數字化學習中運用多媒體（下）

[美]理查德·E.梅耶 張恩銘 盛群力

摘 要：本文通過回顧12條基于研究的教學設計原則，說明了如何設計計算機輔助多媒體教學材料來促進學習。首先介紹了多媒體原則（根據五個對照實驗得到的中值效應量為d=1.67），其主張在計算機輔助教學中，語詞和圖像同時呈現的效果比只呈現語詞的效果要好。無關認知加工做的是和教學目標無關的事情。為了減少無關認知加工，提出的教學原則有聚焦要義（d=0.70）、標記結構（d=0.46）、控制冗余（d=0.87）、空間鄰近（d=0.79）和時間鄰近（d=1.30）。基本認知加工的功能在于對基本材料進行心理表征。為了調節基本認知加工，提出的教學原則有分段呈現（d=0.70）、預先準備（d=0.46）和雙重通道（d=0.72）。生成認知加工的功能是為了建構材料的意義。為了促進生成認知加工，提出的教學原則有個性化（d=0.79）、人聲化（d=0.74）和具身化（d=0.36）。部分原則有邊界條件，例如有的原則對新手學習者比對專家學習者更有效。

關鍵詞：數字化學習;教學設計;多媒體學習;學習科學

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2019）02-0001-11

文獻來源：R.E. Mayer. Using Multimedia for E‐learning. Journal of Computer Assisted Learning （2017），33，403-423.doi：10.1111/jcal.12197.略有刪節。

收稿日期：2018-11-16

基金項目：2018年度中央高校本科教育教學改革專項經費項目——浙江大學“智能時代大學教學設計理念和方法研究”

作者/譯者簡介：理查德. E.梅耶（Richard E. Mayer），美國加州大學圣芭芭拉分校心理學與腦科學系榮休教授，當代國際著名教育心理學家和學習科學家，在多媒體學習與教學領域是國際頂尖專家。張恩銘（1996— ），男，河北承德人，浙江大學教育學院碩士研究生，研究方向為課程與教學論;盛群力（1957— ），男，上海人，浙江大學教育學院課程與學習科學系教授，博士生導師，研究方向為課程與教學論。

四、調節基本認知加工的教學原則：分段呈現、預先準備和雙重通道

上一節提出的幾條教學設計原則，其目標是減少無關認知加工，但是有時對學習者而言，即便減少了無關認知加工，計算機輔助的多媒體授課本身也可能過于復雜，以至于其所需的基本認知加工超出了學習者的認知容量。考慮到這種情況，本節將介紹一些相關的教學設計原則，使用這些原則可以調節基本認知加工。如表4所示，有三種方法可以幫助學習者對復雜的材料形成心理表征：一是讓學習者將一節計算機輔助的多媒體授課自定步調分段（分段呈現原則）;二是讓學習者在課前熟悉關鍵術語（預先準備原則）;三是用口頭方式表示語詞（雙重通道原則）。

圖5是分段呈現原則的一個示例。你可以在圖5中看到兩個版本的授課，授課的內容相同，都是包括動畫和實時講解的多媒體課程。不同之處在于動畫是連續播放還是分段播放。圖5左側的圖片是采用連續播放方式時截下的一幀圖像，而右側的圖片則是將該授課內容分段后，從一個大約10秒的小片段的末尾處截下的一幀，在這一幀中有一個“繼續”按鈕，學習者可以點擊該按鈕，從而進入下一片段。哪一個版本更有效？是連續播放的版本（持續約2.5分鐘），還是分段演示的版本（每個片段持續10秒，只傳遞一個重要問題）？你可能認為分段演示是一個糟糕的選擇，因為按下“繼續”按鈕會影響課程的連貫性。然而，多媒體學習的認知理論和上述觀點恰恰相反，它更傾向于分段呈現，理由是學習者可以在進入下一階段學習前，充分消化前一小段的信息（包括整合互相對應的語詞和圖像）。

