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關(guān)鍵詞：數(shù)字化學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計(jì)；多媒體學(xué)習(xí)；在線學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)科學(xué)

本文簡(jiǎn)短回顧的目的是提供作者個(gè)人有關(guān)過去30年在線學(xué)習(xí)研究的研究進(jìn)展，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)（人如何學(xué)習(xí)）、教學(xué)科學(xué)（如何幫助人學(xué)習(xí)）和評(píng)估科學(xué)（如何確定人學(xué)到了什么）所起到的推動(dòng)作用。本綜述將把在線學(xué)習(xí)研究看成是學(xué)習(xí)科學(xué)應(yīng)用于教育的一個(gè)實(shí)例（Mayer，2011），它屬于應(yīng)用認(rèn)知心理學(xué)的大范疇。

（二）什么是在線學(xué)習(xí)？

在線學(xué)習(xí)（online learning，亦稱為電子學(xué)習(xí)、數(shù)字學(xué)習(xí)或基于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)，e-learning，digitallearning or computer-based learning），可以定義為在支持學(xué)習(xí)的數(shù)字化設(shè)備上所提供的教學(xué)（Clark&Mayer，2016）。這一定義包括什么是在線學(xué)習(xí)、如何在線學(xué)習(xí)和為什么要在線學(xué)習(xí)三個(gè)部分：（1）關(guān)于什么是在線學(xué)習(xí)，其內(nèi)容包括口頭或印刷的文字和/或圖示，如插圖、圖表、照片、動(dòng)畫或視頻；（2）關(guān)于如何在線學(xué)習(xí)，其媒體是基于計(jì)算機(jī)的設(shè)備，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)或虛擬現(xiàn)實(shí)；（3）關(guān)于為什么要進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)習(xí)者的知識(shí)發(fā)生特定的變化。

在線學(xué)習(xí)已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注，因?yàn)榻虒W(xué)越來越多地從傳統(tǒng)的媒體——如書籍和面對(duì)面講授——轉(zhuǎn)移到基于計(jì)算機(jī)的媒體——如解說動(dòng)畫、教學(xué)視頻、涉及印刷文本和插圖的超文本，以及教育游戲和模擬（Clark&Mayer，2016；Mayer，2017）。在線環(huán)境允許采用許多創(chuàng)新的方法來支持學(xué)習(xí)，但是我們需要的是基于研究的原理來更好地利用這些新的可能性。我們面臨的挑戰(zhàn)是，教學(xué)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)超過了教學(xué)科學(xué)的進(jìn)步，后者能夠確定技術(shù)如何得以最佳使用。簡(jiǎn)而言之，僅僅因?yàn)榧夹g(shù)可以完成某些事情并不意味著它非得要這樣去做。

值得說明的是，教學(xué)媒體——即便是基于計(jì)算機(jī)的媒體——本身并不會(huì)帶來學(xué)習(xí)，反而是教學(xué)方法才會(huì)引發(fā)學(xué)習(xí)（Clark，2001）。某些教學(xué)技術(shù)有可能提供那些在傳統(tǒng)媒體上無法落地或難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)方法。例如，基于計(jì)算機(jī)的媒體使涉及交互性或動(dòng)態(tài)圖形的教學(xué)方法成為可能，這是傳統(tǒng)的基于書本的媒體無法輕易做到的。在教學(xué)技術(shù)的歷史上，充斥著教育中尖端技術(shù)興衰的例子，包括20世紀(jì)20年代的電影，30年代的廣播，50年代的電視，以及60年代的程序化教學(xué)（Cuban，1986；Saettler，1990）。從這段早期的歷史中，我們吸取的教訓(xùn)是需要采取一種以學(xué)習(xí)者為中心的方法，即詢問如何使用技術(shù)以支持人學(xué)習(xí)，而不是問我們?nèi)绾巫屓巳ミm應(yīng)最新的前沿技術(shù)。

