时间接近效应的研究

正如多媒体学习的认知理论所认为的那样，同时呈现对应的解说和画面比继时呈现两者能使学习者学得更深入吗？还是就像信息传递论所认为的那样，继时呈现对应的解说和画面比同时呈现两者能使学生从一个多媒体呈现中获得更多的信息呢？

为了回答这个问题，我评述了八组实验的结果，将学习同时呈现材料的学生与学习继时呈现材料的学生进行了对比（Mayer & Anderson，1991，实验1，实验2a；Mayer & Anderson，1992，实验1，实验2；Mayer，Moreno，Boire & Vagge，1999，实验1，实验2；Mayer & Sims，1994，实验1，实验2）。在每一个测验中，我们都比较了接受同时呈现材料和接受继时呈现材料的学生的保持测验和／或迁移测验的成绩，其中，学习内容包括对闪电发生原理（Mayer等人，1994，实验2）、人类呼吸系统的工作原理（Mayer & Sims，1994，实验1）、汽车制动器的工作原理（Mayer & Anderson，1992，实验2；Mayer，Moreno，Boire & Vagge，1999，实验1；Mayer & Sims，1994，实验2）以及打气筒的工作原理（Mayer & Anderson，1991，实验1，实验2a；Mayer & Anderson，1992，实验1）的科学解释。所有的实验都是在基于计算机的环境下呈现动画和解说，所有学生接受的测验都和前面章节所述的保持测验和迁移测验一样。根据信息传递论，继时呈现比同时呈现能使学生学得更好；而多媒体学习的认知理论则做出了与此相反的预测。

图表6.2给出了在五组独立的实验研究中，同时呈现组与继时呈现组在保持测验上的平均成绩。在五组实验比较中，有三组是同时呈现组比继时呈现组回忆出科学解释的更多步骤。因此，对我们称之为学习保持中的时间接近效应我们获得的是不完全一致的研究结果，其中时间接近效应就是当对应的动画和解说片段在时间呈现上接近时（即尽可能的在时间上彼此接近）比二者在呈现时相隔了很长一段时间能使学生学得更好。（也就是，当对应的动画和解说片段在时间呈现上接近时即尽可能地在时间上彼此接近，比两者在呈现时相隔了很长一段时间能使学生学得更好。）简言之，对学习保持中的时间接近效应我们发现的只是不完全一致的研究结果，因为五组实验比较中只有三组反映了学习同时呈现对应的言语和视觉材料的学生比学习继时呈现两种材料的学生回忆出更多的相关言语材料的内容。图表6.3显示出效果量的方向是不一致的，从－0.43到＋1.53都有，中值为0.03。与此相似，百分比增益率的方向也不一致，从－12％到＋62％，增益率中值为0。根据中值，我得出结论，在学习保持中没有明显的时间接近效应。

图表6.2　学习保持中的时间接近效应：对应的语词和画面同时呈现（黑色柱状）比继时呈现（白色柱状）时的学习保持成绩好。

图表6.3　学习保持中的时间接近效应：结果汇总

为什么我们在学习保持中没有发现时间接近效应呢？在同时呈现组中，学生能更深刻地理解学习材料，这可以帮助他们记住更多重要的学习内容。然而，在继时呈现组中，学生能够在没有其他任何干扰的条件下听到解说，这可以帮助他们进行侧重于文字记忆的学习保持测验。也许就是同时呈现和继时呈现两种学习方式各具有的优势抵消了它们彼此的学习效果的差异，导致没有显示出时间接近效应。关于哪些条件导致同时呈现比继时呈现的保持测验成绩更好，这需要进一步的研究。

我们的研究主要关注的是问题解决的迁移测验，因为它测量的是学习者对呈现材料的理解程度。图表6.4给出了在所有八组不同的实验比较中，同时呈现组和继时呈现组迁移测验的平均成绩。如你所见，在所有八组实验中都是接受同时呈现对应的动画和解说片段的学生比接受继时呈现同样片段的学生产生了更多的问题解决方案。我们称之为学习迁移中的时间接近效应，因为当对应的动画和解说部分在时间上接近呈现（即它们尽可能在时间上同时呈现）比对应的动画和解说部分在时间上分开呈现时，学生学习得更深入。

图表6.4　学习迁移中的时间接近效应：对应的语词和画面同时呈现（黑色柱状）比继时呈现（白色柱状）时的迁移成绩好

图表6.5表明，八组实验中的效果量较大且完全一致，其中值为1.30，这意味着接受同时呈现材料的学生在问题解决式的迁移测验中比接受继时呈现材料的学生多产生相当于1.30个标准差的解决方案。同样，图表6.5表明，所有八组实验比较中同时呈现组的增益率较大且完全一致，其中值为60％，这意味着同时呈现组比继时呈现组在问题解决迁移测验上平均多产生60％的解决方案。

图表6.5　学习保持中的时间接近效应：结果汇总

综上所述，实验中的时间接近效应明显支持了多媒体学习的认知理论而与信息传递理论不一致。

我和同事还进行了三个相关的实验比较（Mayer等，1999，实验1和实验2；Moreno & Mayer，1999，实验2），比较了学习小步子（small-segment）继时呈现材料的学生和学习同时呈现材料的学生的测验成绩。在小步子继时呈现中，一些学生先听一小段叙述一个主要步骤的解说，然后观看对应描绘该步骤的一小段动画，以此类推直至学习完16个片段（另一些学生则先观看一个主要步骤的动画然后听该步骤的解说，以此类推直至学习完所有16个片段）。

