多媒體學習的認知理論的合理性之思考
源自：http://blog.sina.com.cn/wxin3
我們所設(shè)計的教學是通過傳統(tǒng)的方式在教室里進行傳播，還是通過互動的多媒體系統(tǒng)進行傳播?解決這一問題，我們就不能忽視作為我們教學設(shè)計理論基礎(chǔ)的一種或多種學習理論。從19世紀到今天，系統(tǒng)、科學地研究人類的學習方式已經(jīng)導(dǎo)致了兩種主要的理論觀點-行為主義學派和認知主義學派。每一學派都對人類學習和記憶知識的方式做出了不同的假設(shè)。這兩種理論觀點在運用互動課件(例如，互動的多媒體)的學習領(lǐng)域中也是起主導(dǎo)作用的(Jonassen,1991;Atkins.1993 ; Hannafin , Hannafin , Hooper, Rieber&Kini，1996;Deube1,2003)。下面我們主要研究一下認知心理學理論對多媒體學習的影響以及其合理性。首先我們從多媒體學習中的認知心理學的發(fā)展開始，探討這么一個問題，認知心理學理論到底是不是最完美的多媒體學習的理論基礎(chǔ)。
一、多媒體學習的認知心理學的發(fā)展
作為教育技術(shù)的一門主要課程的多媒體學習就像教育技術(shù)發(fā)展始終沿著心理學研究(主要是學習理論研究)和新技術(shù)的應(yīng)用兩條路線發(fā)展，即"兩條腿走路"。在其發(fā)展歷程中，早期經(jīng)歷了早期行為主義心理學之后，到了70年代又朝向認知心理學邁進，并隨著認知心理學的發(fā)展，教學設(shè)計中的認知心理學取向越來越明顯。到90年代，作為認知科學領(lǐng)域中的一員，建構(gòu)主義開始崛起，國內(nèi)已經(jīng)對其展開了大量的研究。今天，認知心理學己經(jīng)成為教學設(shè)計、教育技術(shù)領(lǐng)域中的主要研究范式。
在多媒體學習環(huán)境中，對于學習者的心理特性的研究，目前國內(nèi)外的專家學者正處于探索實驗階段。20世紀50年代之后，隨著計算機的出現(xiàn)，心理學家受到信息科學的啟發(fā)，出現(xiàn)了信息加工理論。信息加工理論者主要關(guān)注的是兩個問題:一是人類記憶系統(tǒng)的性質(zhì);二是記憶系統(tǒng)中知識表征和貯存的方式。其中，對信息貯存形式比較有影響的觀點有:
①佩雷奧(A. Paivio)的"雙重編碼"(dual-cooling modle)模式;
②圖爾文(E. Tulving)對情節(jié)記憶與語義記憶的區(qū)分;
③言語網(wǎng)絡(luò)模式。(施良方，2001,P149)
安德森(Anderson , 1983)認為所有的信息被儲存和提取，是依照單一的格式一抽象性的命題方式，而形成了命題式( propositional system)的記憶系統(tǒng)，也就是單一編碼模式。然而，許多記憶研究人員經(jīng)過反復(fù)驗證發(fā)現(xiàn)，圖片往往比文字更容易被記住。佩雷奧于1971發(fā)現(xiàn)，具體性文字中的信息要比抽象性文字信息學起來更容易(Kozma,1991)，于是他認為人類不應(yīng)該只有單一記憶的儲存方式(Paivio ,1971)。
在此基礎(chǔ)上，佩雷奧提出了雙重編碼理論，雙重編碼理論是在多媒體材料的教學設(shè)計中起重要作用的另一種理論，當言語和視覺信息被呈現(xiàn)給學習者時，它被用來解釋和減輕工作記憶的局限(Paiv-io1971,1986,1991) o Paivio指出，存在兩個認知系統(tǒng)或通道，一個專門用來對非言語的對象/事件(例如想象)進行表征和加工，另一個專門用來處理語言。兩個通道加工信息比一個通道加工信息時的效果要好。僅僅當相應(yīng)的非言語信息和言語信息同時存在于工作記憶中時才能在兩者之間建立聯(lián)系。通過兩個通道加工信息叫做參照性加工(referential processing)，它對回憶有附加的影響(Paivio ,1991; Mayer&Anderson ,1991;Shih&Alessi ,1996 )。這是因為學習者能夠創(chuàng)建更多的可以用來重獲信息的認知途徑。雙重編碼理論試圖同樣重視言語的和非言語的加工過程。這一理論受到一些認知研究者的嚴厲批評，他們支持命題理論，即記憶在本質(zhì)上是命題，產(chǎn)生意義的是各種命題之間的關(guān)系( Kintsch ,1974 )。然而，雙重編碼已經(jīng)作為多媒體教育軟件教學設(shè)計的基礎(chǔ)，也是第二代多媒體研究的重要的一部分(Mousavi , Low&Sweller,1995 ; Mayer &An-derson ,1991; Mayer&Moreno ,1998 )。
