则对新手学习者比对专家学习者更有用。

要害词:数字化学习;教育规划;多媒体学习;学习科学

计算机辅佐学习(Computer‐assisted learning, CAL)能够追溯到20 世纪五六十年代,那时人们经过大型计算机供给程序指令。现在,计算机辅佐学习的开展现已进入新的年代,提出了“数字化学习”(e‐learning)[1][2][3]。数字化学习的界说是,由数字化设备供给的教育以促进学习[4]。数字化设备能够是任何由计算机芯片操控的电子设备,包含台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、游戏操控台和可穿戴设备(例如头戴式虚拟现实显现器)。

一、数字化学习中运用多媒体的事例

多媒体教育(multimediainstruction)是指用语词和图画一起出现信息,以促进学习[5][6]。语词能够用口头办法(例如解说)或印刷办法出现。图画能够是静态的(例如插图、图标、地图或相片),也能够是动态的(例如动画或视频)。在数字化学习中,多媒体能够是带有解说的,或屏幕上带有语词阐明的动画、视频或静态图画,也能够是依据计算机的交互式游戏、模仿使命或活动,并在其间出现口头或印刷办法文本。

几百年来,语词一直是教育中的首要沟通办法: 从口头叙述(如讲座)到手写语词(如卷轴)、印刷文字(如书本),再到电子文字(如屏幕上的语词或经过扬声器传递的语词)。或许口头言语是咱们这个物种仅有的,也是最巨大的教育技能。它是最有用的东西,由于其能够协助人们学习和进步认知水平。跟着电子文字的开展,教育中的沟通办法也相对发作改变,因而本文研讨的要点便是包含语词和图画在内的电子教育信息(electronic instructional messages)。

多媒体准则(multimediaprinciple)是这样一种教育准则:学习者一起从语词和图画中学钟鸿刚习的作用比独自从语词中学习的作用要好[7][8]。详细到数字化学习范畴,多媒体准则建议:学习者一起从计算机辅佐的语词和图画中学习的作用,比只从语词中学习的作用更好。例如,假定教师对自行车打气筒的作业原理进行三次如下解说:“当手柄被向上拉起时,活塞随之向上运动,进气阀翻开,排气阀封闭,空气进入下部气缸。当手柄被向下推动时,活塞随之向下运动,进气阀封闭,排气阀翻开,空气经软管排出气缸外。” 之后,对这堂只要教师解说的授课作用进行测验。成果标明,大学生能够在问题解决测验中得出的正确答案数为3.2 个左右[9]。

可是,想象假如咱们为听到的解说配上动画,那么会发作什么呢?当对解说加动画的授课作用进行解决问题测验时,大学生能够得出的正确答案数为7.7 个。风趣的是,这些学生在回想解说内容方面并没有明显差异,均匀能够得到70% 到80% 的分数。简言之,虽然图文结合并不能够协助学习者更好地回忆语词,但的确能协助学习者完成更好的了解,在解决问题的搬迁测验中体现更佳。总归,综观五次运用计算机辅佐学习的对照试验(吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率学习内容包含泵、制动器、照冥具和四则运阿穆隆入狱算)[10][11][12][13],学习者一起运用语词和图画学习的体现,比独自运用语词学习的体现更好。研讨得到了很高的中值效应量(d=1.67)。这些为验证多媒体准则而进行的重复试验,为数字化多媒体学习供给了理论依据。多媒体准则是整个数字化学习研讨范畴的根底性教育规划准则,它为“图文结合”这个前史悠久的呼吁供给了理论依据。早在1658 年,一部名为《世界图解》(Orbis Pictus)的图书便选用了图文结合的办法出书。夸美纽斯(Comenius)编写的这本书, 是第一本选用这一办法的教育类书籍[14]。

二、数字化学习中有用运用多媒体的事例

虽然有依据标明,多媒体准则着重的图文结合教育办法的确能够促进学生学习,可是并非一切的图画都相同有用。在本部分,笔者将评论怎么运用语词(例如口头言语或印刷文本)和图画(例如动画、视频或静态图片)来生成有用的多媒体教育信息。此外,笔者还将评论每项准则的边界条件,包含对谁有用,对哪些内容有用,以及在什么条件下该准则最有用。