表4的第一行支持了這一預測。該行說明，為了驗證分段呈現（segmenting）原則，實驗人員共進行了10①項對照實驗。這些實驗涉及的課程均為計算機輔助教學的課程，內容包括閃電、電動機、滑輪系統、人眼工作原理、天文、歷史和教學技能[87][88][89][90][91][92][93][94]。實驗結果表明，全部10②項對照實驗中的實驗組（即分段呈現的那一組）都比控制組在遷移或理解測試中的成績要好。研究得到了較高的中值效應量（d=0.77）③。這些研究結果支持了分段呈現原則——當多媒體課堂可以按自定步調的方式分段時，學習者可以學得更好。分段呈現原則有一個潛在的邊界條件，即該原則可能對工作記憶容量低的學習者有效，而對工作記憶容量高的學習者無效[95]。

下面請假設這樣一個情境：你將要看到一部帶講解的動畫，這部動畫是計算機輔助制作的，長約1分鐘，內容是解釋汽車制動系統如何工作。這部帶講解的動畫將會告訴你系統中某一部分發生的變化將如何導致另一部分的變化（例如，活塞在主缸中向前移動導致流體的壓力增加）。你認為它能否幫助你預先了解制動系統中關鍵部件的名稱和位置（例如“主缸活塞”）？請看圖6的示例，你可以點擊畫面中系統的任何部件，計算機會告訴你相應的名稱和特征。根據多媒體學習的認知理論，熟悉講解動畫中使用的術語可以幫助學習者專注于后續對系統中因果關系的理解，從而實現更好地學習。

表4的第二行說明，為了驗證預先準備（pre-training）原則，實驗人員進行了20項對照實驗。這些實驗涉及的課程均為基于計算機的課程，內容涉及制動器、泵、地質、統計、電子、神經網絡和滑輪系統[96][97][98][99][100][101][102]。在20項對照實驗中，18項的結果和預測一致，即進行了預先準備的學生在后測中得分更高。研究得到了較高的中值效應量（d=0.75）④。這些研究支持了預先準備原則——當學習者在計算機輔助的多媒體課前，預先了解了關鍵要素時，他們可以在課上學得更好。

考慮到邊界條件，研究人員還需要做更多的工作，以確定如何為那些在交互式模擬情境下進行問題解決的課堂，設計有效的預先準備[103][104][105][106]。

表4的第三行回答了這樣一個問題：多媒體課程中的語詞是應該說出來，還是打印出來（分別如圖7的左側和右側面板所示）？你可能認為無論是口述還是打印都可以，因為它們傳達的都是相同的信息。然而，根據多媒體學習的認知理論，當語詞以印刷文本形式呈現時，視覺通道可能會超出負荷。同時讓學習者接受屏幕上的圖像和印刷文本可能會分散學習者的注意力。如果學習者正在觀察圖像，那么他們就無法閱讀語詞;如果他們正在閱讀語詞，那么他們就無法觀察圖像。利用語言通道傳遞語詞可以使圖像通過眼睛進入你的認知系統，并接受圖像處理系統的加工;而語詞則通過耳朵進入你的認知系統，并接受語言處理系統的加工，從而減輕超出認知負荷的情況。通過這種方式，對視覺通道的一些要求轉移到了語言通道上，從而實現了對兩個通道的可用認知加工容量的最佳利用。

與理論說明一致，在計算機輔助的多媒體課程中，當語詞用口頭方式呈現，而非在屏幕上呈現時，學生學得更好。研究得到了中、高范圍的中值效應量（d=0.72）。總之，在51項對照實驗中，其中42項的結果表明，口頭言語比將同樣的語詞呈現在屏幕上的學習成果測試表現要好，這些實驗涉及的課程同樣均為計算機輔助的課程，內容包括閃電、制動器、植物學、數學問題、電氣工程、電動機、生物學、教學設計、概率、計算機網絡、演講和龍卷風[107][108][109][110][111][112][113][114][115][116][117][118][119][120][121][122][123][124][125][126][127][128][129][130]。這些研究允許我提出“雙重通道”（modality）原則：當教師在計算機輔助的多媒體授課中用口頭方式，而非用印刷方式呈現語詞時，學習者可以學得更好。類似地，吉恩斯（Ginns）[131]在一次對雙重通道原則的元分析中得到的加權平均效應量為d=0.43，這說明在多媒體課程中，口頭言語要優于印刷文本。