而梅耶的關(guān)于多媒體學習的認知理論模型的前提之一便是佩雷奧的觀點。梅耶從信息處理模式來分析雙重編碼，提出視覺信息和言語信息經(jīng)由編碼過程在永久性記憶區(qū)中個別建立一個心理表征，更最重要的是，兩個心理表征必產(chǎn)生互相參考的連結(jié)。( Mayer & Sime ,1994 )以致于以后再回憶該信息時，兩種不同性質(zhì)的信息已緊緊連結(jié)成一體了。Woodward也認為，只有提供插圖和文字之間強而有力的連結(jié)，才能輔助讀者建立文字性和可視化信息的認知相關(guān)性，產(chǎn)生觀念的學習。( Woodward,1993)梅耶以雙重編碼理論以及感官模式來推論整個研究架構(gòu)，即人具有多種基本感官，且可同時接收多重信息(Mayer & Moreno, 1998 )，并提出了如下模型( Peter,2002 ):
有人認為豐富的多媒體信息輸入會引起學習者多方面的認知加工,進而產(chǎn)生精細加工的知識結(jié)構(gòu)。然而相關(guān)研究卻表明,不良的多媒體組合也會增加學習過程中的認知負荷,進而產(chǎn)生迥然不同的認知效果。因此多媒體學習的另一種認知理論認知負荷理論在研究多媒體學習中被大量的考慮。認知負荷理論從資源分配的角度考察學習和問題解決。工作記憶能夠同時加工的信息容量是有限的，若同時加工幾種信息，則存在資源分配的問題，若在問題解決或?qū)W習過程中所需要的資源總量超過了個體所能提供的資源總量，則會造成認知負荷超載，影響學習或問題解決的效率。
二、支持多媒體學習的認知理論的優(yōu)點以及不足
（1）認知理論的優(yōu)點
通過研究認知負荷理論我們發(fā)現(xiàn)心理圖式和自動化減輕了工作記憶的壓力，因此能夠增強理解。而已有的先前知識促進圖式的形成，然而先前知識(例如適當?shù)膱D式)的匾乏會導(dǎo)致工作記憶的過度加工。"先前知識"在認知科學中是一個基本的概念(Di Vesta ,1987 ; Shuell ,1986 ; Tobias，I 987 ; Rieber2000)，它的重要性經(jīng)David Ausubel一語道破:"影響學習的最重要的單一的要素是學習者已經(jīng)知道的東西。要想方設(shè)法明確這一點并據(jù)此而教。"(引自Rieber,2000)因此，指導(dǎo)教學設(shè)計依據(jù)學習者已有的先前知識。設(shè)計恰當?shù)亩嗝襟w教學材料將幫助學習者激活現(xiàn)存的圖式，使信息更加有意義地提供給學習者并減輕認知負擔，使得學習者對新知識進行編碼并儲存十分便利。
不僅是這一方面，認知負擔理論通過大量的實驗研究，引申出了許多教學指導(dǎo)要義。這些指導(dǎo)要義簡要地羅列在表1中，在設(shè)計多媒體教育系統(tǒng)時考慮這些指導(dǎo)要義是至關(guān)重要的。
表1源于認知負擔研究的教學設(shè)計指導(dǎo)要義
[選自Brent Wilson &Peggy Cole (1996)《認知教學模型)，參見《教育傳播與技術(shù)研究手冊》( PP-601-602 ).紐約:MacMillan]
（2）認知理論的的不足
現(xiàn)有的多媒體學習認知理論無法指導(dǎo)多媒體學習中的學習者的主動建構(gòu)，因而也就無法更好的以學習者為中心。而我們現(xiàn)在的學習中已經(jīng)開始認識到學習者個性化的學習，以前的認知學習理論無法滿足學習者的個性化學習。
