一、双重编码与多媒体教学软件中信息可视化加工方法
梅耶认为多媒体的本质特征是同时包括文本和画面。“多媒体学习是指学习者从文本和画面中建构心理表征”。他在佩雷奥的“双重编码”理论基础上提出了多媒体学习认知理论模型。佩雷奥的“双重编码”理论认为，人类拥有两套相互独立但又互相关联的信息处理系统，一套是言语系统，用以处理言语信息；另一套是图像系统，用以处理视觉信息。佩雷奥从许多研究实验中发现，当学习者回想时，对文字加图片的回想能力优于只有文字的回想，图像系统一般来说比言语系统更能加深印象、更有优势。梅耶从信息处理方式来分析双重编码，提出了多媒体学习模型。图中的文本不仅包含书面文字，还包括口头文字，即教师的语言和多媒体教学软件的配音。画面是指图像，包括静态图像与动态图像，静态图像有插图、图表、地图、简笔画、照片及各类绘图软件制作的图像。动态图像包括动画、视频剪辑等。当视觉与听觉同时作用于人的感觉器官时，视觉信息由图像系统来编码，而文字信息由语言系统来编码，图像记忆区的信息同时也在言语记忆区中留下相应的印记。由于信息同时存留在两个记忆区中，以两种方式进行编码，于是就提供了回想时的两种线索。因而，“文字+图像”的信息处理既有利于对知识的理解，也有利于对知识的记忆。在对教学软件的信息进行加工与处理时，可以采用画面的可视化方法提高教学信息的直观程度，便于学习者理解和记忆。教学信息呈现的可视化应在分析多媒体教学软件知识特点的基础上采用不同的可视化方法。一般来说，知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。陈述性知识也叫描述性知识，主要是用来说明事物的性质、特征和状态，用于区别和辨别事物，如符号、事实和概括性命题知识，陈述性知识可以用命题网络或图像、实物等来表征。程序性知识是技能知识，是以行动表征的知识，程序性知识重在模仿与操作，知识掌握的结果为程序化、自动化，可以用流程图、过程动画、视频等来表示。策略性知识是指能将所学知识迁移到实际的情景之中，用于解决复杂情境下的问题，并能建构新的知识，可用实物、动画等创设相关问题情景来表征。以“计算机基础”这门课程中的一个知识点的内容来说明可视化的策略。在制作教学软件过程中，对知识进行相应的加工和处理，配合教师讲解或视频配音讲解，可以达到双重编码的效果，加深学生对知识的理解与记忆。通过这些可视化的方法，可以把抽象的知识具体化，提高知识的直观程度，从而达到文本与图像双重编码的刺激，促进知识的有效获取和记忆。在教学软件信息可视化加工和处理的过程中，大多数可视化元素并不是现成的，需要根据教学信息的性质和特点进行编辑，不同类型的可视化符号可采用与之相匹配的可视化制作工具来实现。分别列举了图像、视频、动画的制作工具，教师可选择自己所熟悉的工具来进行知识的可视化制作。
二、多媒体学习的认知负荷架构与多媒体教学软件信息加工的策略
1.梅耶多媒体学习的认知负荷架构
认识负荷是指人类在信息加工过程中能够加工的信息总量，主要包括工作记忆对信息进行存储和加工的总量。在学习过程中学习者的认知活动均需要消耗认知资源，产生相关的认知负荷，当所呈现的学习材料超过学习者工作记忆的总量时，就会形成认知超载。认知负荷分为内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷，其中内在认知负荷是一种必须的认知负荷，取决于学习材料的复杂程度；外在认知负荷是一种无效的认知负荷，产生于学习材料的不良呈现方式与结构设计，是应该避免的认知负荷；而相关认知负荷能增强学习，是一种有效的认知负荷，通过良好的信息呈现方式和提供更多与教学内容相关的材料，并与之交互，可以增加相关认知负荷，进而促进有意义学习。如果教学设计能够降低外在认知负荷，并且增强相关认知负荷，那么将会有更好的教学效果。正如Alexander所论证的，认知负荷被看作是教学活动设计的一个重要因素，教学活动是否有效取决于（或部分取决于）它能否减少不必要的认知加工。人类在应用多媒体进行学习时，同样也会产生认知负荷。为了提高多媒体教学的效果，梅耶（Mayes）和莫雷诺(Moreno)在探索多媒体学习认知理论的框架过程中，引入认知负荷理论，经过多次反复的实验验证，形成了与三类认知负荷相映射的三类认知负荷加工架构（有学者认为并不完全相映射，本人认为基本上是相互映射的），即必要认知加工、外来认知加工以及生成性认知加工。梅耶建立在认知负荷理论基础上的学习认知负荷三元架构提出的三类认知负荷加工的理念，能有效地降低人类学习中的外在认知负荷，增加相关认知负荷，从而达到多媒体学习效果的优化。