是的，今天我們面臨著一系列在線學(xué)習(xí)技術(shù)，這些技術(shù)可以提供令人驚嘆的圖示（虛擬現(xiàn)實(shí)）、交互學(xué)習(xí)（智能教學(xué)系統(tǒng)）和地理位置（GPS）。在線學(xué)習(xí)技術(shù)的教育潛力會(huì)像過去的教育技術(shù)一樣消失，還是我們能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)目茖W(xué)研究來指導(dǎo)在線學(xué)習(xí)的有效使用？本文總結(jié)了過去30年來如何幫助人在豐富的技術(shù)環(huán)境中學(xué)習(xí)方面所取得的進(jìn)展，并為未來的研究提出一些富有成效的途徑。特別是，我提供了一個(gè)基于研究的理論發(fā)展簡(jiǎn)史。這些理論包括人如何借助媒體學(xué)習(xí)（學(xué)習(xí)科學(xué)），如何幫助人通過借助學(xué)習(xí)（教學(xué)科學(xué)），以及如何確定人從媒體中學(xué)到了什么（評(píng)估科學(xué)）。

學(xué)習(xí)科學(xué)是關(guān)于人如何學(xué)習(xí)的科學(xué)研究（Mayer，2011）。如表1第一列所示，在20世紀(jì)經(jīng)歷了三個(gè)學(xué)習(xí)隱喻（Mayer，1992，2001a，2011）。

首先，20世紀(jì)上半葉是行為主義隱喻——學(xué)習(xí)作為反應(yīng)強(qiáng)化，在這一隱喻中，學(xué)習(xí)包括加強(qiáng)和削弱對(duì)獎(jiǎng)懲反應(yīng)的關(guān)聯(lián)。行為主義的學(xué)習(xí)理論主要是基于這樣的研究，即實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物在非自然的和極端饑餓的情況下學(xué)會(huì)作出簡(jiǎn)單的反應(yīng)，例如小白鼠跑迷宮獲取食物。

第二，20世紀(jì)50年代和60年代迎來了信息加工革命，提出了一種認(rèn)知主義隱喻：學(xué)習(xí)包括向記憶中添加信息，這就是獲取信息。認(rèn)知主義的學(xué)習(xí)理論主要是建立在人在非自然的情況下學(xué)習(xí)記憶任意材料等研究之上的，例如記憶單詞表。

第三，再下一階段涉及建構(gòu)主義隱喻，即學(xué)習(xí)作為知識(shí)建構(gòu)，學(xué)習(xí)者在工作記憶中積極地建立起一種心理表征。盡管建構(gòu)主義在20世紀(jì)70年代和80年代發(fā)展勢(shì)頭不錯(cuò)，但其根源可以追溯到巴特利特（Bartlett，1932）關(guān)于散文閱讀文本理解，皮亞杰（Piaget，1971）關(guān)于認(rèn)知發(fā)展，韋特海默（Wertheimer，1959）和其他格式塔心理學(xué)家關(guān)于意義學(xué)習(xí)的圖式建構(gòu)研究和理論。建構(gòu)主義對(duì)信息加工的觀點(diǎn)重新作出了解釋（Mayer，2014a）。（1）信息不再被視為一種可以從外部世界傳遞到人類頭腦的客觀商品，人類學(xué)習(xí)的內(nèi)容變成了由學(xué)習(xí)者親自建構(gòu)的知識(shí)。（2）思維活動(dòng)不再是像在計(jì)算機(jī)程序或數(shù)學(xué)運(yùn)算中那樣被視為可以應(yīng)用于信息的一組嚴(yán)格的算法或計(jì)算集，而是一種建構(gòu)活動(dòng)。這涉及學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)加工，目的在于意義的形成，包括關(guān)注相關(guān)材料，在心理上將其組織成一個(gè)連貫的結(jié)構(gòu)，并與從長(zhǎng)期記憶中激活的相關(guān)原有知識(shí)進(jìn)行整合。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論主要是建立在人進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中學(xué)習(xí)更現(xiàn)實(shí)的材料之上的，例如從科學(xué)或數(shù)學(xué)課程中學(xué)習(xí)。

如你所見，從把學(xué)習(xí)看作是強(qiáng)化反應(yīng)到獲取信息再到知識(shí)構(gòu)建的過程，與研究對(duì)象從實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物到人，從人工材料和環(huán)境到現(xiàn)實(shí)材料和環(huán)境的轉(zhuǎn)變是平行的。因此，研究教育問題的實(shí)際需求促進(jìn)了學(xué)習(xí)理論的進(jìn)步。盡管這三種關(guān)于學(xué)習(xí)如何運(yùn)作的觀點(diǎn)都影響了當(dāng)今的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，但建構(gòu)主義的觀點(diǎn)被認(rèn)為是與學(xué)習(xí)最為相關(guān)的。