另外，在學習者積極參與到課程學習中并確保信息加工質(zhì)量的情況下，認知主義的多媒體設(shè)計方法主要與較高級的學習經(jīng)驗相聯(lián)系(Atkins.1993)在教學設(shè)計中運用的像發(fā)現(xiàn)學習、基于問題的教學/學習、腳手架教學、合作學習等策略會影響信息加工的質(zhì)量( Deubel , 2003 )。在多媒體學習材料和多媒體學習系統(tǒng)中實施和運用上述策略將十分有利于改進學習:然而，認知主義的多媒體設(shè)計方法似乎存在一個很嚴重的問題:沒有簡便的方法來檢驗其效果。因為很難確定學習者頭腦中在具體想些什么。這就迫使評價者回過頭來測量完成任務(wù)的時間、對所呈現(xiàn)任務(wù)的參與程度以及主觀評價(Atkins , Deubel )。
三，如何彌補認知理論的不足
通過前面的分析我們不難發(fā)現(xiàn)認知心理學理論對多媒體學習的意義不僅體現(xiàn)在對對媒體學習理論上的發(fā)展，也體現(xiàn)在對多媒體學習實踐的知道上。雖然他帶給了多媒體學習的巨大發(fā)展，但是由于受到當時時代和科學技術(shù)水平因素，還存在著許多的不足，但是我們可以根據(jù)當前一些新的理論和實踐來改進彌補這方面的不足。首先我們想到的是學習理論的新理論建構(gòu)主義，通過大量的研究試驗我們不難發(fā)現(xiàn)建構(gòu)主義不僅可以指導(dǎo)學習，建構(gòu)有意義的學習環(huán)境而且能促進主動學習，這也是我們多媒體學習另一個重要的研究中心--以學習者為中心的設(shè)計取向。
建構(gòu)主義學習理論認為,學習過程是人的認知思維活動主動建構(gòu)的過程,是人們通過自身原有的知識經(jīng)驗與外界環(huán)境進行交互活動以獲取、建構(gòu)新知識的過程。學習者不是知識的被動接受者,而是知識的主動建構(gòu)者。教師不是知識的傳遞者,而是學生學習活動的組織者。由于學習者的知識獲取是以學習者的主動建構(gòu)為主,教學再不是學習者接受知識的過程,而是根據(jù)自身原有知識的結(jié)構(gòu),對外界提供的信息構(gòu)建新知識的過程,因此在教學中特別強調(diào)培養(yǎng)學習者的思考能力。建構(gòu)主義學習理論認為,有效的學習應(yīng)該是在一定情境下發(fā)生的,知識也只有在具體的環(huán)境下才有意義。而以計算機為核心的多媒體技術(shù)為建構(gòu)主義理論建立新的教育模式提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。因為多媒體是以超文本中非線性結(jié)構(gòu)為特征的,它符合人們多角度、多方位、多層次、多聯(lián)系的思維方式,適合于個別化學習的需要。
建構(gòu)主義在指導(dǎo)多媒體設(shè)計中，以建構(gòu)主義的學習理論為指導(dǎo),根據(jù)多媒體的特點,從主題出發(fā),而不是從傳統(tǒng)CAI以序、章、節(jié)為目錄出發(fā),編制非線性、無結(jié)構(gòu)化的學習軟件。從而達到根據(jù)學習者個性進行個性的互動。
而對于前面提到的無法及時的檢驗學習者的學習效果，也就是無法提供有效的評價，來指導(dǎo)后續(xù)的學習。在這里我們可以通過學習者在以建構(gòu)主義學習理論指導(dǎo)下的多媒體學習軟件通過非線性的編制，學習者就可以根據(jù)自己的學習情況進行選擇下一步學習任務(wù)。另外而我們通過記錄學習者的學習過程記錄，然后利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學習者學習記錄進行分析評價，可以清楚的知道學習者的整個學習過程。也可以通過設(shè)置一定的過關(guān)問題，對學習者是否符合進入下一步學習進行判斷。而通過對學習者學習過程記錄的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘我們還可以了解學習者的學習偏好，通過這些我們可以根據(jù)學習者學習偏好進行適當?shù)囊龑?dǎo)和加強。
四、小結(jié)
通過對多媒體學習的認知理論的研究我們發(fā)現(xiàn)了許多的優(yōu)點，但是也發(fā)現(xiàn)了許多的缺點。而在寫作思考中我們又發(fā)現(xiàn)了利用現(xiàn)在的一些理論成果和技術(shù)我們可以去彌補這些不足。正如我文中提到的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。