雙重通道原則是所有多媒體教學設計原則中被研究得最多的原則，這使我們能夠更好地確定邊界條件。在最近的一篇綜述中，萊恩維恩（Reinwein）[132]提出的證據表明，雙重通道原則對系統化教學的課堂比對學習者自定步調的課堂的效果好，對呈現動態圖像的課堂比對呈現靜態圖像的課堂的效果好，對遷移測試比對保持測試的效果好。這些研究與多媒體學習的認知理論是一致的，即效果同需要減小視覺通道負荷的程度有關：在眾多占用視覺通道的課堂中，快節奏并且動作豐富的課堂最適用于雙重通道原則。類似地，當學習者的原有知識較少，口頭言語較短，學習者熟悉講解的語詞，雙重通道原則更適用[133]。上述研究同樣也和多媒體學習的認知理論保持一致。因此，當文本太長以至于學習者可能不能將其保持在工作記憶中時，當文本中包含學習者不熟悉的單詞時，當學習者的母語和課堂上使用的語言不一樣時，以及當學習者的聽力有問題時，屏幕文本可能更有效。簡而言之，這些研究幫助確定了雙重通道原則的適用和不適用條件。

綜上所述，已有很多并且越來越多的研究支持這個觀點：分段呈現原則、預先準備原則和雙重通道原則可以幫助學習者有效調節基本認知加工，即幫助他們處理那些呈現在面前的復雜材料[134]。

五、促進生成認知加工的多媒體教學原則：個性化、人聲化和具身化

即使如前兩節所探討的那樣，我們已經設計出減少無關認知加工和調節基本認知加工的課程，但學習者可能還是沒有動力去使用其可用的認知容量來理解呈現的材料。在這一節，我將探討以促進生成認知加工為目的的多媒體教學設計原則——為了更深層次地理解材料的認知加工。簡言之，我們希望指導學習者去努力理解教學材料。表5列出了三種旨在促進學習者生成認知加工的多媒體教學設計原則：個性化、人聲化和具身化。此外，我還對每個原則的研究證據（包括中值效應量）做了總結。

本節的主題是授課中的社交線索（social cues）可以對學習者的社會立場進行指導，讓學習者將教師視為社交伙伴（social partners）。當學習者與教師建立社交伙伴關系時，學習者將會更努力地理解教師所說的內容，從而獲得更好的學習效果。這就是社會主體理論（social agency theory）中提出的因果鏈[135]。它是本文即將提出的三條社交線索的基礎，這些社交線索分別是使用會話語言、使用人類原聲和使用人類手勢。屏幕中的“教學主體”（例如教師）將利用這些社交線索來指點學習者做出社交反應。

首先，表6展示的是某講解動畫中的一部分文本內容，這些內容和人體呼吸系統如何工作有關，左側在內容風格上比較正式（即沒有將動畫個性化），而右側的內容則采用了會話風格，整節課都用“你的”而不是“某個”（即動畫個性化）。你可能認為這兩種方式同樣有效，因為它們提供了同樣的關于人體呼吸系統的信息。然而，按照社交主體理論和多媒體學習的認知理論的猜想，學習者在個性化版本的課程中有更強的學習動機，因此在遷移和理解測試中表現得更好。

表5的第一行為這種預言提供了證據。實驗人員共進行了17項對照實驗，這些實驗均在計算機輔助的多媒體授課中進行。結果表明，其中14項對照實驗的學生在會話語言下比在正式語言下學習的效果更好。研究得到了較高的中值效應量，大小為d=0.79。研究涉及的課程內容包括人體呼吸系統、閃電、植物學、天文學、化學和工程學，一些研究還將禮貌用語和直接語言進行比較[136][137][138][139][140][141][142][143]。這些研究結果支持了“個性化”（personalization）原則——在計算機輔助的多媒體課堂上，當呈現的語詞采用會話風格而非正式風格時，學習者可以學得更好。一般地，個性化原則可以這樣實施：無論是聲音還是屏幕文本均采用第一和第二人稱（例如，使用“我”“我們”和“你”）。

在對禮貌用語和直接語言的比較研究中，一個重要的邊界條件是個性化原則相對于經驗豐富、原有知識多的學習者而言，更適合經驗欠缺、原有知識少的學習者。在另一個關于個性化原則的元分析中，吉恩斯（Ginns）、馬丁（Martin）和馬什（Marsh）[144]報告的效應量為d=0.54，并指出個性化原則最適合短課程（即課時長度少于35分鐘）而非長課程。這些邊界條件表明，在同計算機輔助授課的教師建立關系的早期階段，個性化原則是最重要的。