三元架构中的必要认知加工与认知负荷中的内在认知负荷是相对应的，都是学习者理解学习材料必须的认知，学习者习得的程度取决于学习材料本身所具有的复杂性程度及呈现的数量，必要认知加工提出多媒体学习材料呈现的数量应与大脑中交互元素的数量相当，并且信息材料的呈现应与学习者同步并持续呈现。外来认知加工与外在认知负荷相映射，源于不良的教学设计，若多媒体信息材料呈现的词语或画面与教学内容没有直接关系，如花哨的装饰，或因学习材料呈现界面的不良布局，如所要传授信息的词语和相关的画面不符合空间接近原则和时间接近原则，就会增加对不必要信息的认知编码。外在认知负荷提出多媒体教学材料的呈现应具有相关性，界面设计应遵循时间接近与空间接近的原则。生成性认知加工与相关认知负荷相映射，是学习者进行的深层次认知加工，在多媒体学习材料中加入相关内容的提示性语言及非语言形式可使学习者习得更多的知识。为了降低外在认知负荷，促进相关认知负荷，梅耶在多媒体学习三元架构上发展了一系列促进必要认识加工、减少外来认知加工和激发生成性认知加工的多媒体教学设计的原则和原理。如促进必要认知加工的片断化呈现原则、标志原则、前训原则；减少外来认知加工的空间接近原则、时间接近原则、相关性原则和冗余原则等；激发生成性加工的有解样例和人性化原则等。这些原则和原理对多媒体教学软件的信息加工同样具有指导意义。
2.降低认知负荷的多媒体教学软件信息加工策略
梅耶的多媒体学习认知负荷三元架构理论及其所提出的原理和原则对多媒体教学软件信息呈现的方式、信息呈现的界面和结构设计的指导及关联关系。
（1）促进必要认知加工的多媒体教学软件信息加工策略
促进必要认知加工的多媒体教学软件的信息加工策略包含了页面内容呈现的数量及教学信息的结构设计。根据认知心理学家GeorgeMiller的“7+2”、“组块理论”的实验表明，单位时间内人的短时记忆容量是有限的，人对感知的信息只能记住5~9个没有联系的单位。因而，制作多媒体教学软件时，在页面内容呈现的数量上，一个页面解决一个教学问题，信息呈现数量不易太多，一般一个页面呈现5~7条信息是较为合适的，并且对信息进行核心内容的概括，增加内容之间的联系，这将有助于学生对信息进行加工。在教学信息的结构设计上，如果页面呈现的学习内容较为复杂，可以采用片断化呈现原则和标志原则，设置内容知识点地图、导航工具，给学习者足够的时间来产生认知，消化内容；或设置标志，提供教学内容的线索，促进学习者对教学信息的认知加工。清晰地呈现了“摄影技术”课程的所有知识点，并且标注了各关键的知识节点，学习者点击相关的知识点，可以进入相应内容的学习。知识导航清楚地阐明了电脑主机组装的各个步骤的知识点及流程，每个知识点链接相应的学习内容片段，学习者可以点击相关的知识点进入各学习页面来学习相关的技能，各学习页面设置“内容”按钮，可以自主地进行学习。梅耶指出在多媒体教学材料中能够使学习者有效提高认知的一项技术便是使用标记，如用下划线、黑体、有色字体、居中等标志来突出信息的内容或结构，或用暗示线索的“因此”、“结果”，用暗示结构的“首先”、“其次”以及表示总结的词语“总之”。应用红色来突出信息内容及结构，采用数字的方式来起到线索与结构的作用。当多媒体软件所呈现的知识难度较大或超出了学习者先前经验的范围时，对信息进行加工，必须建立当前知识与学习者先前知识之间的联系。此时，可以通过超链接的形式提供相关先前知识，或采用前训的方式，提供先行组织者，呈现给学习者更高一个层次的抽象性的和包摄性的引导性材料，激活新知识与先前知识之间的关联，从而来降低认知负荷。值得注意的事项是，呈现教学材料时，必须在学生的“最近发展区”内。
（2）减少外来认知加工的多媒体教学软件的信息加工策略
减少外来认知加工的多媒体教学软件的信息加工策略主要有信息布局设计、界面结构设计和信息通道加工等。在信息布局方面，梅耶及其同事经过多次实验发现，应遵循空间接近原则和时间接近原则。当呈现的多媒体信息需要文字与图像组合说明时，在材料呈现的结构上，文字嵌于图像之中比文字置于图像下文更利于学习者建立对应的心理表征，促进学习者将两种呈现形式的信息同时纳入到工作记忆中进行认知编码，进而有利于整合心理模型的建立。在学习材料呈现的时间上，同时呈现要比继时呈现能使学习者学得更好。例如，当呈现文本和图片时，文本和图片应该同时出现。当动画播放时，与画面对应的解说也应同时进行。这样学习者能在工作记忆中同时保持两种形式的心理表征，从而更有可能在言语表征和图像表征之间建立整合关系。在教学信息呈现的界面设计上，应遵循相关性原则，简化界面设计，删除与教学信息无关的材料，包括文本、图形、图像、动画和视频等。