多媒体学习中帮助的呈现方式对学习绩效的影响

[摘要] 多媒体学习中，可以用帮助来支持学习者聚合多重表征，而帮助的呈现方式不同，学习效果亦有差异。本研究采用2×3被试间实验设计，即帮助形式（定向帮助、非定向帮助）×帮助的呈现方式（视觉呈现、听觉呈现和视听呈现），以学习后的回忆绩效和理解绩效为因变量，研究帮助的呈现方式对学习绩效的影响。结果表明：（1）当以不同方式呈现帮助信息时，学习绩效由高到低的顺序是听觉呈现、视觉呈现、视听呈现。（2）帮助信息的呈现方式对不同学习绩效的影响不同，定向帮助的不同呈现方式在回忆绩效上差异显著，非定向帮助的不同呈现方式在理解绩效上差异显著。（3）帮助对某种学习绩效越有效，在视听呈现条件下，学习者的学习绩效越差。定向帮助在视听呈现条件下，学习者的回忆绩效尤其差；非定向帮助在视听呈现条件下，学习者的理解绩效尤其差。

[关键词] 聚合心理表征； 定向帮助； 非定向帮助； 呈现方式； 多媒体学习

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 赵翠霞（1978—），女，山东东营人。讲师，博士研究生，主要从事多媒体教学及行为决策研究。E-mail：。

一、引 言

多媒体学习环境是一种特殊的环境，有广泛的潜力和独有的特点。它的教学界面特点之一是学习材料的多重表征。像任何事物一样，多重表征也有两面性。一方面，多重表征能给学习提供很多功能：内容补充、表征补充、限制表征解释等；另一方面，多重表征可能会使学习者在形成聚合的心理表征中出现困难。具体地说，彼此补充和限制的表征组合使学习者从不同的角度和用不同的策略处理学习材料，因此对构建聚合的知识结构有协同增效效应（Synergetic Effect）。然而，这种协同增效本身不会出现，学习者必须把外部表征相互联系起来，并积极地构建聚合的心理表征，以此从多重表征的补充和限制功能中获益。然而，许多研究表明，学习者常常不能有效地使用多重表征。[1]尤其是低先前知识学习者常常在多重表征的调和和整合中出现问题。[2][3]他们不能使用不同的表征而是只注意一种表征，通常是更熟悉或更具体的一个。[4][5][6]这些结果指出，为了从多表征中获益，学习者需要在他们的一致表征形成过程中得到支持。在这种情况下，可以用帮助来支持学习者聚合多重表征。许多研究者已提出以计算机特征作为提高学习绩效的认知工具的具体方式。[7][8]]9]Gegner等人就计算机支持的帮助对理解科学文章的作用进行实验探讨，结果发现，在线理解帮助使学习者从文章中学到得更多。但他们没有涉及每种帮助的具体作用及学习者的个体差异对帮助效果的影响。[10]

目前已有一些帮助方式，例如突显技术和语义帮助等。突显技术用颜色或箭头等指示不同表征间对应元素的映射，但这种方式可能会使学习者关注表面特征，而不注意对给定表征的高阶语义分析。而语义帮助可克服上述缺点。语义帮助分为定向帮助（Directive Help）和非定向帮助（Non-Directive Help）两种。[11]定向帮助是向学习者说明每个表征内什么元素是相关的以及它们之间存在什么关系，给定的表征间哪些元素和哪些关系是能够映射的。非定向帮助则提示学习者以自我定向的方式发现相关的方面，它是一种较内隐的方法，只是向学习者提示在材料的一种显示中有某种东西可以映射到该材料的另一种显示上。定向和非定向帮助各有利弊。前者直接引导学习活动，因此能降低认知负荷。而且它以外显方式重复学习材料的元素和关系，因此导致了对学习内容的进一步编码。后者对于结构映射是一种非定向引导，因此有较高的要求。然而，当前的教学理论强调学习者是学习材料的主动加工者。根据这个观点，教学应该是较不定向的或者说是非定向的。[12]但Seufert的研究表明学习目标不同，多媒体学习中帮助的提供亦有差异，当学习目标是回忆绩效时，应提供定向帮助，当学习目标是理解绩效时应提供非定向帮助。