（二）學(xué)習(xí)概念的最新進(jìn)展

在過去的幾十年中，建構(gòu)主義將學(xué)習(xí)作為一種生成活動(dòng)的觀點(diǎn)一直在不斷發(fā)展。從20世紀(jì)70年代開始，威特洛克（Mayer&Wittrock，1996，2006；Wittrock，1974；Wittrock，1978；Wittrock，1989；Wittrock，1992）展示了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀如何推進(jìn)教育理論和實(shí)踐?，F(xiàn)代的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀反映在威特洛克（1974，p.89）的論點(diǎn)中，即學(xué)習(xí)取決于學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道的東西與將要學(xué)習(xí)的東西之間的同化：“理解的學(xué)習(xí)……是在刺激和儲(chǔ)存的信息之間產(chǎn)生……聯(lián)系的過程。”特別是，威特洛克的生成性學(xué)習(xí)概念強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)認(rèn)知加工的作用：“在編碼過程中，當(dāng)學(xué)習(xí)者使用自己對(duì)事件和經(jīng)驗(yàn)的記憶來構(gòu)建文本的意義時(shí)，閱讀理解就變得容易?！保―octorow，Wittrock&Marks，1978，p.109）在接下來的幾年里，威特洛克（1992，p.532）更加關(guān)注生成學(xué)習(xí)過程：“有選擇地關(guān)注事件……并在概念之間、經(jīng)驗(yàn)之間或原有學(xué)習(xí)與新信息之間產(chǎn)生關(guān)系?！?/p>

與在線學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)的學(xué)習(xí)理論的另一個(gè)進(jìn)展是認(rèn)知負(fù)荷理論，它出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，并不斷發(fā)展（Paas&Sweller，2014；Sweller，1999，2005；Sweller，Ayres&Kalyuga，2011）。認(rèn)知負(fù)荷理論的一個(gè)中心原理是學(xué)習(xí)者工作記憶的認(rèn)知能力是有限的。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所經(jīng)歷的總認(rèn)知負(fù)荷包括了對(duì)認(rèn)知能力提出的三個(gè)要求：外部認(rèn)知負(fù)荷是指與學(xué)習(xí)目標(biāo)無關(guān)的、由材料呈現(xiàn)方式所引起的認(rèn)知加工；內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷是指實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)所需的認(rèn)知加工，學(xué)習(xí)目標(biāo)取決于學(xué)習(xí)者的材料固有的復(fù)雜性；生成認(rèn)知負(fù)荷指的是學(xué)習(xí)者的努力所造成的認(rèn)知加工，包括圖式構(gòu)建和自動(dòng)化（Sweller，1999，2005）。這些研究總結(jié)了促進(jìn)早期研究的教學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)：“教學(xué)的目的應(yīng)該是減少由不適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)程序造成的外部認(rèn)知負(fù)荷”（Sweller，2005，p.27-28）。盡管最近的調(diào)整增加了進(jìn)化的味道（Paas&Sweller，2014）以及內(nèi)在負(fù)荷和生成負(fù)荷的結(jié)合，但認(rèn)知負(fù)荷理論的中心主題仍然是如何幫助人在加工能力有限的認(rèn)知系統(tǒng)中開展學(xué)習(xí)。

我對(duì)學(xué)習(xí)理論如何應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)的思考，受到了威特洛克關(guān)于生成學(xué)習(xí)的見解以及斯維勒關(guān)于學(xué)習(xí)過程中工作記憶能力限制的見解的影響。我（Mayer，2001b）從用來指導(dǎo)多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論發(fā)展的三個(gè)基本認(rèn)知原理開始：（1）雙重通道（dual channels）——人有不同的渠道來處理聽覺/語(yǔ)言和視覺/圖示信息；（2）容量有限（limited capacity）——人在任何時(shí)間只能處理每個(gè)通道中有限數(shù)量的材料；（3）主動(dòng)加工（active processing）——意義學(xué)習(xí)是指人在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼J(rèn)知加工，包括選擇相關(guān)材料，將其組織成一致連貫的結(jié)構(gòu)，并將其與從長(zhǎng)期記憶中激活的相關(guān)知識(shí)相結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，我（Mayer，2001b）提出了如圖1（見下頁(yè)）所示的流程圖，由四個(gè)模塊組成，分別代表材料存放的位置（多媒體展示、感覺記憶、工作記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶），兩個(gè)通道（頂部一行是語(yǔ)詞通道，底部一行是圖片通道）；三種用于認(rèn)知過程的箭頭（選擇詞語(yǔ)和選擇圖像將材料從感覺記憶帶入工作記憶；組織語(yǔ)詞和組織圖像創(chuàng)造了有組織的言語(yǔ)和圖示表征；整合包括將言語(yǔ)和圖示表征相互聯(lián)系起來以及將相關(guān)的原有知識(shí)從長(zhǎng)時(shí)記憶中激活）。

