学习者已有知识经验的作用

根据前面章节所述的原则，制作设计良好的多媒体信息是有可能的。如图表2.1中，基于书本环境呈现的教学信息是彼此接近的（如对应的语词和画面相互是接近的）和连贯一致的（如不必要的语词和画面被排除）。总之，这样的信息是由带注解的插图组成，它们协调而简洁。在图表2.2中基于计算机环境的呈现中，信息是彼此接近的（如对应的语词和画面是同时呈现的），连贯一致的（如剔除不必要的语词和画面），通道有效的（如语词以解说形式呈现）和非冗余的（如语词不以与解说内容相同的屏幕文本形式呈现）。总之，这样的教学信息由带解说的动画组成，它们协调而简洁。

图表10.1　气象学问卷

从第四章到第九章，我们已经看到应用这些基本设计原则常常使学生记住更多重要的概念性信息和形成更多的问题解决方法。本章的目的就是确定改进后的多媒体信息设计是否使某类学习者较之其他学习者受益更多。在本节中，我关注学习者已有知识经验的作用，尤其是学习者与所学习课的内容有关的某一领域的知识经验。

举例来说，请完成图表10.1的问卷。对问卷中的上面部分，在符合你自身情况的项目旁边打勾；对下面部分，在代表你所具有的气象学知识水平的项目旁边打勾。

这个小问卷的目的是为了对你的气象学知识进行一次快速而简单的评估。问卷的计分方法是：对问卷上半部分你选中一个项目就记1分，然后根据你的知识水平再加1到5分（“很少”加1分和“非常好”加5分）。假如你的总得分没超过6分，在我们的有关闪电一课研究中你将被认为是低知识水平的学习者；假如你的总得分是7分或更多，在闪电一课中你将被认为是高知识水平的学习者。

图表10.2是我们用于评估学生汽车机械知识（用于制动器一课）的类似问卷，图表10.3是我们用于评估家庭修理知识（用于打气管一课）的问卷。这些问卷记分方法与气象学问卷相似。你可以看到，我们的目的是对一个人在某一个特定的领域所拥有的知识进行大致的测量——例如闪电一课中测量学习者的气象知识（图表10.1），制动器一课中测量学习者的汽车机械知识（图表10.2）和打气筒一课中测量学习者的家庭修理知识（图表10.3）。因此，当我谈论学习者已有的知识经验时，我指的是学习者具有的知识和对与该课主题相关的特定情境的熟悉性。这可以称作领域特异性知识（domain-specific knowledge），因为它是一组关于特定情境的知识。

图表10.2　机械学问卷

图表10.3　家庭修理问卷

先前的知识经验——也就是，学习者带入到学习任务中的领域特异性知识——的作用在学习研究中有一段悠久而重要的历史，尤其是在文本学习中（Bransford，Brown，& Cocking，1999；Lambert & McCombs，1998；Mayer，1999c）。关于阅读理解的研究表明学习者从一段文章的阅读中所学习的知识既依赖段落所包含的信息又依赖阅读者已有的知识经验。知识水平高的阅读者比知识水平低的学习者常常从段落中记住更多的材料；更为特别的是，知识水平高的阅读者比知识水平低的阅读者在回忆的口头记录中含有更多高水平的概念理解和逻辑推理。此外，将不同知识带入阅读理解任务的学生可能产生出不同的学习结果。尤其是学生倾向于回忆出和他们已有知识经验相关的材料，而容易忘记与他们已有知识经验无关的材料。

在多媒体学习中学习者已有的知识经验所起的作用是什么？进而言之，在采用本书所叙述的良好的设计原则时，某些学习者比其他学习者受益更多吗？在这一节，我检验了三种可能性答案：知识对多媒体学习无关紧要，知识可以补偿差的多媒体学习设计（knowledge compensates for poor design），知识可以增强好的多媒体学习设计（knowledge enhances good design）。

根据信息传递理论，本书中迄今为止已描述的原则中任何一条都不起作用，因此，试图确定它们对哪些人最有效就是没有意义的。采用这些原则对知识水平低和知识水平高的学习者都是同样的无效。该观点的基本假设是学习者的知识经验在采用这些设计原则时是无关紧要的。