另一方面，为提高多媒体学习的效果，除提供适当帮助外，Clark 和Mayer提出学习者控制原则，即对于具有较高先前知识水平的学习者更加适合采用学习者控制。[13]Lunts指出， 当多媒体学习材料具有交互性并且在学习者的掌控下时，多媒体学习会更加有效。[14]研究表明，如果学习者能够控制演示文稿的步调， 他们将学到更多知识。学习者通过启动、停止、减缓播放速度的操作与该演示文稿进行交互， 多媒体演示文稿的教学效果会更加有效。可控制性有效地避免了工作记忆中的认知超载，促进学习者参与认知的各个过程。Chen 等人对于学习者先前知识和多媒体学习间的关系研究进行综述时发现， 对于低先前知识学习者来说，学习者控制会对其造成过高的认知负荷，从而产生更多负面作用和非积极效果。学习者只有在具有足够预备知识的情况下才适合采取自我控制的方式，而对于低水平的学习者，应直接采用系统控制。[15]Kalyuga等人的研究表明，多媒体界面中学习者的控制量应根据他们的能力来设计。[16]因此对具有中等先前知识以上的学习者应采用学习者控制的多媒体学习方式。

Seufert 对多媒体教学中如何帮助个体将外部多重表征相互联系起来进行实验研究，结果表明，低、高先前知识学习者都不能在帮助中获益，只有中先前知识学习者才能在帮助中提高学习绩效。[17]但在他的实验中学习材料是系统控制，而不是学习者控制，帮助的呈现方式也只有视觉呈现一种。Sweller和Chandler的认知负荷理论，提出视觉和听觉工作记忆的存储只有有限的能力。[18]Mayer等人的多媒体学习认知理论认为，在多媒体学习中，视觉和语词材料是在不同的加工系统中加工的，只有当学习者主动把它们组织成聚合的语词和视觉表征，并与相关的其他知识整合在一起时才出现有意义学习；视觉和语词工作记忆的加工资源是有限的。[19]很多研究证明，当学习者投入加工呈现的视觉材料时，要求在工作记忆中努力保持附加视觉呈现材料会超过认知能力。[20][21]因此学习绩效就不会像伴随听觉信息的视觉材料的学习绩效那么好。那么帮助信息以哪种感觉通道呈现对支持多重表征的聚合更有效——视觉、听觉还是视听结合？本文将采用学习者控制的多媒体学习方式，以中先前知识学习者为被试，进一步探讨帮助的呈现方式（视觉呈现、听觉呈现、视听同时呈现）对多媒体学习绩效（回忆和理解）的影响，以期为多媒体学习界面的良好设计提供科学依据。

二、实验方法

（一）被试

从70名大学本科生和研究生中，选出48名具有中先前知识的被试参加实验（男21名、女27名），年龄在19～28之间，为非材化、物理、数学等专业的学生，均未参加过类似实验。

（二） 实验材料

本实验采用的学习材料为“晶体点阵的对称操作”，用Flash8.0制作成11张页面，每页均以文本和图相结合的方式呈现在P4计算机上，材料难度适中，通过预测学习者学习后的成绩在9.02～24.22之间（总分30分）。屏幕左边为文字，右边为相应的图画。在学习材料的下方提供定向帮助或非定向帮助。定向帮助是总结性的提示语言，帮助学习者总结出学习材料的核心内容是什么。非定向帮助是向学习者呈现启发式的提问，引导学习者主动对学习材料进行深度加工。每种帮助各有三种呈现方式，分别是视觉呈现、听觉呈现和视听呈现。右下角是控制按钮，可以自由地前后翻页。整个学习内容按固定的顺序先后呈现。