如图1 所示,多媒体学习的认知理论(cognitive theory of multimedia learning)为在数字化学习中有用运用多媒体供给了理论根底。多媒体教育内容经过耳朵(指向听觉感觉回忆)和眼睛(指向视觉感觉回忆)进入学习者的信息加工体系。在这里,资料只能坚持很短的时刻。假如学习者留意到了感觉回忆中的一些瞬间即逝的信息(如“挑选”箭头所示),那么就能够将这些信息转移到作业回忆中进一步得到加工。学习者有必要在20 秒内对信息予以自动处理,以使其坚持在作业回忆中。接下来,学习者在心思大将输入的语词信息和视觉信息别离安排成一个共同的语词表征(或语词模型)或图画表征(或图画模型),该进程由“安排”箭头标明。最终,学习者从长时回忆中激活相关的原有常识,并将其提取到作业回忆中。此刻,学习者将原有常识和上述两种模型进行整主犯陈文辉合(如“整合”箭头所示)。最终,在作业回忆中构建的学习成果,能够存储到长时回忆中。以上进程能够是迭代的,而非严厉线性的。因而,含义学习是否发作取决于学习者在学习期间是否积极自动参加认知加工,即学习者是否做了挑选、安排和整合这三个心思运作事情。

如你所见, 该模型的根底是认知科学的三个重要原理:(1) 两层通道原理(dual‐channelsprinciple),人对视觉信息和语词信息有彼此独立的信息加工通道[15];(2) 容量有限原理(limited‐capacityprinciple),不管什么时候,人都只能处理每个通道中的少数信息[16][17];(3)自动加工原理(active processing principle),当学习者在学习进程中对资料进行恰当加工时,含义学习就发作了。加工办法包含了挑选、安排和整合[18][19]。

对教师来说,首要的应战是生成能够激起挑选、安排和整合这三个认知进程的多媒体教育信息,一起确保作业回忆中的视觉通道和言语通道不会超载。考虑到作业回忆容量有限的特色,以及学习者在学习进程中积极自动参加加工进程的需求,本文提出三个首要教育方针:(1)削减无关认知加工(即和教育方针无关的,由不良教育规划引起的认知加工);(2)调理根本认知加工(即在对资料进行心思表征时发生的认知加工,教育资料的复杂性或许会对其形成影工口画像响);(3)促进生成认知加工(即对资料建构含义时发生的认知加工,学习者为学习支付尽力的片面志愿会对其形成影响)。

以下咱们将评论若干教育准则的研讨根底,这些准则有助于完成上述三个方针。评论的根底是对《剑桥多媒体学习手册》一书上钩算机辅佐授课的文献资料进行回想[20][21][22]。在必定程度上,研讨成果对实践教育环境的适用性有限,由于许多研讨都只是进行了即时测验的试验室短期试验。

三、削减无关认知加工的教育准则

表1 列出了削减无关认知加工的五个准则:聚集要义、符号结构、操控冗余、空间附近和时刻附近。此外,关于每个准则,该表还计算了运用计算机辅佐学习的对照试验数量,在这些试验中哪些发生的是正向成果(在“数量”这一列),以及吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率依据科恩(Cohen)的d公式计算出的中值效应量(在“效应量”这一列)。在每个对照试验中,咱们比较操控组和试验组的学习成果测验体现。操控组和试验组承受的是相同的授课,不同之处在于试验组额定运用了某一种教育准则。本节提出的教育准则旨在协助学习者在学习时削减无关认知加工,然后开释更多的认知容量,以进行根本认知加工和生成认知加工,完成含义学习。

首要介绍第一个准则,请调查图2 中的幻灯片。这节课是一节计算机辅佐的幻灯片授课,其内容是病毒怎么导致伤风。幻灯片的左边包含一个诱人的细节(风趣却与教育方针无关的资料),即性生活和反抗伤风之间的联系的相关研讨;不过,幻灯片的右侧就没有包含这一无关资料。你或许期望学生在“伤风与病毒”这一主题讲堂上学得更好吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率,所以便增加了一些风趣(但无关)的现实内容,这样做的理由是学生会更感兴趣。可是,依据图1 中多媒体学习的认知理论, 假如学习者有必要对无关资料进行加工,那么他们将只能用较少的认知容量来加工讲堂中的根本资料。

表1 阐明,为了验证“聚集要义”(coherence)准则,试验人员一共进行了12 项对照试验,进行这些试验的课程悉数是计算机辅佐课程,内容触及闪电、制动器、波浪、冰河年代、伤风与病毒、生物学和长途前史学习[23] [24][25][26][27][28][29][30]。正如猜想的那样,在悉数12 个对照试验中,试验组(即去除无关资料那一组)都比操控组在搬迁或了解测验中的体现要好。研讨得到了较高的中值效应量(d=0.70)。这些发现支撑了聚集要义准则—— 当教师在计算机辅佐的多媒体讲堂上,将与教育方针无关的资料除掉时,学习者能够学得更好。