接下來，請考慮這樣一堂計算機輔助的課程：屏幕上正在展示一組幻燈片，內容為解釋太陽能電池的工作原理。錄制人聲或是機器合成聲音會影響聲音的可辨別性嗎？你可能認為兩個版本會產生類似的效果，因為兩者提供的信息完全相同。然而，根據社交主體理論和多媒體學習的認知理論，人聲更可能引起社交聯系，類似機器的聲音則可能阻斷學習者對社交伙伴的向往。因此，當授課采用的是人類原聲而非機器聲音時，學習者的學習可以更深入。

表5的第二行與這些預言一致。實驗人員共進行了6項對照實驗，這些實驗均在計算機輔助的講解課中進行。結果表明，其中5項對照實驗的學習者在聲音是人聲而非類似機器的聲音的情況下學得更好。研究得到了接近較高的中值效應量，大小為d=0.74。這些實驗涉及的課程內容包括太陽能電池、閃電和數學問題[145][146][147]。總之，根據這些結果本文提出人聲化（voice）原則：在計算機輔助的多媒體課程中，用人類原聲而非類似機器的聲音，學習者可以學得更好。

一個重要的邊界條件是，當課堂上有其他線索破壞學習者對社交伙伴的向往時，人聲化原則的效果不是很好。例如，屏幕上呈現的內容未使用類似人的手勢和面部表情。

最后，請假設自己正在觀看多普勒效應的講座視頻，如圖8的左側所示，視頻中的“教學主體”站在已經繪制好相應圖示的白板旁邊。接下來假設自己正在觀看同樣的講座視頻，與上述相反的是，“教學主體”在白板上邊解釋邊繪制圖示（如圖8的右側所示）。你可能會做出這樣的猜想：兩個版本中的學習者可以學得一樣好，因為兩者呈現的信息相同。然而，根據社交主體理論和多媒體學習的認知理論，“教學主體”邊繪制邊解釋可以讓學習者做好準備去進行更多的社會聯系，即學習者在心理上參與和“教學主體”一起繪制的行為，從而促進更深度學習的發生。簡言之，當學習者看見屏幕上呈現的是需要高度參與體驗的內容（即“教學主體”在繪制的同時講話或使用手勢、面部表情和眼神），而非體驗性較低的內容（即“教學主體”一動不動，與人通常的行為相反）時，他們可能會為學習付出更多努力。

表5的第三行說明，實驗人員共進行了14項對照實驗，這些實驗均在計算機輔助的多媒體課程中進行（包括動畫和視頻）。結果表明，當屏幕中的“主體”在講解的同時使用日常手勢和動作時，其中13項對照實驗的學習者學得更好。研究得到的中值效應量在中小范圍內，大小為0.36。這些實驗涉及的課程內容包括多普勒效應、太陽能電池、天文學、電力、數學問題、語詞處理軟件和人類的心臟[148][149][150][151][152][153][154]。研究結果支持了“具身化”（embodiment）原則：在計算機輔助的多媒體課堂上，當屏幕上呈現的是高度具身的內容，而非具身化程度較低的內容時，學習者能夠學得更好。一個可能的邊界條件是，當學習者具有較多的原有知識或者授課中存在消極社交線索時，具身化原則可能不適用[155]。

六、數字化學習中運用多媒體的研究展望

本文的回顧說明，在過去30年間，關于怎樣設計計算機輔助的學習體驗（或數字化學習）的證據不斷增多。我們找到了一些教學原則，這些原則可以幫助教師設計有效的數字化學習。同時我們還不斷地付出努力，以將這一系列原則系統化[156][157]。與沙威森（Shavelson）和湯（Towne）[158]的意見相同，本文認為重復實驗是教育科學研究的基本要求。因此，我的研究聚焦在了那些經過了多種情境測試的教學原則。未來需要重復研究來確定本文提出的各教學設計原則的穩定性。特別地，和下一節研究計劃中解釋的一樣，有用的做法是在更真實的學習環境和延時測試中對數字化學習進行驗證。