这一观点并不意味着个体差异与所有的学习水平都无关。按照信息传递理论，如果一个学习者拥有一个特别有效的传递系统——例如，如果较高的知识水平卓有成效地增加了能够传递的信息——那么这个学习者将比拥有一个毫无效用的传递系统的学习者获得更多信息。通过这种方式，知识水平可以影响所学习到的知识总量，但并不会因为教学信息是否建立在良好的设计原则基础上而表现出不同的学习效果。这个模式由图表10.4左边的部分显示：知识水平高的学习者比知识水平低的学习者表现好（由图中一条直线比另一条高表示），但是好的教学设计和差的教学设计产生同样的效果（由图中两条直线都是水平延伸表示）。

相比之下，多媒体学习的认知理论是建立在这样一个观点基础之上：学习者的理解程度取决于能够同时对工作记忆中保存的相应的视觉表征和言语表征形成联接。当设计不良的教学信息呈现时，知识水平高的学习者也许能够用他们的知识来补偿，而知识水平低的学习者则做不到。当良好设计的教学信息呈现时，知识水平高的和知识水平低的学习者都能够理解。在这种情境下，应用设计原则使知识水平低的学习者从中受益更多——也就是说，他们比知识水平高的学习者在信息从设计不良转变成良好设计时表现出更大的进步。这种多媒体学习的认知理论观点是建立在高知识水平可补偿不良教学信息的思想基础上的。

图表10.4中间的部分说明了知识起补偿作用（knowledge-as-compensator）的情境：对于知识水平高的学习者，直线居高且走势水平，表明从不良和良好的教学信息中都取得了高成绩；而对于知识水平低的学习者，直线是倾斜的，表明教学信息较差时成绩较低，教学信息良好时成绩较高。

图表10.4　知识水平与设计相互作用的三种观点

多媒体学习的认知理论的另一种观点以高知识水平能增强良好教学信息学习效果的思想为基础。与多媒体学习的认知理论一致，学习者的理解程度依赖于能够同时对工作记忆中所保存的对应的视觉和言语表征形成联接。当设计不良的教学信息呈现时，低知识水平和高知识水平的学习者都会受到损失，因为信息没有以简洁协调的方式呈现对应的视觉和言语材料。当设计良好的教学信息被呈现时，知识水平高的学习者能够利用材料建立一致的心理表征，而知识水平低的学习者必须运用大量的认知资源努力完成对基本材料的加工，从而他们已没有剩下多少认知资源用于更深层次的加工。在这种情境下，应用设计原则使知识水平高的学习者从中受益更多，即他们比知识水平低的学习者在信息从设计不良转换成良好设计时表现出更大的进步。

图表10.4中第三部分说明知识起增强作用（knowledge-as-enhancer）的观点：对知识水平低的学习者直线居低且走势水平（表明在两种教学信息中成绩都低），而对知识水平高的学习者直线是倾斜的（表明呈现不良教学信息时成绩低，呈现良好教学信息时成绩高）。

将设计不良的教学信息改成设计良好的教学信息，是否会因为学习者已有知识水平高低而产生不同的学习结果呢？进一步说，学习者已有的知识水平是对良好和不良的教学信息产生同样的影响呢，还是对不良教学信息起补偿作用，抑或是对良好教学信息起增强作用？为了对这些问题提供一些初步的数据，我和我的同事进行了四个独立的比较（separate comparison）实验。在这些实验中，我们比较了知识水平高和知识水平低的学生学习设计良好和设计不良的教学信息后的测验成绩（Mayer，Steinhoff，Bower，& Mars，1995，实验2；Mayer & Gallini，1990，实验1-3）。所有的实验比较都是基于书本的教学环境。在其中的三个比较中，设计不良的教学信息由文本单独组成，而良好设计的教学信息为了能检验多媒体效应由文本和插图共同组成（Mayer & Gallini，1990，实验1到3）；在另一个实验比较中，设计不良的教学信息呈现的文本和插图是分开的，而设计良好的教学信息的文本和插图是整合的以便检验空间接近效应呈现（Mayer，Steinhoff，Bower，& Mars，1995，实验2）。

我们主要关注多媒体效应或空间接近性是否对低知识水平和高知识水平的学习者不同。按照信息传递理论，多媒体效应和空间接近效应对知识水平低和知识水平高的学习者是相同的。相比之下，多媒体学习认知理论的知识补偿观（knowledge-as-compensation version）预测，知识水平低的学习者比知识水平高的学习者将表现出更大的多媒体效应和空间接近效应。

