多媒体学习的认知理论的合理性之思考

理论学习   2009-08-01 21:46   阅读65   评论0
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我们所设计的教学是通过传统的方式在教室里进行传播，还是通过互动的多媒体系统进行传播?解决这一问题，我们就不能忽视作为我们教学设计理论基础的一种或多种学习理论。从19世纪到今天，系统、科学地研究人类的学习方式已经导致了两种主要的理论观点-行为主义学派和认知主义学派。每一学派都对人类学习和记忆知识的方式做出了不同的假设。这两种理论观点在运用互动课件(例如，互动的多媒体)的学习领域中也是起主导作用的(Jonassen,1991;Atkins.1993 ; Hannafin , Hannafin , Hooper, Rieber&Kini，1996;Deube1,2003)。下面我们主要研究一下认知心理学理论对多媒体学习的影响以及其合理性。首先我们从多媒体学习中的认知心理学的发展开始，探讨这么一个问题，认知心理学理论到底是不是最完美的多媒体学习的理论基础。
一、多媒体学习的认知心理学的发展
作为教育技术的一门主要课程的多媒体学习就像教育技术发展始终沿着心理学研究(主要是学习理论研究)和新技术的应用两条路线发展，即"两条腿走路"。在其发展历程中，早期经历了早期行为主义心理学之后，到了70年代又朝向认知心理学迈进，并随着认知心理学的发展，教学设计中的认知心理学取向越来越明显。到90年代，作为认知科学领域中的一员，建构主义开始崛起，国内已经对其展开了大量的研究。今天，认知心理学己经成为教学设计、教育技术领域中的主要研究范式。
在多媒体学习环境中，对于学习者的心理特性的研究，目前国内外的专家学者正处于探索实验阶段。20世纪50年代之后，随着计算机的出现，心理学家受到信息科学的启发，出现了信息加工理论。信息加工理论者主要关注的是两个问题:一是人类记忆系统的性质;二是记忆系统中知识表征和贮存的方式。其中，对信息贮存形式比较有影响的观点有:
①佩雷奥(A. Paivio)的"双重编码"(dual-cooling modle)模式;
②图尔文(E. Tulving)对情节记忆与语义记忆的区分;
③言语网络模式。(施良方，2001,P149)
安德森(Anderson , 1983)认为所有的信息被储存和提取，是依照单一的格式一抽象性的命题方式，而形成了命题式( propositional system)的记忆系统，也就是单一编码模式。然而，许多记忆研究人员经过反复验证发现，图片往往比文字更容易被记住。佩雷奥于1971发现，具体性文字中的信息要比抽象性文字信息学起来更容易(Kozma,1991)，于是他认为人类不应该只有单一记忆的储存方式(Paivio ,1971)。
在此基础上，佩雷奥提出了双重编码理论，双重编码理论是在多媒体材料的教学设计中起重要作用的另一种理论，当言语和视觉信息被呈现给学习者时，它被用来解释和减轻工作记忆的局限(Paiv-io1971,1986,1991) o Paivio指出，存在两个认知系统或通道，一个专门用来对非言语的对象/事件(例如想象)进行表征和加工，另一个专门用来处理语言。两个通道加工信息比一个通道加工信息时的效果要好。仅仅当相应的非言语信息和言语信息同时存在于工作记忆中时才能在两者之间建立联系。通过两个通道加工信息叫做参照性加工(referential processing)，它对回忆有附加的影响(Paivio ,1991; Mayer&Anderson ,1991;Shih&Alessi ,1996 )。这是因为学习者能够创建更多的可以用来重获信息的认知途径。双重编码理论试图同样重视言语的和非言语的加工过程。这一理论受到一些认知研究者的严厉批评，他们支持命题理论，即记忆在本质上是命题，产生意义的是各种命题之间的关系( Kintsch ,1974 )。然而，双重编码已经作为多媒体教育软件教学设计的基础，也是第二代多媒体研究的重要的一部分(Mousavi , Low&Sweller,1995 ; Mayer &An-derson ,1991; Mayer&Moreno ,1998 )。
而梅耶的关于多媒体学习的认知理论模型的前提之一便是佩雷奥的观点。梅耶从信息处理模式来分析双重编码，提出视觉信息和言语信息经由编码过程在永久性记忆区中个别建立一个心理表征，更最重要的是，两个心理表征必产生互相参考的连结。( Mayer & Sime ,1994 )以致于以后再回忆该信息时，两种不同性质的信息已紧紧连结成一体了。Woodward也认为，只有提供插图和文字之间强而有力的连结，才能辅助读者建立文字性和可视化信息的认知相关性，产生观念的学习。( Woodward,1993)梅耶以双重编码理论以及感官模式来推论整个研究架构，即人具有多种基本感官，且可同时接收多重信息(Mayer & Moreno, 1998 )，并提出了如下模型( Peter,2002 ):