這一基本模型是在過去30年中從20世紀(jì)90年代的研究成果發(fā)展而來的，當(dāng)時(shí)的模型沒有感覺記憶，只有三個(gè)箭頭（選擇、組織和整合）而不是五個(gè)箭頭組成（Mayer&Sims，1994），或者缺乏感覺記憶和長(zhǎng)期記憶（Mayer，Steinhoff，Bower&Mars，1995）。它最早出現(xiàn)在梅耶、海瑟和隆恩（Mayer，Heiser&Lonn，2001）的論文中，此后在其他多篇論文中進(jìn)一步得到闡述（Mayer，2001b，2005，2009，2014b；Mayer&Moreno，2003）。在過去的30年里，其名稱從“意義學(xué)習(xí)模型”（Mayer，1989）變成了“雙編碼模型”（Mayer&Anderson，1991，1992）或“雙加工模型”（Mayer&Moreno，1998；1999；Mayer，Moreno，Boire&Vagge，1999），后來又變成了“生成理論”（Mayer，1997；Mayer，et al.，1995；Plass，Chun，Mayer&Leutner，1998），但最新的術(shù)語(yǔ)“多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論”最早是由梅耶、海瑟和隆恩（Mayer，Heiser&Lonn，2001a）提出的，并在后續(xù)多篇論文中進(jìn)一步闡述（Mayer，2001b，2005，2009，2014b；Mayer&Moreno，2003）。盡管基本模型在過去20年中一直保持不變，但重點(diǎn)已經(jīng)從記憶存儲(chǔ)（即四個(gè)方框）和通道（即雙重通道）遷移到了認(rèn)知過程（即五個(gè)箭頭）。

對(duì)學(xué)習(xí)過程中認(rèn)知過程的關(guān)注強(qiáng)調(diào)了在學(xué)習(xí)過程中需要更好地衡量認(rèn)知過程的需求。盡管大多數(shù)在線學(xué)習(xí)研究使用認(rèn)知負(fù)荷的主觀測(cè)量方法（Brunken，Seufert&Paas，2010；Paas，Tuovinen，Tabbers&Van Gerven，2003；Paas，Van Merrinboer&Adam，1994），但其缺點(diǎn)包括需要在學(xué)習(xí)后而不是在學(xué)習(xí)期間進(jìn)行測(cè)量，還包括依賴學(xué)習(xí)者對(duì)其認(rèn)知過程進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估（DeLeeuw&Mayer，2008）。在線學(xué)習(xí)認(rèn)知理論中一些正在進(jìn)行的方法論發(fā)展涉及在學(xué)習(xí)過程中使用認(rèn)知加工的客觀測(cè)量，包括眼動(dòng)跟蹤測(cè)量（Johnson&Mayer，2012；Ponce&Mayer，2014；Wang，Li，Mayer&Liu，2018）以及腦電圖（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）（Mayer，2017）。隨著在學(xué)習(xí)過程中測(cè)量認(rèn)知加工的客觀技術(shù)的不斷發(fā)展，有望澄清認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的各個(gè)方面，特別是解釋圖1中的箭頭。

在線學(xué)習(xí)認(rèn)知理論的一些擴(kuò)展包括整合情感（Mayer&Moreno，2007；Plass&Kaplan，2016）、動(dòng)機(jī)（Huang&Mayer，2016；Mayer，2014c）和元認(rèn)知（Azevedo，2014；Azevedo&Aleven，2013；Fiorella&Mayer，2015）。關(guān)于情感，莫雷諾和梅耶（Moreno&Mayer，2007）提出了媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知——情感模型，普拉斯和卡普蘭（Plass&Kaplan，2016）展示了數(shù)字材料的情感設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)。關(guān)于動(dòng)機(jī)，研究人員已經(jīng)展示了提高學(xué)生自我效能的信念可以促進(jìn)多媒體課的學(xué)習(xí)（Huang&Mayer，2016；Mayer，2014c）。關(guān)于元認(rèn)知，研究人員展示了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)策略的意識(shí)和控制，可以影響其在多媒體環(huán)境中的學(xué)習(xí)（Azevedo，2014；Azevedo&Aleven，2013；Fiorella&Mayer，2015）。這樣的發(fā)展有望拓寬認(rèn)知學(xué)習(xí)理論。