如很多教师喜欢把一些有趣的动画或图片置于课件之中，这些无关的美景会使学习者分出一部分认知容量来对无关材料进行信息加工，从而增加学生的认知负荷，弱化学习者对教学信息的加工。一般情况下，多媒体教学软件的界面70%是学习内容区域，30%是美化区。美化区不宜采用动画，简单的线条或经过处理的图片就能达到美化的效果，在颜色的选取上，页面中大块本色不超过3种色彩，并且要统一风格，同类教学目标的界面设计风格应一致。“摄像技术基础”主界面的设计。此界面信息的处理简洁明了，导航清晰，各教学目标风格一致。在信息加工过程中，当删除所有的修饰成分不可行或所要呈现的学习材料较多又不宜删减时，可以应用提示结构原则来降低学习者的认知负荷。提示结构原则是指在多媒体学习中，“当向多媒体信息中增加线索以突出基本材料的组织时”，人们的学习效果会更好。Mayer将提示线索分为言语线索和视觉线索两大类。言语线索包括列举大纲(TopicShifts)、标题(OutlinesorHeadings)和强调重要信息(SignalingtheSpokenText)等；视觉线索包括箭头(Arrows)、颜色(Color)、聚光灯(Spotlight)和手势(Gesture)等。除了梅耶列举的这些元素外，动态箭头、变化字体样式、特定区域缩放、速度变化等也能达到提示线索的效果。在多媒体教学软件的信息加工过程中，加入提示线索可引导学习者定位特定教学信息，从而促进学习者对学习内容之间的组织关系和结构的理解，帮助学习者达成新旧知识之间联系和多媒体信息呈现图文之间的连续心理表征。应用线索提示能够有效地降低学习者的认知负荷，得到了多位学者的验证，如Mautone和Mayer制作的飞机如何起飞、Boucheix和Lowe制作的钢琴系统工作原理的学习材料中分别加入了提示线索，经过多次实验，发现学习效果优于没有提示线索的学习材料。在多媒体教学软件的信息通道加工过程中，应减少冗余信息，梅耶认为多媒体教学信息一般是由动画和解说构成，梅耶称之为带解说的动画(NarratedAnimation)。双通道的多媒体教学信息呈现的效果要优于三通道的传播效果，即多媒体教学信息的“动画+语音解说”的呈现方式比“动画+语音解说+字幕”的呈现方式更能促进学习者对学习材料的认知加工。常规来说，教学内容的多媒体呈现可以适应不同学习风格的学习者的需要。因而，同一教学材料，采用多种媒体格式来呈现可使学习者选择自己擅长的媒体方式来对信息进行获取和加工。然而，梅耶的多媒体学习理论认为，动画和字幕同属于视觉通道，当二者同时出现时，会竞争视觉通道，从而产生视觉分离，即当学习者看动画时无法看字幕，看字幕时无法看动画，结果可能导致一些信息的漏失。因而，教学信息的加工应尽量采用双通道的方式。
（3）激发生成性认知加工的多媒体教学软件信息加工策略
生成性认知加工属于一种结构主义的教学方式，它有助于学习者深层次的认知加工。在学习者对学习材料进行加工的过程中，应充分激发学习者的学习潜在认知能力，从而促进学习者的学习兴趣和对学习材料的深度理解与掌握。激发生成性认知加工的多媒体教学软件的信息加工策略包括有解样例原则和人性化原则。有解样例原则是指在多媒体教学软件的制作过程中，提供教学问题相关的具有详细步骤的已解决好的样例或示范。样例的提供必须要标志或说明各步骤之间的逻辑关系，学习者从样例中归纳出隐含的抽象知识来获取认知技能，从而解决问题并实现知识的迁移。当要传授复杂的概念和复杂问题的解决技能时，提供多重有解样例更有助于知识的构建。个性化原则是指在多媒体信息中融入社会线索，如采用对话的格式、第一人称“我”、“我们”或第二人称“你”、“你们”，并适当地插入一些评价的词语或图像，特别是鼓励和表扬的话语或图像，增加学习者的代入感，激活学习者的社会回应，进而引发学习者在学习过程中更加主动地去进行认知加工，促进有意义学习结果的发生。根据建构主义的观点，学习课程基本的特点就是情境性，学习共同体是情境认知与学习的核心要素，它意味着对一个学习系统的参与，通过共同体的参与在社会中给学习者一个合法的角色，即“学习者的身份”的确定。梅耶根据建构主义的相关研究提出了多媒体学习的社会理论，通过在多媒体教学软件中加入社会线索信息来赋予学习者一种归属感，学习者会充分参与到与学习材料的互动中。
三、结束语
多媒体教学软件包括演示型、自主学习型、操练与练习型等多种类型。无论何种形式的多媒体教学软件，在制作过程中都必须符合人的认知机制，降低认知负荷，才能达到好的效果。本文引入梅耶的多媒体教学设计原理于教学软件的信息加工中，提出了一些加工策略，以期能帮助教师设计出符合学生认知特点的高质量的多媒体教学软件。
作者：赖晓云 单位：赣南师范学院新闻与传播学院
