多媒体学习的科学探索

贾义敏

【摘要】理查德•梅耶是国际著名的教育心理学家。文章回顾了他的学术生涯和贡献,评述了其在多媒体学习认知理论和多媒体信息设计等方面的创新研究和主要贡献,分析了其学术思想的局限,最后阐述了他的学术研究对中国教育技术研究的特殊意义。

【关键词】理查德•梅耶;教育技术;多媒体学习

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097(2009)11—0005—05

一 理查德•梅耶其人[1]

理查德•梅耶(Richard E. Mayer,也有译作理查德•迈耶)是美国当代著名教育心理学家、实验心理学家、国际多媒体学习的认知心理学研究的开拓者和学术领袖,现任美国加利福尼亚大学圣达巴巴拉分校心理系教授。

梅耶于1973年获密西根大学心理学博士学位, 1973-1975年以客座助理教授身份任职于印第安纳大学心理学系,1975年至今一直任教于加州大学圣巴巴拉分校。目前,他是美国教育研究协会学习与教学分会副主任,14本杂志(主要是教育心理学方面的杂志)的编委会成员。梅耶曾担任美国心理协会教育心理学分会主席、《教育心理学杂志》主编、《教学科学杂志》编辑、加州大学圣巴巴拉分校心理系主任等职务。2000年,他因在教育心理学的突出职业成就获得桑代克教育心理学终身成就奖,2008年获美国心理协会心理学应用于教育与培训的杰出贡献奖。梅耶对教育的热情不仅限于学术领域,还热衷于社会教育、公益性事业,自1981年起至今一直是加利福尼亚戈勒塔市学校委员会成员。

梅耶的研究兴趣主要在认知、教学与技术交叉点,关注多媒体学习和计算机支持的学习。他发表了390多篇论文及著作章节,其中包括23本书。《多媒体学习》(第二版,2009),《学习与教学》(第二版,2008),《E-learning与教学科学》(第二版,与R.Clark合著,2008)以及《多媒体学习剑桥手册》(主编,2005)在教育技术领域和多媒体设计与学习领域反响强烈。2003年发表在《当代教育心理学杂志》的一篇研究报告中,梅耶被认为是1997-2001年最富有创造力的教育心理学家、1991-2001年发表文章最多的研究人员。[2]

二 理查德•梅耶的学术思想简介

随着现代信息技术在教育领域的广泛应用,多媒体教学以其形象、直观的特点被认为可以促进学生的理解力和提升学生学习兴趣。人们如何在多媒体信息环境中进行学习?应该如何进行多媒体信息设计以帮助人们进行学习?梅耶教授和其同事对此进行了系统研究。其研究成果与学术观点对教育技术、数字化网络学习等领域都产生了重要影响。

1 多媒体学习的认知理论

在教育心理学研究中,梅耶认为有三种学习隐喻:学习是反应的增强,学习是知识的获得,学习是知识的建构。从学生学习结果的视角分析,学习可以分为无效学习(没有发生学习)、机械学习和有意义学习。梅耶认可的是知识建构的学习观,他提出作为知识建构的SOI模型(见图1)[3],认为有意义学习包含三个基本认知过程:(1)选择。它涉及对已经呈现信息的相关部分予以注意选择并将它们增添到短时记忆。当学习者通过眼睛和耳朵对进入的信息予以注意时,实际上就在选择将要进一步加工的信息。(2)组织。它涉及对短时记忆中的信息片断建立起一种内在联系。在建构内在联系时,学习者要做的是将已经选择的信息组织成一个有内在联系的整体。(3)整合。它涉及将在短时记忆中经组织的信息与从长时记忆中提取出来的已有相关知识之间建立起一种外部的联系。这一过程是“经过组织的信息与学习者记忆中已有的熟悉的知识结构联系起来”。

梅耶总结了多媒体概念的三种观点,一种是作为传播媒介的观点,即从技术的角度指各种传播设备;一种是信息呈现模式的观点,指用两种或两种以上的模式呈现材料,关注材料被表征和编码的方式(通过图像和语词来表征);一种是感觉通道的观点,主要是考虑到学习者的信息加工的活动,强调学习者接受外界材料时所用到的听觉和视觉等感觉接收器。梅耶认为派维奥(Paivio,1986)的双重编码理论和巴德利(Baddeley,1992)的工作记忆模型分别为后面两种观点提供了最好的理论和实验依据。[4]以此为基础,梅耶提出了多媒体学习的三个假设:(1)双通道假设(Dual channels):人类对听觉/语词材料和视觉/图像材料有不同的信息处理通道。(2)有限容量假设(Limited capacity):人们在同一时间,每一个通道中所能够加工处理的信息是非常有限的。(3)主动加工假设(Active processing):人们进行主动学习,即人们主动选择相关语词和图像信息,并且按照内在的心智结构组织这些材料,将其和他们已有的先前知识整合在一起。[5]