區(qū)分死記硬背的教學(xué)方法和有意義的教學(xué)方法，在心理學(xué)和教育上已有很長(zhǎng)的歷史，如20世紀(jì)上半葉的格式塔心理學(xué)家所證明的那樣（Katona，1940；Wertheimer，1959）。有意義的教學(xué)方法在遷移測(cè)試和保持測(cè)試中有優(yōu)異表現(xiàn)；死記硬背的教學(xué)方法只是在保持測(cè)試中表現(xiàn)出色，因此，遷移測(cè)試對(duì)于區(qū)分死記硬背和有意義的教學(xué)方法產(chǎn)生的學(xué)習(xí)結(jié)果最為有用（Mayer，2011）。

諸如訓(xùn)練和練習(xí)之類的方法以及某些直接教學(xué)形式被認(rèn)為是采用了死記硬背教學(xué)方法；而指導(dǎo)性練習(xí)和某些直接教學(xué)形式被認(rèn)為是有意義的教學(xué)形式。死記硬背的教學(xué)方法不需要學(xué)習(xí)者在接受材料時(shí)予以理解（也就是說，不去建立一致連貫的心理模型）。有意義的教學(xué)方法，則要求學(xué)習(xí)者參與旨在理解材料的認(rèn)知過程（即試圖建立學(xué)習(xí)材料的一致連貫的心理模型）。

在過去的30年里，學(xué)者們對(duì)機(jī)械學(xué)習(xí)和意義學(xué)習(xí)的概念發(fā)生了重要的變化。最初，隨著建構(gòu)主義革命的開始，人們關(guān)注的焦點(diǎn)是學(xué)習(xí)過程中的行為活動(dòng)，其中意義學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)過程中的動(dòng)手活動(dòng)相關(guān)聯(lián)，例如發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)方法（Kirschner，Suveler&Clark，2006；Mayer，2004）。然而，過去30年的在線學(xué)習(xí)研究表明，諸如在線演示等被動(dòng)媒體可以導(dǎo)致學(xué)習(xí)者在教學(xué)過程中認(rèn)知上積極的主動(dòng)學(xué)習(xí)。因此，學(xué)習(xí)的焦點(diǎn)已經(jīng)遷移到認(rèn)知活動(dòng)上，在學(xué)習(xí)過程中，有意義的教學(xué)與引導(dǎo)認(rèn)知過程相聯(lián)系，即使此時(shí)所選用的媒體相對(duì)被動(dòng)，也沒有關(guān)系。一個(gè)重要的進(jìn)步是認(rèn)識(shí)到有意義的教學(xué)方法，其關(guān)鍵不一定在于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的行為活動(dòng)，而在于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知加工。這導(dǎo)致人們對(duì)在線課程的注意力從單純的動(dòng)手活動(dòng)轉(zhuǎn)移到是否指導(dǎo)學(xué)習(xí)過程中的積極認(rèn)知加工（Skuballa，Dammert&Renkl，2018）。

根據(jù)相關(guān)的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，如認(rèn)知負(fù)荷理論（Paas&Sweller，2014；Sweller et al.，2011）和多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論（Mayer，2009，2014b），表2列出了在線學(xué)習(xí)的三個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)。認(rèn)知負(fù)荷理論使用了外部認(rèn)知負(fù)荷、內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷和生成認(rèn)知負(fù)荷來描述學(xué)習(xí)過程中的三種認(rèn)知負(fù)荷（Sweller，1999；Sweller，et al.，2011），多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論使用平行術(shù)語(yǔ)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知加工——冗余加工、必要加工和生成加工（Mayer，2001b，2005，2009，2014b）。

冗余加工是不能滿足教學(xué)目的的認(rèn)知加工，因此教學(xué)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是減少冗余加工。從1980年開始，有關(guān)在線學(xué)習(xí)環(huán)境的教學(xué)設(shè)計(jì)的許多初步研究都集中在減少冗余加工技術(shù)上。理由是如果學(xué)習(xí)者將寶貴的認(rèn)知能力用于冗余加工，那么將無法再有精力從事有意義的學(xué)習(xí)所需的認(rèn)知加工，即必要加工和生成加工。