下面临聚集要义准则的边界条件进行评论:在代表病毒的图形上参加风趣的情感细节(例如赋予病毒和宿主细胞以人类的面部表情),能够进步测验体现[31][32][33]。需求进一步研讨的是,教师规划的这些情感细节,什么时候才能使学习者将留意力会集在相关资料上,又在什么时候会涣散学习者的留意力?此外,有新的依据标明,当无关资料非常风趣[34],学习者的作业回忆容量低[35][36], 或讲堂的认知水平胡宇崴陈庭妮现状高[37]时,聚集要义准则最适用。

接下来介绍第二个准则,请看表2 的两个讲义片段。这两个讲义片段对应的是同一节多媒体课,主题是飞机怎么完成爬高。二者的不同之处在于,左边的片段没有任何符号,而右侧的片段却对结构进行了符号(符号的办法是用粗体字着重)。你或许以为运用左边版别(即只给出解说的“洁净”版别)的学生能够学得更好。可是实践上,假如学生需求在挑选和安排重要信息方面得到协助,那么用声响着重要害术语并为了进步安排性而增加标题,能够引导学习者进行认知加工。这种做法和多媒体学习的认知理论也是坚持共同的。提示结构(也称作视觉提示)还能够用一些符号(例如箭周立波说湖南人凶猛头、上色或突显符号)来杰出图画的相关部分。

表1 阐明,为了验证“符号结构”(signalling)准则,试验人员进行了20 项对照试验。这些试验触及的问天阙授课均为计算机辅佐教育,内容包含飞机、视觉感知、地舆、机械体系、制动体系、心血管体系、教育技巧、钢琴原理、喷气发动机、神经网络、言语发生和鱼类运动[38][39] [40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50][51][52][53]。试验成果和猜想的成果共同,试验组(即提示要害语词或图画的要害特征那一组)在其间的18 项试验中都比操控组在搬迁或了解测验中的成果要好。研讨得到了中等的中值效应量(d=0.46)。这些发现支撑了符号结构准则——当教师在计算机辅佐的多媒体讲堂上杰出文本或图画的要害部分时,学习者能够学得更好。

符号结构准则的一个重要的边界条件是,它只对原有常识较少的学生起作用,对原有常识较多的学生则不必定起作用[54]。

下面持续介绍第三个准则,请看图3 的示例。在进行幻灯片展现时是应该只包含图画和口头解说(如左边幻灯片所示)呢,仍是应该既包含图画和口头解说又在屏幕上显现和解说内容共同的文本(如右侧幻灯片所示)呢?你的猜想或许是,对学习者来说,一起运用口头言语和印刷文本才是抱负的,由于学习者能够自行挑选合适个人学习风格的出现办法。可是,依据多媒体学习的认知理论,出现剩余的口头言语和剩余的印刷文本或许会导致增加无关认知加工,并搅扰学习。例如,学习者或许会企图谐和口头言语和书面语词之间的对立,而不去测验了解这些语词终究意味着什么。相同地,教师向学习者供给的作为陈说的印刷文本或许会涣散学习者的视觉留意力,然后导致学习者不能在阅览阐明的一起对图画进行加工。因而,依据多媒体学习的认知理论,只出现图画和解说是最有用的,由于图画能够在视觉通道中加工,而语词则能够在言语通道中加工。

表1 中阐明,为了验证“操控冗余”(redundancy)准则,试验人员进行了13 项对照试验。这些实熊晶晶验触及的课程均为计算机辅佐的授课,内容包含电子工程、闪电、植物学和人类回忆[55][56][57][58][59][60][61][62]。试验成果和猜想的共同,悉数13 项对照试验中的试验组(即在多媒体课程上只出现图画和口头解说,而不一起出现图画、口头解说和屏幕文本的那一组)都比操控组在搬迁或了解测验中的成果要好。研讨得到了较高的中值效应量(d=0.87)。这些发现支撑了操控冗余准则——当教师在计算机辅佐的多媒体讲堂上只出现图画和口头解说,而不一起出现图画、口头解说和屏幕文本时,学习者能够学得更好。

卡尔优加(Kalyuga)等人评论了操控冗余准则的边界条件[63][64]。他们发现,操控冗余准则对原有常识较少的学生,比对原有常识较多的学生更有用。此外,有吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率依据标明,在没有图画时,一起供给印刷文本和口头解说[65][66]能够改进学习,向带有解说的动画或幻灯片增加剩余的屏幕文本也或许促进学习,可是要留意:只能向正在评论的图画部分增加一两个语词[67],或许让屏幕文本与口头解说的内容不同[68]。