有人认为丰富的多媒体信息输入会引起学习者多方面的认知加工,进而产生精细加工的知识结构。然而相关研究却表明,不良的多媒体组合也会增加学习过程中的认知负荷,进而产生迥然不同的认知效果。因此多媒体学习的另一种认知理论认知负荷理论在研究多媒体学习中被大量的考虑。认知负荷理论从资源分配的角度考察学习和问题解决。工作记忆能够同时加工的信息容量是有限的，若同时加工几种信息，则存在资源分配的问题，若在问题解决或学习过程中所需要的资源总量超过了个体所能提供的资源总量，则会造成认知负荷超载，影响学习或问题解决的效率。
二、支持多媒体学习的认知理论的优点以及不足
（1）认知理论的优点
通过研究认知负荷理论我们发现心理图式和自动化减轻了工作记忆的压力，因此能够增强理解。而已有的先前知识促进图式的形成，然而先前知识(例如适当的图式)的匾乏会导致工作记忆的过度加工。"先前知识"在认知科学中是一个基本的概念(Di  Vesta ,1987 ; Shuell ,1986 ; Tobias，I 987 ; Rieber2000)，它的重要性经David Ausubel一语道破:"影响学习的最重要的单一的要素是学习者已经知道的东西。要想方设法明确这一点并据此而教。"(引自Rieber,2000)因此，指导教学设计依据学习者已有的先前知识。设计恰当的多媒体教学材料将帮助学习者激活现存的图式，使信息更加有意义地提供给学习者并减轻认知负担，使得学习者对新知识进行编码并储存十分便利。
不仅是这一方面，认知负担理论通过大量的实验研究，引申出了许多教学指导要义。这些指导要义简要地罗列在表1中，在设计多媒体教育系统时考虑这些指导要义是至关重要的。
表1源于认知负担研究的教学设计指导要义
[选自Brent Wilson &Peggy Cole (1996)《认知教学模型)，参见《教育传播与技术研究手册》( PP-601-602 ).纽约:MacMillan]
（2）认知理论的的不足
现有的多媒体学习认知理论无法指导多媒体学习中的学习者的主动建构，因而也就无法更好的以学习者为中心。而我们现在的学习中已经开始认识到学习者个性化的学习，以前的认知学习理论无法满足学习者的个性化学习。
另外，在学习者积极参与到课程学习中并确保信息加工质量的情况下，认知主义的多媒体设计方法主要与较高级的学习经验相联系(Atkins.1993)在教学设计中运用的像发现学习、基于问题的教学/学习、脚手架教学、合作学习等策略会影响信息加工的质量( Deubel , 2003 )。在多媒体学习材料和多媒体学习系统中实施和运用上述策略将十分有利于改进学习:然而，认知主义的多媒体设计方法似乎存在一个很严重的问题:没有简便的方法来检验其效果。因为很难确定学习者头脑中在具体想些什么。这就迫使评价者回过头来测量完成任务的时间、对所呈现任务的参与程度以及主观评价(Atkins , Deubel )。
三，如何弥补认知理论的不足
通过前面的分析我们不难发现认知心理学理论对多媒体学习的意义不仅体现在对对媒体学习理论上的发展，也体现在对多媒体学习实践的知道上。虽然他带给了多媒体学习的巨大发展，但是由于受到当时时代和科学技术水平因素，还存在着许多的不足，但是我们可以根据当前一些新的理论和实践来改进弥补这方面的不足。首先我们想到的是学习理论的新理论建构主义，通过大量的研究试验我们不难发现建构主义不仅可以指导学习，建构有意义的学习环境而且能促进主动学习，这也是我们多媒体学习另一个重要的研究中心--以学习者为中心的设计取向。
建构主义学习理论认为,学习过程是人的认知思维活动主动建构的过程,是人们通过自身原有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取、建构新知识的过程。学习者不是知识的被动接受者,而是知识的主动建构者。教师不是知识的传递者,而是学生学习活动的组织者。由于学习者的知识获取是以学习者的主动建构为主,教学再不是学习者接受知识的过程,而是根据自身原有知识的结构,对外界提供的信息构建新知识的过程,因此在教学中特别强调培养学习者的思考能力。建构主义学习理论认为,有效的学习应该是在一定情境下发生的,知识也只有在具体的环境下才有意义。而以计算机为核心的多媒体技术为建构主义理论建立新的教育模式提供了物质基础。因为多媒体是以超文本中非线性结构为特征的,它符合人们多角度、多方位、多层次、多联系的思维方式,适合于个别化学习的需要。
建构主义在指导多媒体设计中，以建构主义的学习理论为指导,根据多媒体的特点,从主题出发,而不是从传统CAI以序、章、节为目录出发,编制非线性、无结构化的学习软件。从而达到根据学习者个性进行个性的互动。
而对于前面提到的无法及时的检验学习者的学习效果，也就是无法提供有效的评价，来指导后续的学习。在这里我们可以通过学习者在以建构主义学习理论指导下的多媒体学习软件通过非线性的编制，学习者就可以根据自己的学习情况进行选择下一步学习任务。另外而我们通过记录学习者的学习过程记录，然后利用数据挖掘技术对学习者学习记录进行分析评价，可以清楚的知道学习者的整个学习过程。也可以通过设置一定的过关问题，对学习者是否符合进入下一步学习进行判断。而通过对学习者学习过程记录的数据进行数据挖掘我们还可以了解学习者的学习偏好，通过这些我们可以根据学习者学习偏好进行适当的引导和加强。
四、小结
通过对多媒体学习的认知理论的研究我们发现了许多的优点，但是也发现了许多的缺点。而在写作思考中我们又发现了利用现在的一些理论成果和技术我们可以去弥补这些不足。正如我文中提到的数据挖掘技术。