表3總結(jié)了旨在減少冗余處理并適用于在線學(xué)習(xí)的五種教學(xué)方法的研究：前后一致原理（coherenceprinciple）、提示結(jié)構(gòu)原理（signaling/cueingprinciple）、刪除冗余原理（redundancy principle）、空間鄰近原理（spatialcontiguity principle）和時(shí)間鄰近原理（temporal contiguityprinciple）。該表根據(jù)已發(fā)布的比較實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要介紹了每個(gè)原理和效應(yīng)量中值大小，其中，從具有該特征的在線課程的小組，學(xué)習(xí)后得到遷移或理解分?jǐn)?shù)，與接受不具有該特征的相同在線課程的小組進(jìn)行了比較?？梢钥闯?，對(duì)減少冗余加工的技術(shù)進(jìn)行了30年的研究已經(jīng)產(chǎn)生了可觀的研究基礎(chǔ)，并產(chǎn)生了與在線學(xué)習(xí)相關(guān)的幾種基于研究的設(shè)計(jì)原則（Ayres&Sweller，2014；Kalyuga&Sweller，2014；Mayer&Fiorella，2014；Van Gog，2014）。

例如，介紹人體血液循環(huán)系統(tǒng)如何工作的在線課程可以通過刪除無關(guān)事實(shí)（前后一致原理）、使用黑色墨水線條圖而不是照片上真實(shí)的心肺圖示（前后一致原理）來改進(jìn)，當(dāng)敘述提到血液循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，插圖的一部分變紅（提示結(jié)構(gòu)原理），用更多的聲音強(qiáng)調(diào)講解中的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)（提示結(jié)構(gòu)原理），而不是在屏幕上添加重復(fù)講解者所說內(nèi)容的字幕（刪除冗余原理），在屏幕上顯示的圖形的相應(yīng)部分旁邊打印名稱（空間鄰近原理），在敘述描述動(dòng)作或?qū)ο蟮耐瑫r(shí)顯示圖形中的動(dòng)作或?qū)ο螅〞r(shí)間鄰近原理）。

即使大部分或全部冗余加工予以消除后，當(dāng)課程材料過于復(fù)雜時(shí)，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知系統(tǒng)也可能變得超載。因此，下一個(gè)主要進(jìn)展是包括研究突出重點(diǎn)的必要加工技術(shù)——認(rèn)知加工需要在心理上表征相關(guān)材料。表4總結(jié)了2000年以來關(guān)于突出重點(diǎn)的切塊呈現(xiàn)、預(yù)先準(zhǔn)備和雙重通道原理的三種教學(xué)方法的研究?？梢钥闯觯瑢?duì)重點(diǎn)突出處理的技術(shù)進(jìn)行了20年的研究已經(jīng)形成了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)支持與在線學(xué)習(xí)相關(guān)的幾種基于研究的設(shè)計(jì)原則（Low&Suller，2014；Mayer&Pilegard，2014）。

例如，一個(gè)描述人體血液循環(huán)系統(tǒng)如何工作的動(dòng)畫可以通過將課程分成有意義的部分來改進(jìn)，每個(gè)部分以一個(gè)“繼續(xù)”鍵結(jié)束，允許學(xué)習(xí)者進(jìn)入下一個(gè)部分（切塊呈現(xiàn)原理），在動(dòng)畫開始之前提供循環(huán)系統(tǒng)中每個(gè)部分的名稱和定義（預(yù)先準(zhǔn)備原理），并將單詞以口頭形式呈現(xiàn)為講解，而不是以印刷形式呈現(xiàn)為屏幕文本（雙重通道原理）。

教學(xué)設(shè)計(jì)研究的最新目標(biāo)是構(gòu)建以理解材料為目的的生成加工認(rèn)知過程的教學(xué)方法。這一方法自2000年以來一直備受關(guān)注，它側(cè)重于激發(fā)學(xué)習(xí)者努力理解材料的教學(xué)特點(diǎn)。如表5所示，這些原理包括“個(gè)性特征原理”（personalization principle）、“形象在屏原理”（embodimentprinciple）和“原音呈現(xiàn)原理”（voiceprinciple）?？偟膩碚f，過去的20年已經(jīng)進(jìn)行了足夠的實(shí)驗(yàn)，并產(chǎn)生了一些基于社交線索的初步設(shè)計(jì)原理，未來的幾年里會(huì)更值得期待（Mayer，2014d）。