接着介绍第四个准则。印刷文本放在哪里更有利于学习?请看图4,你以为是将印刷文本作为字幕置于图画下方(如图4 左边幻灯片所示)更好,仍是将这些语词放置在图画的相应部分附近(如图4 右侧幻灯片所示) 更好?正如图4 左边分隔演示的幻灯片那样,你或许以为先学习图画,再学习语词(或先学习语词,再学习图画)是一个好办法。而你喜爱这种分隔演示的原因或许是你以为学习者有必要参加更多的认知活动,以便将语词和图画联系起来,并参加生成一种“合理难度(desirable difficulty)”[69]。反之,多媒体学习的认知理论则断语, 分隔演示会比整合演示发生更多的无关认知加工,然后导致学习者没有满足的认知容量去进行含义学习所必需的认知加工。当你有必要来回翻看阐明语词和对应的图画部分时,便发生了无关认知加工,它将耗费你有限的认知容量。当语词和图画的对应部分很挨近时,你会知道该看向哪里并因而削减无用的寻觅和回看。

表1阐明,为了验证“空间附近”(spatialcontiguity) 准则,试验人员进行了8 项对照试验。这些试验触及的课程相同均为计算机辅佐教育的课程,内容触及闪电、泵、制动器、电路、计算、医疗程序和肾脏的作业原理[70][71][72][73][74][75][76]。试验成果和猜想的成果共同,悉数8 项对照试验中的试验组(即整合演示的那一组)都比操控组(吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率即分隔演示的那一组)在搬迁或了解测验中的成果要好。研讨得到了较高的中值效应量(d=0.79)。在这些研讨中,不论是整合演示仍是分隔演示,出现的图画和屏幕文本都是相同的,仅有的不同点在于,语词和对应的图画部分的间隔是远仍是近。这些发现也和吉恩斯(Ginns)的观念[77]共同,其支撑空间附近准则—— 当教师在计算机辅佐的多媒体讲堂大将印刷文本和图画的对应部分附近出现,而不分隔出现时,学习者能够学得更好。

削减无关认知加工的第五个准则和解说与图画的时刻次序有关。从时刻的视点考虑解说与图画的两种出现办法:一是一起出现,即口头言语和屏幕上正在展现的图画坚持共同(如表3 的右侧所示);二是顺次出现,即口头言语在幻灯片或动画的前面或后边出现(如表3 的左边所示)。你或许以为顺次出现语词和图画(次序能够倒置)是最有用的,由于这样做能够将两种类型的资料别离出现一次,并且会花费两倍于一起出现的时刻。可是,多媒体学习的认知理论却给出了相反的回应:顺次出现会发生深重的无关认知加工,由于直到看到图画(或听到解说)停止,学习者都有必要将解说(或图画)悉数坚持在自己的作业回忆中。这样做使得学习者只剩下较少的认知容量来了解新触摸的资料。而经过一起出现语词和图画,学习者能够一起将相互对应的语词和图画放置在作业回忆中,然后促进整合进程,完成含义学习。

表1 的最终一行支撑了上面的解说。该行阐明,为了验证“时刻附近”(temporalcontiguity)准则, 试验人员共进行8 项对照试验。这些试验触及的课程均为计算机辅佐教育的授课,内容包含泵、制动器、闪电以及肺的作业原理[78][79][80][81]。试验成果标明,悉数8 项对照试验中的试验组(即解说和图画一起出现的那一组)都比操控组(即解说和图画顺次出现的那一组)在搬迁或了解测验中的成果要好。研讨得到了很高的中值效应量(d=1.30)。在这些研讨中,不论是整合演示仍是分隔演示,出现的图画和屏幕文本都是相同的,仅有的不同点在于,语词和对应的图画部分的间隔是远仍是近。这一系列定论同吉安,数字化学习中运用多媒体(上),印尼盾对人民币汇率样和吉恩斯的一项元剖析[82]坚持共同,并支撑了时刻附近准则——当教师在多媒体讲堂大将解说和图画一起出现,而不顺次出现时,学习者能够学得更好。

有学者评论了时刻附近准则的边界条件:当资料以小块出现[83][84],或资料对学习者来说比较简单时[85],时刻附近准则不适用。

综上所述,表1 列出了五种有很多实证支撑的办法,这些办法能够协助学习者削减无关认知加工,然后促进学习[86]。(未完待续)

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作者简介:

理查德. E. 梅耶(Richard E. Mayer), 美国加州大学圣芭芭拉分校心思学与脑科学系荣休教授,今世世界闻名教育心思学家和学习科学家,在多媒体学习与教育范畴是世界顶尖专家。

译者简介:

张恩铭(1996— ),男,河北承德人,浙江大学教育学院硕士研讨生,研讨方向为课程与教育论;

盛群力(1957— ),男,上海人,浙江大学教育学院课程与学习科学系教授,博士生导师,研讨方向为课程与教育论。

计算机 教师 前史
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