認知心理學在教學軟件界面設計中的應用

摘 要：隨著時代的發展，多媒體網絡教學系統在教學中的應用越來越普及，它的出現為建立新型的教育方式提供了契機，為教育功能的全方位擴展創造了條件。認知心理學作為教學軟件界面設計的基礎理論之一，是以信息加工觀點為核心的心理學。本文從認知心理學的層面分析了知覺、記憶和注意在教學軟件界面設計中的應用，在這三個基礎理論的指導下從內容和形式上對教學軟件界面設計進行了一些探討，從而使多媒體網絡教學系統的功能得以更大的提升。

關鍵詞：認知心理學 教學軟件 界面設計 應用

多媒體網絡教學系統是多媒體技術與網絡技術應用于教學的產物。它的出現為建立新型的教育方式提供了契機，為教育功能的全方位擴展創造了條件。而把學習看成是個體構建自己的知識經驗過程，是當今教育的一大趨勢，基于這一立場的研究恰是認知心理學學習理論的重點。而網絡教育本身的特點，就是以個體主動學習為出發點的，表現出明顯的建構式學習特點。因此，探討兩者的共同和相關性，以認知心理學研究學習者有效學習的條件為依據，設計網絡學習環境，使其能從根本上影響和改變傳統教學的單一線性模式，更有利于學習者高效、快速地學習，從而大大提高教學的直觀性和趣味性，使寓教于樂成為現實，這就成為必然的課題。本文主要從認知心理學的知覺、注意、記憶等方面分析其在在教育軟件界面設計中的應用，

一、認知心理學的基本研究狀況

認知心理學是以信息加工觀點為核心的心理學，又稱作信息加工心理學，它興起于20世紀50年代中期，其后得到迅速發展。認知心理學以其新的理論觀點和豐富的實驗成果迅速改變著心理學的面貌，給許多心理學分支以巨大的影響，當前已成為占主導地位的心理學思潮。

近幾年來，認知心理學的理論研究進展迅速，并取得了一系列新的研究成果：Miller對短時記憶的有限容量作了信息加工的說明，Chomsky發表了對轉換語法的形式特點的一個早期的分析，Bruner、Goodnow和Austin闡述了策略在思維活動和認知理論中的作用，Newell和Simon發表了模擬人的啟發式搜索的問題解決的計算機程序即邏輯理論家。這些理論對于進一步認識人的認知結構和認知過程，研究學習者的心理特征與認知規律，從而促進學習者的學習，具有很大的現實意義。

教學軟件界面設計是學習者與課間交互的窗口，學習者通過界面向計算機輸入信息進行控制。而認知心理學把人類認識過程與計算機進行的信息加工過程進行類比研究，根據計算機加工操作信息的精確度和速度，對人類認知過程信息加工的階段性、信息轉換方式、信息流等特性進行推論研究。所以多媒體教學信息的結構與組織形式必須具備和學生認知規律相統一的特點。

二、知覺在教學軟件界面設計過程中的應用

在知覺過程中，人們對事物的覺察、分辨和確認的閾限值是不一樣的。如果說人們覺察一個物體比較容易，那么要確認這個物體就要困難得多，需要加工時間也較長。

1.知覺加工——自上而下

學習者對事物的需要、興趣和愛好，或對學習的預先準備狀態和期待，他的一般知識經驗，都在一定程度上影響到知覺的過程和結果。所以在教學軟件界面設計過程中，信息的表征形式要選取恰當的模式，以利于學生自上而下的加工。例如，一堂數學課，在講授乘方的概念和運用，對于高年級的學生來說，就可以在界面上直接呈現乘方的相關知識，簡單地口述乘方和乘法運算的關系。但對于那些未學過乘方運算的學生來講，直接地呈現該知識則阻礙學生的信息接受和加工，所以在呈現模式的選擇上要利于知覺加工的模式。