例如，描述人體血液循環(huán)系統(tǒng)如何工作的敘述動(dòng)畫可以通過使用包含“你”和“我”的會(huì)話語(yǔ)言而不是正式語(yǔ)氣（個(gè)性特征原理）來改進(jìn)，由使用類似人的手勢(shì)和面部表情的屏幕角色呈現(xiàn)的課程（形象在屏原理），以及以吸引人的真實(shí)人聲而不是機(jī)器合成的聲音呈現(xiàn)的講解（原音呈現(xiàn)原理）。

可見，研究人員最初關(guān)注于減少冗余加工，然后增加了重點(diǎn)突出加工，最近則強(qiáng)調(diào)促進(jìn)生成加工。例如，2001年對(duì)基于數(shù)據(jù)的在線教學(xué)設(shè)計(jì)原則的綜述包含五種減少冗余方法中的四種，但三種重點(diǎn)突出的方法只涉及一種，沒有促進(jìn)生成處理的方法（Mayer，2001b）。之后的研究包含了除一種促進(jìn)生成加工的方法之外的所有方法（Mayer，2005，2009），最近的研究包含了所有方法（Mayer，2014b）。在接下來的幾年里，我希望看到一些附加的原則，包括幫助學(xué)生克服焦慮、培養(yǎng)富有成效的信念、管理學(xué)習(xí)策略和感受積極情感的技能。

在過去的30年里，基于在線教學(xué)方法的研究顯示出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。到2001年，已經(jīng)有足夠的研究來進(jìn)行綜合分析，包括基于30個(gè)實(shí)驗(yàn)比較的前三個(gè)表中列出的5個(gè)原則（Mayer，2001b）。到2009年，已有足夠多的研究用于綜合分析，包括基于72項(xiàng)實(shí)驗(yàn)比較的前三個(gè)表中列出的10項(xiàng)原則（Mayer，2009）。到2014年，所有11項(xiàng)原則都納入了基于219項(xiàng)實(shí)驗(yàn)比較的綜合分析（Mayer，2014d；Mayer&Fiorella，2014；Mayer&Pilegard，2014）。近幾年來，在線教學(xué)設(shè)計(jì)的研究步伐不斷加快，包括促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的新興教學(xué)設(shè)計(jì)研究（Parong&Mayer，2018）。

在過去30年的教學(xué)研究中，另一個(gè)重要的進(jìn)步是考慮每一個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)原理的邊界條件，特別是在過去的10年中（Mayer，2009，2014d；Mayer&Fio-rella，2014；Mayer&Pilegard，2014）。最常見的邊界條件涉及學(xué)習(xí)者的原有知識(shí)水平，上述表格列出的原理有時(shí)最適合具有低（而非高）原有知識(shí)的學(xué)習(xí)者（Kalyuga，2014）。闡明每一原則的邊界條件是今后研究的一項(xiàng)重要而持續(xù)的任務(wù)，包括為誰(shuí)、為哪種學(xué)習(xí)目標(biāo)和材料、為哪種媒體場(chǎng)所等。

關(guān)于學(xué)習(xí)科學(xué)，當(dāng)前在線學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論將受益于情感、動(dòng)機(jī)和元認(rèn)知的更強(qiáng)結(jié)合，以及對(duì)如何在學(xué)習(xí)過程中使用客觀的認(rèn)知加工方法的更好理解；同時(shí)也將受益于更好地理解如何在學(xué)習(xí)過程中使用認(rèn)知過程的客觀測(cè)量。

關(guān)于教學(xué)科學(xué)，我們需要在復(fù)制現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，發(fā)展其邊界條件，創(chuàng)造新的原理（包括為新的場(chǎng)景，如游戲、模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)和便攜式媒體等學(xué)習(xí)方式）并繼續(xù)發(fā)展研究。

關(guān)于評(píng)估科學(xué)，我們需要改進(jìn)在線學(xué)習(xí)過程和結(jié)果評(píng)估，并將其作為在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)的一部分，從而使教學(xué)適應(yīng)個(gè)體學(xué)習(xí)者的需要。