關于數字化學習的教學設計原則研究滿足實踐和理論兩方面目標。就實踐方面而言，開發基于證據的教學原則是有用的，因為我們可以將其與教學設計人員分享，盡管它們還需要在真實學習環境下進行小心謹慎的研究，以確定其長期影響。就理論方面而言，對數字化學習的研究有助于強化學習的認知理論，例如多媒體學習的認知理論[159]和認知負荷理論（cognitive load theory）[160]。未來需要更多細致的研究，來提供更多關于數字化學習中的認知原理的細節（參見下一節：研究計劃）。

數字化學習的教學設計領域日益成熟的標志是發現邊界條件，以及研究人員具備根據認知學習理論進行解釋的能力。這些邊界條件可以說明一個教學原則在什么時候適用或不適用。未來的研究需要確定教學原則的適用范圍并進行重復實驗，包括這些教學原則適用于何種類型的學習者、何種學習目標和哪些內容范圍。

盡管本文回顧的大部分實驗都發生在授課環節（例如講解動畫或幻燈片），但未來的研究可能會拓展到更多場所（包括教學視頻、教育性游戲、虛擬現實和移動設備）。當使用新媒體來進行教學時，確定原則是否適用很重要。我們沒有理由懷疑人的認知系統會隨著其使用的教學媒體的變化而變化，所以我認為相同的教學設計原則也會適用于新的教學技術。不過，新的技術也會帶來新的教學方法，從而引出新的教學原則。

七、研究計劃

前面我已經對一些教學設計原則的研究進行了簡要綜述，提出這些原則的目的是，幫助教師在數字化學習中更好地使用多媒體。我將基于前面的綜述，為未來的工作提供一份研究計劃。

（一）使用新的材料和學習者進行重復研究

盡管有一些期刊編輯和評審專家貶低重復研究的價值，認為它們沒有做出重要貢獻，但還是有越來越多的學者認為，重復研究是我們這個領域進步的基礎。在經典的國家研究委員會報告《教育科學研究》中[161]將“重復的和概括的研究”列為教育研究的六個基本原則之一。隨著元分析重要性的日益增強，重復研究變得越來越迫切。它不僅可以將檢驗相同基礎效果的研究綜合起來[162]，還可以引起學界對可重復危機（crisis of replication）的持續討論。可重復危機是一個心理學概念，指的是一些經常得到引用的心理學效應似乎不可重復[163][164]。因此，在我們這個領域，越來越多的人認識到，原始研究期刊應該發表方法論合理的重復研究。這些研究可以用簡短報告的形式體現，既要包括有利于早期發現的研究，也要包括不利于早期發現的研究。本文提出的研究計劃與上述認識相一致。簡言之，在我們的研究領域，重復研究應該得到重視，因為它有助于為理論的建立和實用建議的提出提供科學研究基礎。

（二）使用新媒體進行重復研究

多媒體教學的早期研究往往還涉及紙質材料，不過只是將少量材料轉移至計算機輔助教學的場所，例如計算機輔助的講解動畫。未來還需要使用其他媒體和平臺來探討教學設計原則的有效性，例如視頻、游戲（serious game）、虛擬現實、平板電腦和智能手機。

（三）在多學時授課中進行重復研究

大量已經發表的研究成果所涉及的研究是短期的，授課是單一的，總時長不足1個小時，因此，有必要在總時長為5到10個小時的多學時授課中檢驗教學設計原則的穩定性。有人擔心，這些基于短期研究得到的教學原則并不適用于長期學習。所以我們需要進行此類研究來戰勝這種觀點。

（四）在真實情境中進行重復研究

大量已經發表的研究成果所涉及的研究是實驗室研究，因此有必要在真實課堂中對這些教學設計原則的穩定性進行檢驗。有人擔心，基于實驗室研究的教學原則可能不適用于真實教育情境。所以我們需要進行此類研究來戰勝這種看法。

（五）使用延時測試進行重復研究

大量已經發表的研究成果所涉及的研究采用的是即時測試，但一些研究人員已經證明采用延時測試可以更好地測量學習[165]。因此，有必要采用延時測試來驗證教學設計原則的穩定性。