同时呈现的方式与前面介绍的实验相同。小步子继时呈现与前面实验中的继时呈现则不太一样。小步子继时呈现包含许多交替呈现的小段解说和小段动画（或解说在前或动画在前），而继时呈现中是呈现完了所有的解说之后再呈现全部动画（或顺序相反）。实质上，在前面的实验中的继时呈现是相继呈现大段的语词与画面材料，而在渐进性研究（follow-up studies）中的继时呈现是交替呈现小段的语词与画面材料。图表6.6总结出了前面实验中用的“大步子呈现”C（图上部）和渐进性研究中用的“小步子呈现”（图下部）。

图表6.6　解说和动画继时呈现的方式：（A）大步子（上部的画面）（B）小步子（下部的画面）注：N1 - N16指16个解说片段；A1 - A16指16个动画片段

我们设计小步子继时呈现是为了用一种新的方法来检验多媒体学习的信息传递理论和认知理论。根据信息传递理论，如前面的研究中介绍的一样，小步子继时呈现比同时呈现会使学生测验成绩更好。在小步子继时呈现的学习环境中，学生对同一材料接触了两次——先是言语形式紧跟着视觉形式（或者顺序相反）。另外在小步子继时呈现组的学生比在同时呈现组的学生学习时间多了一倍。

对比之下，根据多媒体学习的认知理论，则要考虑在学习者的信息加工过程中发生了什么。在小步子继时呈现组中，学习者能够在工作记忆中同时持有对同一步骤的言语叙述和视觉描绘，因此使学习者可以在心理上整合了对应的视觉和言语材料。这样做并没有超出工作记忆的容量限制，因为每一次呈现的片段都很短小，所以学习者可以顺利地进行有意义学习。这种呈现与前面实验中将整个解说放在所有动画之前（或之后）的大步子继时呈现明显不一样。在大步子继时呈现中，对应的言语和视觉表征不太可能同时处于工作记忆中。简而言之，小步子继时呈现和同时呈现一样使学生产生了主动的认知加工活动，所以多媒体学习的认知理论预测，在同时呈现组和小步子继时呈现组之间不会产生学习差异。

图表6.7汇总了三组实验中每个实验的同时呈现组和小步子继时呈现组在保持测验中的成绩。可以看到，学习保持的时间接近效应不明显，那就是说，同时呈现动画和解说与小步子继时呈现的学习保持成绩实质上是相同的。图表6.8中给出的效果量和增益率都很小，效果量的中值为0.03，增益率的中值为1％。也就是说，同时呈现组只比小步子继时呈现组平均只多记住了相当于0.03个标准差的学习内容，或者说同时呈现组只比小步子继时呈现组多记住了1％的学习内容。根据这些测验的统计结果，我们可以得出结论：两组之间的差异小到可以忽略不记。这证实了多媒体学习认知理论对两组之间没有大的差异的预测。

图表6.7　小步子呈现中，不存在学习保持的时间接近效应：对应的小段语词和画面同时呈现（黑色柱状）和继时呈现（白色柱状）在学习保持成绩上没有差异。

图表6.8　小步子呈现中不存在学习保持的时间接近效应：结果汇总

图表6.9汇总了三组实验中每组实验的同时呈现组和小步子继时呈现组在迁移测验中的成绩。和保持测验的结果相似，学习迁移的时间接近效应并不明显：同时呈现与小步子继时呈现动画和解说的学习迁移成绩实质上是相同的。图表6.10中给出的效果量和增益率都很小，效果量的中值为0.12，增益率的中值为5％。也就是说，同时呈现组在问题解决迁移测验中只比小步子继时呈现组多生成相当于0.12个标准差的解决方案，或者说同时呈现组只比小步子继时呈现组多生成5％的解决方案。我认为差异可以忽略不记，这证实了两者的学习迁移成绩没有大的差异的预测。结果支持了多媒体学习认知理论，而与信息传递论不一致。

图表6.9　小步子呈现中，不存在学习迁移的时间接近效应：对应的小段语词和画面同时呈现（黑色柱状）和继时呈现（白色柱状）在学习迁移成绩上没有差异

图表6.10　小步子呈现中不存在学习迁移的时间接近效应：结果汇总

关于时间接近的研究最早起源于巴格特（Baggett）和她的同事的经典研究（Baggett, 1984、1989; Baggett & Ehrenfeucht, 1983），其中要求学生观看有配音的电影。电影的内容是介绍如何使用名叫Fischer Technik 50的类似于Lego系统的组合工具箱，配音解说则采用言语方式介绍该组合工具箱。对一部分学生，对应的声音和图像同时呈现（就如同我们的同时呈现组一样），对另一部分学生，声音比对应的视觉材料要分别提前或推迟呈现7秒、14秒和21秒（类似于我们的继时呈现组）。在电影结束后，要测试学生对组合工具箱中器件名称的记忆。具体地说，就是在每一个测验项目中，呈现一个器件，要求被试写下对应的名称。在测验中那些接受同时呈现的学生比其他几组接受继时呈现的学生成绩更好，而那些观看视觉材料和言语材料相隔14秒和21秒呈现的学生成绩特别差。这种规律性反映了时间接近效应。本章介绍的研究在三方面扩展了巴格特的经典研究：1．采用测验的目的是测量理解程度而不只是单独的学习保持程度；2．采用能提供因果解释的多媒体材料而不只是非概念联系的描述；3．把同时呈现和继时呈现进行比较而不只是把声音和画面不同步的程度进行比较。

其他一些研究者用注意分离效应（split-attention effect）来代表学习者必须加工不同来源信息的任何一种情形，特别是把时间接近效应叫做“注意分离的时间样例”（temporal example of split attention）（Mousavi, Low & Sweller, 1995, p. 320）。我倾向于把注意分离的各种形式区分开，因为这样可以更直接地把它们转化成清晰的多媒体设计原则。所以在本书中，我用不同的章节来分别介绍空间接近效应、时间接近效应和通道效应，所有这些都可看成是注意分离的不同形式。