在学习和总结信息加工认知理论和相关研究的基础上,依据SOI认知模型和多媒体学习假设,梅耶提出了多媒体学习的认知理论。该理论揭示了多媒体学习的认知过程,即多媒体学习是从所呈现的文本或叙述中选择相关语词、或从所呈现的画面中选择相关图像,并将所选择的文字组织成连贯清晰的语言心理表征(或者将图像组织成图像表征),进而将言语模型、图像模型与先前知识进行整合,认知过程模型如图所示[6](如图2)。

2 多媒体信息的设计原则

如何呈现和表征多媒体信息以便能够更好地帮助人们理解与认知是梅耶的另一个研究兴趣。梅耶在访谈中提到“我在研究如何应用图示化表征——计算机图形、动画和图表——帮助人们学习。在这个新的领域我们已经有了许多有趣的发现。”[7]梅耶认为多媒体信息设计应该以学习者为中心,因为“考虑了人类大脑运行机制的多媒体教学信息设计更能够引发有意义的学习”[8]。多媒体教学信息的设计不仅要考虑如何呈现信息,更应考虑如何引导认知![9]为此,他和同事做了100多项实验。通过对实验研究结果的分析比较,结合多媒体学习的认知理论,梅耶提出了建立在研究基础上的多媒体教学信息设计原则(如表1)[10],为设计有效的多媒体在线学习环境提供了科学基础。

在以上原则中,其中一致性原则、强调原则、冗余原则、空间接近和时间接近等五项原则是用来减少外部认知加工负荷的(即减少同实现教学目标无关的认知加工)。分割原则、预训练原则和双通道原则是监控内部认知加工的(即保证同教学目标达成息息相关的基本加工过程)。个性化原则和声音原则是通过社会交往线索促进生成加工(即通过深入理解和反思性认知加工来达成教学目标)。

3 教育技术理论和实践的研究

作为教育心理学家、认知心理学家的梅耶自1980年代以来一直关注基于网络、多媒体环境下人是如何学习的研究。这些研究为教育技术学尤其教学设计的发展提供了详实科学研究的基础。梅耶认为,在过去30年间,教育技术领域在技术和教学科学的先进性方面都发生了很大的变化。Internet的发展向人们提供了可以获取各种信息——视觉信息和听觉信息形式——的强大资源。在教学科学方面,开始积累基于研究的多媒体教学设计原则。[11]但是,教育技术领域中有许多没有经过检验(也许是不可能检验的)的理论、框架和模式。还有许多只是依据实践者的经验知识、开发项目的报告、趣闻轶事和所谓“最佳实践”所提供的证明等得来的设计原理。教育技术学的研究领域应该继续向着科学化前进, 使得理论能够依据数据得以检验。[12]

梅耶认为教育技术领域一直关注媒体技术,包括各种前沿的教学技术,但教学应该以学习者为中心而不是以技术为中心。教学时应该先考虑人是如何学习的,然后再考虑如何用技术的手段促进学习。即应“为意义建构学习设计教学”。因为媒体不能够引发学习,相反,是教学方法引发了学习!有关教学设计的研究发现呈现(表征)媒体不能够产生学习,但是呈现的方式会影响学习。[13]教学设计工作者的任务就是创设学习环境减少学习者的额外的处理(与学习目标无关的认知处理过程),管理内部处理(表达关键因素和关系所需的认知过程),促进产生式处理(材料与已有的知识进行整合和再组织的深度认知过程)。[14]

梅耶不仅在多媒体学习的认知理论与设计原则方面为教育技术领域的多媒体学习环境设计提供了理论基础和研究证据,而且还做了大量的实践工作。他经常与商业、工业、政府以及其他部门的人士接触,用他自己的话说就是“我时刻听从那些开发教育游戏的人的召唤,听从那些刚刚步入软件公司的人的召唤”。 [15]一方面能够推广其研究成果、让自己所学的东西有它的应用价值;另一方面,也能够及时发现教育技术实践中的问题。受到国家科学基金、海军研究署、Mellon 基金会的资助,梅耶正在从事的研究项目主要有:在基于计算机的数学和科学课程中,学习者在在线导师指导下是如何学习的;将个性反应系统等技术应用于大学教学中的效果研究,以期了解教学游戏的哪些特征影响深度学习,玩计算机游戏的学习结果如何,屏幕教学代理的手势与声音对学习者的学习产生何种影响等。所有的这些研究项目均是为了一个目标——即构建基于研究的教学原则![16]

