初中科学中多媒体技术应用研究探讨外文翻译资料

杭 州 师 范 大 学

本科生毕业设计（论文）文献翻译

论文题目： 初中科学中多媒体技术应用研究探讨

多媒体学习的模式原则适用于科学课堂吗？

Egbert G. Harskamp , Richard E. Mayer, Cor Suhre

摘要：这项研究表明，这个模式原则适用于在学校设置的常规科学课的多媒体学习。在第一场实地这项研究表明，形式原则适用于在学校设置的常规科学课多媒体学习。在第一场实地试验中，27名荷兰中学生（16岁至17岁）自学了一个基于网络的生物多媒体课程。通过插图和解说学习课程的学生在随后的迁移测试中比通过插图和屏幕文本学习的学生表现得更好。在第二场实验中，55名荷兰中学在校学生（16岁至17岁）接受了类似的多媒体课程，允许更多的自我调节，并要求学生记录学习的时间。插图和解说小组在随后的迁移测试中胜过插图和文本小组并且所需的学习时间更少。研究了学习时间与学习模式原则对考试后分数的反映后，测试多媒体学习认知理论稳健性的意义得到了讨论。

关键词：多媒体理论;形式; 指导和学习; 课堂教学

多媒体学习发生在学生从文字和图片中学习时，例如从一系列叙述性插图或一系列带注释的插图中学习。 Mayer基于成人参与者的实验室设置研究，描述了基于多媒体教学设计的研究原则。 例如，模式原则指出人们通过图形和叙述比通过图形和屏幕文本学得更好。 因此，建议图形伴随叙述而不是同屏幕文本。

对模式原则的一些研究的严重批评是，它不是基于真实课堂环境中的多媒体教学，例如K-12学校学生在他们的教室中学习教材。事实上，Mayer报道的几乎所有支持模式原则的研究都来自心理学实验室的良好对照实验，这些实验涉及从一个学科池中招募的大学生。然而，Sweller及其同事的一些研究发生在教育环境中。例如Mousavi，Low和Sweller（1995）

调查了中学生几何学工作示例的模式影响，Tindall-Ford，Chandler和Sweller（1997）参与了工业培训项目中成人学习中工作示例的研究。在那些研究中，学生们被单独对待，而不是像在正规学校中一样，在小组中进行对待。还需要进一步的研究来确定模式原则是否适用于K-12班的学校学生。例如，Rieber（2005年，第551页）表示了将实验室研究应用于真实学校教室的怀疑态度：“将教育多媒体研究的结果推广展示到学校和工作场所的学习需要谨慎。“如果设计原则可以在受控的实验室环境中演示，但不能在学生真实的学校环境中演示，它们对于教育的实用价值以及它们对于多媒体学习的理论价值是有限的。

目前的一组实验通过研究模态原理是否适用于真正的K-12学习环境的方式来解决这一批评：学校学生在科学课堂内进行学习。 特别是，我们研究中学生在他们学校的网络多媒体课程中学习生物学概念。 对于一些学生来说，科学课包含一系列带有叙述的插图，而对于其他学生来说，科学课则包含一系列带有屏幕文本的插图。 我们的目标是确定叙述在促进科学学习方面是比屏幕文本更有效的条件，以及更一般地说，多媒体设计原则适用于K-12学习环境的条件。