（三）实验设计与过程

本实验采用2×3被试间实验设计，即帮助形式（定向帮助、非定向帮助）×帮助的呈现方式（视觉呈现、听觉呈现和视听呈现）。语音信息的平均声强为83.6dB。以学习后的回忆绩效和理解绩效作为因变量。实验分三步进行。（1）前测，测试学习者的先前知识水平，得分小于4.1分，大于8.0分的被试会得到一个小礼物并退出实验；得分在4.1～8.0分（中先前知识组）的被试做完前侧后，进行下一步实验。（2）学习者控制的学习，在学习过程中，学习者可以自由地前后翻页，但不能与其他同学讨论，学习时间控制在15～20分钟。（3）后测，后测分为两部分，第一部分是回忆绩效测试，在10～15分钟内完成；第二部分是理解绩效测试，在10～20分钟之内完成。整个实验过程中被试在安静的独立实验室中完成，除前测和后测时与主试有必要交流外，不会受到任何干扰。

三、实验结果

48名先前知识为中等水平的被试（前测平均分为6.86）被随机分配到6种实验条件下（定向帮助和非定向帮助）×（视觉呈现、听觉呈现和视听呈现）。对这6组被试的前测平均分进行方差分析，结果表明差异不显著[F（5，42）=1.69，p>0.05]。

（一）回忆绩效结果

图1为两种帮助条件下学习者的回忆绩效。不难发现，定向帮助组的回忆绩效略高于非定向帮助组。但统计检验结果表明差异不显著[F（1，42）=1.69，p>0.5]。图2是在帮助的不同呈现方式下学习者的回忆绩效。可以看出，听觉呈现方式下学习者的回忆绩效最好，其次是视觉呈现，最差是视听呈现。三种呈现方式差异显著[F（2，42）=4.92，p0.05]。

图3为两种帮助在不同呈现方式下的回忆绩效。定向帮助在听觉呈现方式下学习者的回忆绩效最高，其次是视觉呈现，最差是视听呈现。通过q检验，如表1所示，两两比较的结果表明，听觉呈现高于视听呈现（p

（二）理解绩效结果

不同帮助形式下学习者的理解绩效如图4所示。非定向帮助组的理解绩效似乎高于定向帮助组，方差分析的结果表明，两种帮助的理解绩效差异不显著[F（1，42）=2.4，p>0.05]。图5显示了不同呈现方式下学习者的理解绩效，不难发现，听觉呈现组的理解绩效最高，其次是视觉呈现，最差的是视听呈现。对这三种呈现方式下学习者的理解绩效进行统计检验结果表明，不同呈现方式间差异极为显著[F（2，42）=6.63，p0.05 ]。

图6显示了两种帮助三种呈现方式下学习者的理解绩效，它们共同的趋势是，听觉呈现最好，其次是视觉呈现，最差是视听呈现。值得注意的是，非定向帮助组在视觉呈现和听觉呈现下的理解绩效均高于同种呈现方式下的定向帮助组，但在视听呈现方式下出现了相反结果，即非定向帮助组的理解绩效略低于定向帮助组。对两种帮助在不同呈现方式下学习者理解绩效进行的两两比较，如表1所示，在理解绩效上，帮助的呈现方式对非定向帮助的影响大于定向帮助组。定向帮助组三种呈现方式下理解绩效的两两比较结果表明，听觉呈现高于视听呈现（P

四、综合讨论

帮助以什么方式呈现，才能更好地支持聚合心理表征的形成？本研究对两种帮助的不同呈现方式进行了实验研究，结果表明，帮助在不同呈现方式下的总体趋势为：听觉呈现（无论回忆绩效还是理解绩效）最好，其次是视觉呈现，最差是视听同时呈现。这个结果支持了多媒体学习的认知理论[22]和认知负荷理论。[23]根据多媒体学习的认知理论，工作记忆由两部分组成，一个是视觉工作记忆，主要加工来自视觉通道的信息；一个是语词工作记忆，主要加工来自听觉通道的信息。当帮助以听觉方式呈现时，学习者可以在视觉工作记忆中加工学习材料，在语词工作记忆中加工帮助信息，使视觉和听觉输入能够同时被加工，实现了通道效应，因此有最好的学习绩效。当帮助以视觉方式呈现时，在信息输入的最初阶段帮助信息和学习材料共同竞争学习者的视觉资源，因此会带来较高的视觉工作记忆负荷而影响学习绩效。当帮助以视听结合的方式呈现时，由于视觉记忆和语词工作记忆的能力是非常有限的，同样的信息从两种不同的感觉通道呈现，使视觉通道中有太多要加工的元素而出现认知超负荷，产生冗余效应，因此不能把更多的资源用于实际的学习，学习绩效最差。但值得注意的是，听觉呈现优于视听呈现，视觉呈现也优于视听呈现，而听觉呈现在统计上并没有优于视觉呈现。笔者认为，学习是一个复杂的心理过程，其中的影响因素非常多，尤其是学习者本人的学习能力、信息加工方式等因素是关键的中介变量。在这种情况下只有靠增加样本容量来平衡被试间的个体差异。但本研究的样本容量并不大，我们有理由相信，如果样本量有所增加的话，听觉呈现和视觉呈现间会达到显著差异，如本研究中，在回忆绩效上定向帮助的听觉呈现与视觉呈现间接近差异显著（p=0.052）。