三 理查德•梅耶的学术思想评析

1 理查德•梅耶学术思想的解读与重构

梅耶认为教育心理学研究要兼顾理论(比如学习科学)和实践(设计教学)两个方面[17]。他一直关注在课堂学习与教学中人是如何学习的。在1980年代后期,由于他们“先行组织者”的研究课题受到鼓励,开始了多媒体环境下的认知研究。近20年来,梅耶的研究兴趣主要集中在认知(人如何学习)、教学(如何帮助人学习)和技术(如何设计多媒体图示帮助人学习)之间建立起联系。他多次提到“在我的教育心理学职业生涯中,已经实现了几个相互关联的目标”,“以往10 至20 年来,我一直努力在多媒体学习研究领域中实现这些目标。首先,我努力构建了一个有实证检验的多媒体学习认知理论,特别是关于从语词和画面中进行意义学习的认知加工过程。其次,我努力发现基于研究的多媒体学习环境的设计原则,这些原则与多媒体学习的认知理论和研究证据相一致。第三,我努力想向大家表明,教育中的理论问题和实践问题能够通过搜集相关的实验研究数据得以回答。”[18]从这三个目标中可以看出梅耶学术思想和研究实践的组织框架。

梅耶早期关注“先行组织者”、“有意义学习认知过程”方面的研究。他认为“学习是知识建构”;有意义的学习包括选择信息、组织相关信息以及将其与原有知识结构整合三个认知过程;教学是为了促进有意义的建构。这些观点为其多媒体学习研究提供了坚实的基础,并贯穿他的整个学术研究工作。关于梅耶的几个研究主题之间的关系,在笔者对梅耶的访谈中,他提到将教育研究科学化的思想一直是他学术研究的追求目标。“多媒体学习的认知理论是基础,它产生了基于研究证据的、与人如何学习相一致的多媒体信息设计原则”,梅耶还参与了布鲁姆教育目标分类学认知领域目标的修订工作,对其实验研究中的教学信息设计和学习结果的检测起指导作用。

2理查德•梅耶学术研究的贡献

梅耶在多媒体学习领域所进行的研究及取得的研究成果对夯实教育技术理论基础、丰富教育技术实践所产生的影响有目共睹。除此之外,他独特的研究领域和研究特色也为教育技术学的发展产生了贡献。

(1) 梅耶的研究促进了教育技术学与教育心理学的联姻。

梅耶提出,心理学和教育学的关系在20世纪借助三个词汇在发展:一个单向路径是从心理学向教育学方向发展,心理学被视为创建学习理论,教育学被看做是这些理论的应用;一个是对教育学和心理学来说是死胡同的路径,就是心理学关注的是非教育问题,而教育学关注的主要是实践中的问题;一个是心理学和教育学双向发展的路径,两个学科相互工作、相互受益。两个学科应该开展更多的对话。

梅耶认为,尽管教育技术领域在近30年有了巨大的发展,但当前教育技术领域,尤其在线教学很多是依据设计者的具体经验来提供的,缺乏科学的实证研究。而教育心理学研究领域可以对设计在线教学作出一定的贡献。[19]因为教育心理学探讨真实情境中的人类学习,在如何帮助学生阅读、协作、思考并解决问题、成长为有效的学习者等方面提供了科学依据和基本原理,深化和扩展了人类学习的理论。在教育学与心理学的双向互动中,实践中的教育问题可以为教育心理学提供丰富的研究问题的资源,而其重视研究过程中科学研究方法和理论的应用特点又可以促进教育的科学化[20]。在现实中,梅耶所做的多媒体学习研究工作就秉承和践行了这种思想,为教育学与心理学的双向发展路径进行了有益的探索,促进了教育心理学学科发展和教育研究的科学化。

(2) 强调科学证据,追求教育研究的科学化

在梅耶的学术论著和访谈中,给人印象最深的就是以证据说话、以事实说话,将教育建立在科学研究、科学依据之上。梅耶非常重视教育研究的科学性,认为教育研究者背离科学是犯了一个很严重的错误。将提倡定性研究方法与降低教育研究的科学性运动联系在一起也是一种误导和不聪明的做法。如果不坚持教育研究的科学性,将会减缓教育理论的前进步伐,也将会影响到教育的声誉。[21]故而,他作了大量的教育实验。在他的学术文章中,不仅提出了许多发人深省的观点和理念,更为读者提供了翔实、丰富的研究成果,并从中提炼出非常实用的多媒体信息设计原则,言之有据,彰显了其深厚的教育心理学功底和严谨、务实的研究特色。