我们基于多媒体学习认知理论（Mayer，2001,2005a）和认知负荷理论（Paas，Tuovinen，Tabbers，＆Van Gerven，2003; Sweller，1999,2005）的元素分析多媒体学习，学习者有单独的渠道来处理听觉/语言材料和视觉/图像材料（即双通道假设），学习者只能在任何一个时间在每个通道处理有限数量的材料（即有限容量假设），而且当学习者在学习过程中进行主动认知处理时，会发生有意义的学习，包括关注相关的视觉和语言材料，将所选材料精心组织成一个连贯的表示，并将传入的材料与现有知识（即主动学习假设）相结合。虽然学习者的认知能力有限，但认知负荷有三个主要来源：无关处理，即与教学目标无关的认知处理，取决于材料的呈现方式;内在的（或基本的）处理，其涉及基本的认知处理，例如关注相关材料并且取决于将要学习的材料的难度;和密切（或生成）处理，其中涉及更深入的认知处理，如组织和整合（Paas等，2003）。当材料以最小化外部负荷的方式呈现时，学习者可以将认知能力投入到内在和密切加工中。正如良好的保留性能和良好的传输性能所表明的，其结果是深度学习。当材料以施加适度外部负荷的方式呈现时，学习者可以将一些认知能力用于无关处理，一些用于内在处理，但很少或不用于一般处理。其结果是死记硬背，正如良好的保留性能和差的转移性能所表明的那样。当材料呈现出沉重的外部负荷时，学习者必须将大部分认知能力分配给外部处理，从而导致没有保留和传递性能差的学习数据。 Mayer（2001年，2005年a），Sweller（1999年）和Low和Sweller（2005年）介绍了支持这些理论假设的研究成果。

认知理论（我们用它来指代多媒体学习的认知理论和认知负荷理论）对情态效应做出了两个预测。首先，插图和解说小组在插图和文本组中的转换测试中应该有更好的表现效果。其次，当学生时间有限时，这种情态效应应该很强。教师节奏的演讲中的情况就是如此，文本组的时间与叙述组的时间相同。然而，在学生节奏的演讲中，学生可能需要花费额外的时间以自己的节奏来审核材料。通过这种方式，学生将减少信息呈现方式带来的无关认知负担。通过回顾，学习者将了解演示中的信息元素，并将外部负载降到最低，学习者可以将认知能力投入到内在和密切的处理中。结果将是模式效果不会出现。

Tabbers，Martens和Van Merrienboer（2004）为这一预测提供了初步支持。在一个学生节奏的环境中，他们没有发现有利于叙事小组的形式效应，反而有利于文本小组。然而，由于音频片段的下载速度缓慢，解说小组花费了更多时间来处理信息（Tabbers等，2004）。这可能影响了他们的注意力控制和干扰双重处理信息。 Mousavi等人（1995）在他们的第一个实验中表明，当学生有机会以自己的速度学习实例时，叙述条件下的学生花费更多时间学习，可能是因为他们从头到尾都遵循着叙述。文本条件下的学生花费的时间更少，可能是因为他们的阅读速度比听文章要快。如果不这样做，两组中的大多数学生都没有重复这些实例。在测试阶段，叙述组的学生可以比文本组中的学生更快地解决问题。然而，在Mousavi等人的第二个实验中。 （1995），当学习时间的差异被控制的模态效应仍然存在。这些研究表明，在学校里，不同形式的教学会对学习产生不同的影响。但是，在分析模态效应时，应该考虑到学生之间学习时间的差异。 Westelinck，Valcke，De Craene和Kirschner（2005）也得出了这一结论，他没有成功试图在学生节奏条件下测试社会科学领域的多媒体效应。Harnischfeger和Wiley（1985）以及Reeves和Reeves（1997）是近二十年来众多教育研究人员中的一员，他们指出了传统和网络学习的教学质量与时间紧密相关的重要性。

2.实验1

实验1的主要目的是确定模式效果是否可以在真实的学校环境中产生。为了实现这一目标，我们比较了在多媒体课程中学习生物材料的高中学生的学习成果，其中一系列时间节奏插图与对话叙述或并行印刷文本一起呈现。这些材料包括一个没有问题或反馈的演示文稿。我们没有记录学生花费的时间。根据认知理论，插图和解说小组应该优于插图和文本小组，特别是在转换测试中。这第一项研究探讨了可能的影响。

2.1．方法

2.1.1．参与者和设计

参加者有来自荷兰中学（16-17岁）四年级的27名正在接受生物学课程的学生。学生不熟悉课程的主题（动物行为），并熟悉使用计算机。插图和解说小组中有13名学生，插图和文字小组中有14名学生。

