多媒体学习中的知识反转效应研究

【摘要】已有研究表明多媒体学习中不同呈现方式学习效果的差异受到学习者知识水平的影响。对于低知识水平学习者来说有效的多媒体呈现方式在面对具有一定知识经验的学习者时可能无效甚至产生负面作用,反之也是如此,这一现象被称为知识反转效应。知识反转效应的发现是教育心理学中关于多媒体学习研究的重要成果,可为适应性多媒体学习提供有效的指导。本研究以多媒体学习的两个主要展现形式：动画和交互为研究对象,探究其中存在的知识反转效应现象,并从认知负荷的角度深入分析知识反转效应的产生原因。研究共包括三个部分。第一部分为文献综述与问题的提出。对多媒体学习、知识反转效应以及认知负荷测量等相关的概念、理论、研究等进行系统地回顾、梳理和归纳。着重对于知识反转效应目前已有研究成果进行详细介绍,并对当前认知负荷测量中已经出现的各种方法进行说明与比较分析,在此基础提出本研究的研究问题及研究构思。第二部分为实证研究,主要包括认知负荷主观评定方式研究、动画情境下的知识反转效应研究和交互情境下的知识反转效应研究三个研究。研究一以实验1为主体。知识反转效应的产生与学习者在加工多媒体学习材料时经历的外在、内在和相关认知负荷水平有关。因此研究一首先对三种不同认知负荷的主观评定测量方法进行研究,为后续探究不同呈现形式下知识反转效应的产生原因奠定基础。研究二探究多媒体动画情境下的知识反转效应,包括实验2、实验3和实验4。实验2主要揭示利用动画与图片形式进行学习时存在的知识反转效应；实验3和实验4探寻动画学习过程中两种不同的呈现策略：播放控制和线索提示中存在的知识反转效应。研究三中包括实验5和实验6,分别从多媒体交互的两种主要表现形式：学习者控制和反馈中寻找其中存在的知识反转效应。对于6个实验研究具体说明如下。实验1在对已有认知负荷测量方法研究进行分析的基础上,采用实验法对于三种认知负荷主观评定方法进行进一步验证与分析。实验结果显示,难度评定主要反映内在认知负荷的差异；心理努力评定可以标示相关认知负荷的大小；可用性评定是外在认知负荷的测量指标。这三种主观评定方式作为后续5个实验研究中认知负荷的测量指标。实验2包括两个分实验。实验2a采用动作技能类知识(打领带)作为学习内容,比较不同知识水平学习者利用图片或动画学习这一内容的优势。结果显示,低知识水平学习者利用动画学习,操作性任务完成效果更好,对于已有一定知识的学习者,两种呈现形式的学习效果无显著差别,表现出知识反转效应基本特征。实验2b采用与实验2a相同的被试,学习内容为认知类知识(艾滋病病毒感染过程),比较低先前知识学习者和已有一定知识学习者分别利用图片和动画学习效果以及认知负荷的差异。结果表明,低知识学习者利用图片的学习效果好于动画学习,已有一定知识的学习者在两种表征形式下学习效果无显著差别。由此发现知识反转效应的存在。认知负荷测量结果表明,采用动画和图片两种方式学习产生的外在认知负荷的差异是影响学习结果差异的主要因素。实验2研究结果也表明动画与图片的有效性受到学习内容类型的影响。实验3探究动画学习过程中采用不同的播放控制方式是否会产生知识反转效应。通过对比不同知识水平学习者利用连续动画、暂停—播放简单控制动画和时间条控制动画三种形式的学习效果发现,低知识水平学习者利用简单控制动画和时间条控制动画的记忆成绩好于连续动画,但是迁移成绩无显著差别。对于已有一定知识的学习者,三种呈现方式的记忆效果没有显著差别,利用时间条控制动画学习的迁移成绩最好。认知负荷测量结果表明不同动画呈现方式造成的外在认知负荷差异是影响记忆效果差异的主要因素。实验4分析动画学习过程中线索提示是否对于不同知识水平学习者都会产生积极影响。结果表明,线索提示对于低知识水平学习者更加有效,能够引导学习者自下而上的知觉过程,但是对于已有一定知识的学习者作用并不明显,表现出知识反转效应的基本特征。认知负荷主观评定结果显示有无线索提示会对外在认知负荷产生影响,由此对于学习效果发生作用。实验5探究不同的学习者控制类型：无控制、信息传递控制、表征方式控制和内容控制与学习者的知识水平之间的交互作用,发现了知识反转效应的存在。结果显示,信息传递和表征方式控制作为低水平的控制方式,对于低知识水平学习者来说,能够降低外在认知负荷水平,提高其记忆成绩。内容控制作为一种高水平控制方式,对已有一定知识的学习者来说,会促进其知识建构,增加相关认知负荷,促进迁移成绩的改善。根据认知负荷测量结果,外在认知负荷是控制类型对于记忆成绩影响的主要原因,相关认知负荷是控制类型对于迁移成绩产生影响的主要因素。实验6考察不同知识水平学习者适合的反馈类型。结果发现,低知识水平学习者在正确答案反馈和精细化反馈条件下的记忆效果远好于结果反馈和无反馈条件,同时精细化反馈条件迁移成绩要好于正确答案反馈、结果反馈和无反馈情况。已有一定知识的学习者在精细化反馈、正确答案反馈、结果反馈和无反馈条件下的学习效果差异不大,表现出知识反转效应的基本特征。第三部分为综合讨论与结论。在实证研究的基础上,结合其他研究的结论,对认知负荷的三种主观评定方式、动画和交互情境下存在的知识反转效应等进行整合和归纳。综合讨论中重点对于知识反转效应的产生原因进行深入探讨,认为在产生知识反转效应的多媒体学习呈现方式中,学习者可能会经历认知过载、冗余效应或认知空载三种认知过程。认知过载与冗余效应造成外在认知负荷的增加,认知空载会导致相关认知负荷的降低,都可能是知识反转效应产生的原因。论文最后对本研究的局限进行了反思和分析,并对未来研究提出展望。
【作者】赵立影；
【导师】吴庆麟；
【作者基本信息】华东师范大学，发展与教育心理学，2014，博士
【关键词】多媒体学习；知识反转效应；认知负荷；动画；交互；

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