此外,拥有认知心理学的学科背景,梅耶非常重视教育实验研究,重视“用数据说话、用证据说话”。他认为“在线教学中,基于证据的文章才是令人信服的。”[22]“我们在阅读一篇教育技术学的论文时,首先要问的问题是:证据在哪里?”“教育技术学的研究领域应该继续向着科学化前进,使得理论能够依据数据得以检验。”[23]这种科学理性的态度是目前教育技术研究所欠缺和不足的。科学实证研究方法为教育技术发展提供了很好的方法论参考。

3理查德•梅耶学术思想的局限

世界上每一种新的传播媒体的出现都为学习与教育提供了新的可能,媒体研究与教学应用一直以来是教育技术领域所关注的一个核心问题。迈耶的研究可以说是认知心理学视角下以图像和语词呈现信息为主的多媒体学习研究的代表。其多媒体学习的认知模型和多媒体信息设计原则较系统地关注了如何设计视觉和听觉多媒体信息以促进有意义学习,并力图以实证研究的方式来探讨多媒体对学习的影响。对多媒体学习、教育技术理论与实践的发展起到了指导和促进作用。但是我们也注意到,其多媒体理论也存在局限,如对学习的研究主要集中在记忆和迁移方面;对问题解决、复杂知识的学习研究还不够;没有将动机、意志考虑进去[24];没有考虑学习内容的特征和学习者的学习风格等因素;[25]没有考虑多媒体学习的情境问题。[26]强调实验研究,强调数据和证据,但研究主要是基于实验场景开展,对复杂真实情境下的学习研究还不够。其实,所有的这些问题也是第二代多媒体学习研究的局限,是未来多媒体学习研究所关注的问题。

四 理查德•梅耶学术思想研究的启示

1 对中国教育技术发展的启示

伴随着我国教育信息化进程的演进,多媒体在各级各类教育中的运用已经相当普遍,但基于多媒体进行有效学习的科学研究却明显不足。笔者查阅了国内介绍多媒体学习环境设计的文献,发现除国外研究成果的介绍外,其中绝大部分是基于教学原理推导出来的原则、或者是基于作者经验提出来的泛泛的教学设计原则,缺乏科学实证的研究。梅耶在多媒体领域所取得的研究成果不仅为我们信息化教学的发展提供了可供借鉴和引用的理论基础,更重要的是,他对教育研究科学化的追求和严谨的科学研究态度值得我国教育技术界同仁学习和效仿。

2 对教育技术学界年轻学者的启示

关于教育技术学界和教育心理学界的年轻学子,梅耶都曾提出过非常良好的建议。梅耶认为成功地开展一项研究需要三部分:选择确定一个研究问题、设计一套可行的研究方法、制定一个综合的研究计划。[27]其中,找到一个自己感兴趣的问题是非常重要的。在调查文献研究进展的过程中,要关注有坚实研究基础的发现和观点,而非那些有关未来发展的宏大的言论和观点。此外,梅耶还建议年轻人要主动寻找能够可获得良好科学研究素养锻炼的学习环境。他认为虽然定性研究和发现研究在我们领域中很有应用价值,但还需要培养能够设计、解释定量研究和实验研究的能力。因为在教育技术研究中,严格的实验还是一项非常好的方法。[28]他认为强烈的好奇心,宽广的领域知识、良好的科学研究素养是年轻人成为一个学术研究共同体成员所必须具备的要素。

五 结语

“在理论建设方面, 我的主要目标一直是理解如何帮助人去学习;在实践应用方面, 我的主要目标一直是开发基于研究的教学设计原理;在学科发展方面, 我的主要目标一直是探究研究证据在检验教育理论中的价值。”[29]这是梅耶对自己研究工作的总结,从中可以看出其学术追求和他各种研究工作的有机结合框架。将教育技术与教育心理学(学习科学)二者密切结合,实践中的教育问题做为一种丰富的研究问题资源,教育心理学家重视教育问题研究过程中科学研究方法和理论的应用的特点又可以促进教育的科学化。梅耶的研究可以说“为教育技术和学习科学的双向互动、协调发展”树立了成功联姻典范。

作为第二代多媒体学习研究的典型代表,梅耶多媒体学习认知理论、基于研究的教学设计原则等研究成果对于我国信息化教学的推进具有积极的借鉴意义!其追求教育研究科学化的思想也是我们教育技术界所欠缺和亟需的!

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