（六）使用多層次測試進行重復研究

一些已發表的研究成果所涉及的研究僅僅采用了保持測試，它可以測量學習者記住了多少信息，但是要想對深度學習進行測量，就需要采用遷移測試。這類測試要求學習者使用所學知識來回答新的問題[166]。具體來說，我推薦使用一系列包括保持和遷移測試的后測。

1.通過改變材料類型、學習者類型、媒體種類、授課時長、測試時間、測試類型和其他潛在的相關因素來深入思考并檢驗邊界條件

盡管不少多媒體學習的早期研究已經對實驗組和控制組進行簡單比較，但為了確定實驗效果的大小，仍然需要考慮潛在的干擾因素。這就要求我們進行因子設計，其中一個因子是教學設計特征是否存在，另一個因子則是潛在的相關干擾因素，例如學習者原有知識的高低或虛擬現實場所的類型（桌面式或沉浸式）。因子設計的目標是確定每個原則的邊界條件，即在某種條件下這個原則是否會產生很大影響。

2.深入思考并檢驗那些可以減少無關認知加工的新方法

雖然本篇綜述已經提及了幾種減少無關認知加工的教學原則，并且相關文獻已經成熟，但是研究人員仍然需要為這些原則尋找新的方法并進行擴展，例如確定最少需要多少口頭和視覺信息就可以滿足要求。

3.深入思考并檢驗那些可以調節基本認知加工的新方法

雖然本篇綜述已經提及了幾種調節基本認知加工的教學原則，并且相關文獻已經成熟，但是研究人員仍然需要為這些原則尋找新的方法并進行擴展，例如怎樣才能對幻燈片上的材料最佳分塊。

4.深入思考并檢驗那些可以促進生成認知加工的新方法

雖然本篇綜述涉及的相關文獻已經提出了幾種促進生成認知加工的教學原則，但是研究人員仍然需要為這些原則尋找新的方法并進行擴展。新的方法包括幫助學習者更好地理解社交線索的作用，例如讓學習者觀察一部視頻，視頻中的教師一邊繪圖，一邊做出解釋。

5.深入思考并檢驗綜合運用各教學設計原則的優勢

以前的大部分研究都只是在傳統課堂中多使用某一種原則，以檢驗其有效性。然而，未來研究的一個可能方向是檢驗多種原則的綜合價值。特別是要了解教學設計原則的效果可否疊加，這將有助于構建最高效的課堂。

6.深入思考并檢驗學習動機在多媒體學習中的作用

研究人員雖然已經廣泛認可學習動機對于學習的重要作用[167]，但還是需要將學習動機的作用納入多媒體教學設計理論，例如，一開始可以應用莫雷諾（Moreno）的多媒體學習的認知情感理論[168]。在多媒體學習中，學習動機這個方向還沒有得到充分研究，因此它是未來要研究的方向之一。

7.深入思考并檢驗元認知在多媒體學習中的作用

在多媒體學習中，另外一個還沒得到充分研究的方向是元認知的作用，包括檢查學習者的執行功能（executive function skills），例如轉換、刷新和抑制[169]。

8.在學習期間直接測量認知加工

盡管多媒體研究有一個基本組成部分是在學習之后通過后測來測量學習結果，但還有一個方向沒得到充分的研究，那就是測量認知加工。雖然在今天的研究中，研究人員已經普遍使用自陳式調查來了解學習者的努力程度和面臨的困難，但是由于這種自陳式調查會受制于自身的局限性，所以在學習過程中，研究人員需要把對認知加工的直接測量（即行為測量或生理測量）作為自陳式調查的補充或代替品。研究計劃的一個主要任務就是通過直接測量來調節認知負荷[170]。有望在學習期間測量認知加工的技術包括雙任務法、眼動追蹤、腦部測量（例如腦電圖和功能性磁共振成像）和其他生理測量（例如心率、血液流速和皮電反應）。

9.教學策略開發：使用多媒體材料高效學習、構建有效的媒體材料

日益普遍的多媒體通信要求重新定義素養，將多媒體素養納入其中。多媒體素養包括兩種能力：一是學習包括語詞和圖像在內的呈現內容的能力，二是生成包括語詞和圖像在內的信息，進而與他人高效溝通的能力[171]。目前學習者接受的是廣泛的閱讀理解策略和寫作策略，目的是使學習者能夠閱讀文本和撰寫文章。但是研究計劃中下一個重要的步驟是研究最佳的教學策略，以使學生理解和生成包括圖像和語詞在內的信息。