2.1.2．材料和设备

这些材料包括预先测试，多媒体课程和后期测试。预先测试是一本包含20个多项选择题的小册子，基于学生分配的生物教科书中以前涵盖的材料。预测试的克朗巴赫alpha;为0.65，表明预测试的内部可靠性是可以接受的。

插图和文字课包括五个关于动物行为的网页，包括以下主题：（a）什么是行为？（b）行为如何发生？（c）什么是行为学？（d）什么是ethogram？和（e）制定治疗方案的议定书。每个主题都由先行组织者介绍关键术语和关于该主题的说明。每个主题都包含一组连续的插图，每个插图的左侧都会显示文字。序列中每个带注释的插图的时间与旁白条件中的相同，并由Java脚本控制。图1显示了第二个主题（“行为如何发生？”）的插图和文字，它解释了动物对声音的反应。插图和文字解释了一个过程中的步骤，并为学生提供了一个新课题。我们假设将文本与图片结合起来呈现一些冗余信息时会出现多媒体效果。研究研究表明，用照片显示文本中的概念的文本将比没有图片的文本记忆得更好（参见Anglin，Towers和Levin，1996，对研究的回顾）。 Mayer（2001）解释说，关于具体概念（例如照明）的口语词汇和图片在大脑不同部分（双重代码理论）中被并行处理，并且这些单独的信​​息模式在相互重叠的信息的基础上被整合。为了整合成功，单词应该指出图片最重要的特征，并解释所描述的概念之间的关系。

在我们的介绍中，我们用动物行为和词汇的具体概念来解释动物行为阶段之间的关系。学生可以随意重复一系列带注释的插图，直到他或她决定继续下一个主题。

图1.实验1中的一部分课程.

插图和旁白版本是相同的，只是通过头戴式电话以口头形式呈现这些词。 在用叙述替换文本时，学生将使用两个频道（视频和音频）而不是一个频道（视频）来处理演示文稿中的信息。 这将减少信息任务的外部负载（Mayer，2001）。 每张照片的展示时间与插图和文字版本相同，每张照片附带的文字以照片的形式呈现。 在这种情况下，学生们在下一次演讲前也可以自由地重复演示。

后测包括一本包含19个选择题的小册子。 十个项目是直接从课程中获取的实际问题（保留测试），例如：

我们通过行为了解什么？

（A）动物或人类的一切行为

（B）动物对刺激的反应

（C）动物或人类的所有明显行为

（D）获得的动物或人类的一切行为

九个项目是应用程序问题，需要使用课程材料（转换测试），例如：哪个示例没有描述行为？

（A）男孩看着女孩时脸红了

（B）从树上掉下一片叶子

（C）马的嘶鸣

（D）冷汗中爆发

Cronbachs后测试的alpha;为0.70，表明内部一致性水平可以接受。

这两个版本的演示文稿的网页都放在学校的服务器计算机上，以防止音频片段呈现延迟。音频文件是实时格式。该设备由连接到运行指导材料的内部学校网络的32个Windows XP计算机系统组成。每个计算机系统还为需要音频的学生提供耳机。

2.1.3．程序

实验发生在荷兰一所中学的两个不同的生物课上。第一堂课的学生在9点到10点30分之间进行了实验，第二堂课的学生随后进行了实验（上午1点到2点30分）。两个班的程序都是一样的。首先，学生在课堂上进行预测试（15分钟）。其次，学生被随机分配到两个条件，并去电脑教室。房间分为两部分。在一部分中，耳机被连接用于插图和解说条件，而在另一部分中，用于插图和文本条件的计算机被设置。在实验过程中，每个部分都有一名教师或一名助理研究员。第三，根据简短的指示，学生可以根据自己的需要花费尽可能多的时间，学生们开始他们的课程（预定时间为20分钟）。 11分钟后，每个学生都完成了。接下来，学生们参加了后期考试，没有时间限制。研究助理和老师注意到，实验按计划进行，学生独立工作，互不干扰。

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