图表10.5总结了只学习文本的低知识水平学习者，学习文本和插图的低知识水平学习者，只学习文本的高知识水平学习者和学习文本和插图的高知识水平学习者这四类学习者在保持测验中的正确答案百分数。多媒体效应体现为，多重表征的信息呈现（即文本和插图）中的保持测验成绩比单一表征的信息呈现（即单独的文本）中的更高。正如在图表10.5提供的三种情况中看到的一样，在知识水平低的学习者中存在较大的多媒体效应，但在知识水平高的学习者中则没有

图表10.5　学习保持中的知识水平效应：在知识水平低的学习者中设计效应大，但在知识水平高的学习者中的则没有

在三个实验比较中，每一个我都通过用低知识水平学习者效果量减去高知识水平学习者的效果量得到一个效果量差值（effect size difference），用低知识水平学习者增益率减去高知识水平学习者增益率得到一个增益率差值（percent gain difference）。图表10.6展示了三组进行保持测验的实验中的效果量差值和增益率差值。你可以看到，不同研究中效果量差值不同，其中值是0.6；简言之，对低知识水平的学生多媒体效应的效果量要比对高知识水平的学生大0.60个标准差。同样，增益率差值随研究的不同而发生变化，其中值是157％；简言之，对低知识水平的学生多媒体效应的效果量要比对高知识水平的学生大157个百分点。总的说来，这些中值表明低知识水平学习者比高知识水平学习者从教学信息设计的改进中获益更多。

图表10.6　学习保持中的知识水平效应：结果汇总

图表10.7总结了在四个比较实验中四种条件下学习者在迁移测验中的正确率。这四种条件为低知识水平和高知识水平两类学习者接受设计良好和设计不良两类教学信息的四种组合。在其中的三个研究中，设计良好的教学信息包括文本和插图，而设计不良教学信息只有文本。在这些研究中，多媒体效应体现为在多重表征的信息呈现（即文本和插图）中的迁移测验成绩比单一表征的信息呈现（即单独的文本）更高。在另一个研究中，设计良好的教学信息包括整合的插图和文本，而设计不良的教学信息中的文本与插图是分离的。这个研究中，空间接近效应体现为对整合呈现比分离呈现的迁移成绩更好。正如在图表10.7提供的四种情况所看到的，对低知识水平学习者存在较明显的多媒体效应或空间接近效应，但对知识水平高的学习者则没有。

图表10.7　学习迁移中的知识水平效应：在知识水平低的学习者中设计效应大，但在知识水平高的学习者中则没有

同保持测验结果一样，对迁移结果我都通过用低知识水平学习者效果量减去高知识水平学习者的效果量得到一个效果量差值，用低知识水平学习者增益率减去高知识水平学习者增益率得到一个增益率差值。图表10.8给出了进行迁移测验的四个实验中的效果量差值和增益率差值。正如你所看到的，效果量差值一致并且大小适中，其中值为0.80；同样，增益率差值一致且大小适中，其中值为61％。在一般水平上，这些中值表明低知识水平学习者比高知识水平学习者从教学信息设计的改进中获益更多。

图表10.8　学习迁移中的知识水平效应：结果汇总

总的来说，结果不支持信息传递理论的预测，即采用设计原则对低知识水平和高知识水平学习者的效果是一样的。相比之下，结果与多媒体学习的认知理论一致，它认为某一领域的知识可补偿不良教学信息的缺陷。然而，仍需要使用不同原则和教学材料进行更多的研究。

有一致的证据说明高质量的多媒体设计对缺乏经验的学习者比对有丰富经验的学习者更重要。在一组研究中（Kluge，Chandler，& Sweller，1998），具有较低专业知识水平和较高专业知识水平的学习者学习连接铃和灯的电路（a bell-and-light circuit）的操作。专业知识水平低的学习者在图表和文本在空间上整合呈现时的学习情况比图表和文本在空间上分开呈现或只单独呈现图表时更好；然而，专业知识水平高的学习者的学习情况则相反，他们在单独呈现图表时学得最好。在另外一组研究中（Kalyuga，Chandler，& Sweller，2000），缺乏经验和经验丰富的工人按照图表或带有解说的图表学习钻孔机的操作。缺乏经验的学习者在带有解说的图表情况下表现最好，而经验丰富的学习者在只有图表的情况下表现最好。看起来整合的语词和画面对缺乏某一领域知识经验的学习者最有帮助。