2.知覺加工——自下而上

知覺不僅依賴于感知的主體，還依賴于直接作用于感官的刺激物的特性，通常是說先對較小的知覺單元進行分析，然后再轉向較大的知覺單元，經過一系列連續階段的加工而達到對感覺刺激的解釋。所以在教學軟件界面設計時應該考慮到學習者的對信息的加工過程，例如當界面向學習者呈現一個英文單詞時，視覺系統先確認構成諸字母的各個特性如垂直線、水平線、斜線等，然后學習者會將這些信息特征加以結合來確認一些字母，字母再被進一步加工而形成單詞，這一過程說明信息流程是從構成知覺基礎的較低水平加工到較高水平的加工，所以在學習內容的組織結構上，要做到系統化、合理地安排知識點之間的排列順序，使前面學習的知識能為后面知識的學

習起到鋪墊和引導的作用。

三、記憶在教學軟件界面設計過程中的應用

1.短時記憶的應用

組塊是心理學家喬治·米勒提出的記憶單位。學生在感知信息時，總是把當前呈現的信息內容劃分為適合自己記憶的組塊。組塊的方法可以是空間分組、時間分段或根據有關概念進行語義分類。因此教學媒體設計者應根據學生特征分析推測出學生對當前教學內容的認知結構，并據此對欲將呈現的媒體內容預先進行組塊設計，這樣做的結果可以大大減輕學生的學習負擔并提高學習質量。所謂有限性，即指人在感知事物時瞬間有效地感知，并能對其進行加工的對象是有限的。大量的心理學家實驗研究證明，人類的短時記憶的容量為7±2個組塊。同樣的知識內容只要改變組塊的形式，就有可能大大擴充短時記憶的有限容量。這樣，通過組塊重組，就把原來超出短時記憶容量導致很難記憶的問題，變成很容易記憶的問題。

2.長時記憶的應用

強化復述、分類歸納是引導學生記憶的策略。我們知道，信息可以在短時記憶中保持，但要使記憶長久保持，就要多次復述和對信息加工，使之保持較長時間，然后輸入長時記憶。多媒體計算機教學就是我們強化復述的一個重要手段。作為學生學習的認知工具，多媒體計算機可將信息反復不斷地呈現給學生，實現強化復述、積極引導學生記憶的功能。這樣使學生的多個感官在感知信息后在頭腦中形成多個相互聯系的通路，增加了學生識記和提取此信息的線索。例如：在“四結合”識字進行中，學生利用認知碼輸入漢字，必須掌握漢字的正確讀音，字形、筆順和間架結構等，否則計算機就不能按照他們的意愿輸出相應的漢字。有的學生因對漢字掌握不準確誤編碼，計算機屏幕上呈現一片空白，常常是急得滿頭大汗。在教師或同學的幫助下找到了錯誤的原因，經過改正，對該漢字便產生了牢固的記憶。實踐表明，通過學習認知碼，請計算機當先生，對于培養學生分類為歸納能力，提高學生記憶力的確起到事半功倍的作用。

3.記憶保持規律的適用

同時，記憶規律表明：材料所處的位置不同也會影響記憶的效果。首先效應和近因效應都有可能影響學生對感知信息的深加工過程。多媒體教學信息的設計應根據這一特點，擬定明確的教學目標，有具體的任務要求，在編排內容時可將重點內容放在開始的位置，教學輔助內容、過渡性內容置于中間位置；也可以直接給出目標要求，使學生明了教學的目的；每一次教學結束之前，將本次教學呈現的內容進行歸納、總結，會強化學生對知識的掌握。總之，根據記憶保持效果規律安排對媒體教學軟件界面的信息內容，有利于學生記憶效果的提高。

在認知心理學的基礎上，正確認識和把握各媒體要素的特性，遵循認知心理原則，運用各種視聽媒體元素，構建學習者能迅速沉浸的學習環境，是教學界面軟件設計成敗的關鍵。以此為導向和出發點，教學軟件設計的多數問題會迎刃而解。

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