帮助的不同呈现方式对学习绩效的影响与帮助形式有关。实验二的结果表明，定向帮助的不同呈现方式在回忆绩效上有显著差异，而非定向帮助的不同呈现方式在理解绩效上有显著差异。即定向帮助对回忆绩效有效，而非定向帮助对理解绩效更有效，这一研究结果与Seufert关于支持多重表征的一致形式的研究相一致。定向帮助是通过总结学习材料的主要内容，指明学习材料不同表征间的映射关系而达到降低外部认知负荷的目的，这使学习者有更多的认知资源直接应用于表征间的聚合，即形成聚合心理表征，因此回忆绩效会更好。而非定向帮助是通过启发式问题的形式，使他们积极主动地建构聚合心理表征，实现了密切相关认知负荷的提高，引起对学习材料更精细的深度加工。因此非定向帮助直接引导学习者的深度学习，对理解尤其有效。

当对两种帮助在不同呈现方式下进行比较时发现了一种有意思的现象，即某种帮助对某个学习目标越有效，在视听呈现方式下学习者的学习绩效越差。虽然在统计上两者都没有达到显著性水平，但反映了一种趋势。笔者认为当某种帮助对某种学习目标越有效，说明学习者对帮助投入了更多的认知资源，帮助在学习过程中的作用也越大。当这种帮助以视听方式呈现时，学习者既要对学习材料和视觉帮助进行加工，又要对听觉帮助进行加工，从而出现认知超负荷。[24]研究表明不良的多媒体组合会增加学习过程中的外部认知负荷。毫无疑问，以视听结合的方式呈现帮助信息就是一种不良的多媒体组合，因此产生冗余效应，使学习者没有足够的认知资源在视觉表征与语词表征间建立联系，即无法形成聚合心理表征，无法实现有意义学习。帮助在学习中占用的认知资源越多，这种冗余效应就越大，认知超负荷就越严重，对学习的负面影响也就越大。

由此可见，当学习目标是回忆绩效时，应给学习者提供定向帮助，当学习目标是理解绩效时，应给学习者提供非定向帮助。而定向帮助和非定向帮助最好的呈现方式均为听觉呈现，其次为视觉呈现，视听结合的呈现方式最差。

五、总结与展望

基于实验研究，我们进一步证实在多媒体学习中，提供适当帮助能促进学习者聚合心理表征的形成，从而提高学习绩效。当以不同方式呈现帮助信息时，学习绩效由高到低的顺序是：听觉呈现、视觉呈现、视听呈现。帮助信息的呈现方式对不同学习绩效的影响不同，定向帮助的不同呈现方式在回忆绩效上差异显著，非定向帮助的不同呈现方式在理解绩效上差异显著。帮助对某种学习绩效越有效，在视听呈现条件下，学习者的学习绩效越差。定向帮助在视听呈现条件下，学习者的回忆绩效尤其差；非定向帮助在视听呈现条件下，学习者的理解绩效尤其差。

Hede对影响多媒体学习效果的因素进行了研究，提出了影响多媒体学习效果的4类12个因素。[25]本研究只考虑了被试的先前知识和学习者控制两个因素，对学习动机、学习者认知参与、学习者的智力和学习者风格等因素没有涉及，关于这些因素对多媒体学习绩效的影响有待作进一步的实验研究。

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