10.擴展多媒體學習理論并進行闡述

目前基于現有研究證據已經提出了一些多媒體學習理論，例如多媒體學習的認知理論[172]、認知負荷理論[173]和圖文理解的整合模型（integrated model of text and picture comprehension）[174]，但這只是一個開始，研究人員還需要在詳細說明學習原理方面，以及考慮更多因素（例如學習動機和元認知）的作用方面做更多的研究。

11.提高多媒體學習研究方法的嚴謹性

教育研究中的一大領域就是爭論以下三個問題：哪種“主義”應該處于主導地位（例如，行為主義、認知主義、建構主義、社會建構主義、情境建構主義，等等），研究人員應該使用定性方法還是定量方法，以及我們是否應該降低對校內實驗研究的科學要求。首先，本研究計劃呼吁停止尋找最佳“主義”，因為這種尋找是沒有結果的，只會分散我們這個領域內研究人員的注意力。此外，本計劃還呼吁結束研究范式之爭，不要將定性法與定量法或實驗法與觀察法對立起來，而應選擇最適合調查中的研究問題的方法（通常是綜合法）[175]。最后，在使用實驗法時（例如測試教學干預的有效性），為了能夠對結果做出解釋，研究人員應該遵循實驗控制的基本標準（例如，安排控制組，而不是簡單地考慮實驗組前后測的差異），隨機分配學生（例如，隨機抽取學生作為實驗組）并合理地測量學習（例如，涵蓋對學習結果的測量，而非僅僅關注自陳式報告）。多媒體學習研究要想取得進展，一個先決條件是從方法合理的研究中收集成果，并將其作為研究基礎的一部分。

12.了解實施的背景

最后，研究人員需要深入思考并檢驗背景如何影響教學干預的實施。這些背景包括社會、組織、合作和文化背景。

本文對多媒體學習的研究進行了綜述，要說明的要點是，我們基于不斷增多的研究基礎和認知學習理論，已經知道了不少多媒體數字化學習的設計原則，但是仍然需要通過接下來的研究來解決本研究計劃中提到的問題。總之，數字化學習在教育心理學方面體現出了優勢。從這方面來看，數字化學習的前景非常光明，所以我們會繼續采用科學的方法對其進行研究。用一個多世紀以前桑代克（E.L.Thorndike）[176]的話來說，我們仍在探尋這樣一個未來：“教育領導者選擇教育方法的依據是科學調查的結果，而非大眾的意見和看法。”

注釋：

①②③譯者注意到這三處數字與表4第一行中的數字不一致，其對應的英文如下：This prediction is supported in the first line of the Table，showing that in 10 of 10 experimental comparisons，… students who learned with segmented lessons performed better on comprehension or transfer tests than students who learned with continuous lessons covering the identical material， with a median effect size of d = 0.77， which is in the large range。

④譯者注意到這處數字與表4第二行中的數字不一致，其對應的英文如下：As expected， the second line of the Table shows that…， students scored higher on posttests when they received pretraining， yielding a median effect size of d = 0.75， which is in the high range。

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（責任編輯 杜丹丹）

Abstract： This paper reviews 12 research-based principles for how to design computer-based multimedia instructional materials to promote academic learning，starting with the multimedia principle （yielding a median effect size of d=1.67 based on five experimental comparisons），which holds that people learn better from computer-based instruction containing words and graphics rather than words alone.Principles aimed at reducing extraneous processing（i.e.，cognitive processing that is unrelated to the instructional objective）include coherence（d=0.70），signaling（d=0.46），redundancy（d=0.87），spatial contiguity（d=0.79）and temporal contiguity（d=1.30）.Principles for managing essential processing（i.e.，mentally representing the essential material） include segmenting（d=0.70），pre-training（d=0.46） and modality（d=0.72）.Principles for fostering generative processing（i.e.，cognitive processing aimed at making sense of the material）include personalization（d=0.79），voice（d=0.74） and embodiment（d=0.36）.Some principles have boundary conditions，such as being stronger for low-rather than high-knowledge learners.

Key words： e-learning;instructional design;multimedia learning;science of learning