简述表征基于动画信息表征多媒体学习目前状况生

[摘 要] 国内外动画多媒体学习研究刚刚起步但发展迅速，在研究内容方面正突破传统的媒体内在设计属性，走向自然教学情境下诸因素综合作用效果研究；在研究方法方面已开始突破传统一般认知行为心理实验研究范式，出现眼动行为分析新实验技术范式快速推广应用的趋势。基于眼动行为分析方法的动画多媒体学习研究，将会使传统的多媒体学习机制研究更加深入和系统。
[关键词] 动画； 多媒体； 信息表征； 学习效果
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[作者简介] 胡卫星（1978—），男，山东烟台人。副教授，硕士生导师，博士。主要从事信息技术形式下新媒体学习的心理机制研究。E-mail：satellitehu@sina.com。
动画能够揭示事物动态发展过程和发生现象，常用于展现与时间序列有关的教学内容，是当前多媒体学习研究中最为重要和活跃的研究点之一。在当前的教育教学实践活动中，基于动画的多媒体学习可以表现为两种基本形式：一种是基于无交互计算机动画演示的辅助学习，主要研究动画信息表征方式是如何帮助学习者实现内部心智模型的可视化、制造认知冲突和帮助学习者探索知识理解；另一种是基于交互计算机动画智能的模拟学习，主要是研究如何利用动画智能伙伴模拟一定的情景或系统工作流程等，通过丰富的人机交互行为来提高学生的学习效果。
动态多媒体（动画）表征形式与静态多媒体（图文）表征形式下的信息加工处理过程是否存在差异？差异表现源于：论文 格式www.618jyw.com
在什么方面？是什么原因造成这些差异？这三个问题是当前动画多媒体学习研究领域涉及到的最基本问题。相对于丰富的图文搭配结合的多媒体学习研究，尽管动画已开始在教学中被大量引入并使用，但有关如何设计和使用动画多媒体信息表征方式的问题并没有被很好地进行研究，这方面的研究还处于起步阶段。

一、动画多媒体学习的主要研究内容

目前已有的研究成果显示，对动画多媒体学习研究主要集中在不同动画信息表征形式产生的学习效果研究上：一是动画自身不同设计属性特点对学习效果的影响；二是动画多媒体形式与教学内容信息设计方式等因素结合产生的学习效果分析；三是交互计算机动画模拟学习效果的研究；四是动画多媒体教学信息设计原则体系的分析研究。

(一)动画自身不同内在属性特点的多媒体学习效应研究

在人类所接触的信息中，文字只占了很小的一部分，视觉和听觉占了大半。因此，在数字化学习环境中应用视听媒体教学对学习者的最终学习成效将会产生较大影响。而在计算机多媒体中，基于计算机动画的视听教学使用率非常高。一般认为[3]使用动画教学的目的大致有四个：美化画面、引起注意、反馈强化和展示教学内容。而最适宜以动画媒体形式来展示的课程内容知识有下列五种：程序性的动作、不易实际观察得到的现象或知识、需要观察在某一段时间内变化的知识、复杂系统各组件间的相互关系模拟、符合动态表征特质的抽象概念。动画多媒体学习效应的发挥是与其自身内在的不同设计属性息息相关的，常见的动画自身内在不同设计元素可以概括为四个方面：[4]形、色、光、动。“形”即形状，是指影片中的人物造型、场景设计、画面构图及由特殊材质所形成的视觉整体感知效应。“色”即色彩，它是指当光线照射到物体后使观众视觉神经产生的感受。色彩是动画画面的重要组成元素，是传达思想的重要途径，它让动画影片有了灵魂和血肉。“光”指的是光影，在动画影片中光影主要用来塑造空间、营造气氛、制造悬念、刻画角色和完成动作等。“动”即动作，一般地动画影片中的“动”包含两方面：一是镜头内部的动，主要是指动画中目标任务角色的各种动作；二为镜头外部的动，意为由摄影或后期剪辑所构成的画面运动。林菁（2006）[5]通过实验探讨动画中颜色与背景信息两种设计属性对不同年龄学生认知学习效果的影响。该研究中采用3（简单动画影像组、加入颜色动画组、加入颜色及背景信息动画组）×3（小学三年级、小学六年级、中学二年级组）实验设计，以动物的迁徙、动物的分类、动物的速度等动画影片为实验教材。研究结果显示，颜色与背景信息对小学三年级学生认知学习的表现有影响，但对另两组年龄较大者无显著影响。动画影像中的速度对吸引学习者兴趣有很大影响，表现为动作太慢容易使学生不想再观赏下去，而动作快速、夸张、情节紧凑则容易使学生印象深刻，例如猎豹追羚羊、赛跑等情节都是大部分学生印象最深刻的地方。因此，动画多媒体信息教材设计应充分考虑到动画媒体形式自身的不同设计属性，并注意使其各种不同设计属性能够与学习主题实现恰当配合。

(二)动画多媒体形式与个体认知特征、教学内容信息设计方式结合产生的学习效果分析

关于动画多媒体学习效果研究大多着重于分析不同的动画外在表征设计对学习者认知推理的影响，主要研究学习者是如何针对不同表征形式的同一概念进行分析理解的。要想探讨动画是否真正有利于学习，是否能真正促进学习者的学习，就必须把动画与能够表达相同信息的静态图片形式相比较，只有这样才能将动画教学效果从图像的效果中分离出来。但是，目前对于动画与静态图片的多媒体学习效果的对比并无一致性结论。有些学者[6][7]研究发现，使用动画媒体呈现方式比静态图片更有助于提升学习效果，有些学者[8][9]则发现静态图像的学习效果更好，也有些学者[10][11]认为两者之间的学习效果无显著差异。计算机动画与静态视觉图片对于学习者多媒体学习成效的影响还有待进一步探讨和厘清。究其造成这种现象的原因主要是没有认识到动画多媒体学习研究的复杂性，没有在一个更为完整的框架中考虑，没有采用诸因素综合交互作用的观点去研究分析。动画情境下多媒体学习研究依然是一个十分复杂的系统过程，动画多媒体学习效果的好坏取决于多媒体信息呈现方式、教学设计方式、学习者个体特征和教学策略等因素的综合交互作用。
Paivio（1990）认为在计算机多媒体教学环境中，学习者容易因为长时间阅读文字信息而造成注意力不集中现象，若能使用动画媒体形式来进行教学，学习者不仅可以因为有不同形态的刺激而扩展注意广度，而且也能使具有空间性以及先后时间性的概念表达得更为清楚。[12]ChanLin（2000）的研究显示，动画中的时空变化信息能有助于解释事件随时间变化的过程，模拟事件随时间转变的流畅心理模式，从而能够有效减轻学习者的认知负荷，提升学习成效。[13]相比而言，Schnotz（2002）研究发现静态图像的呈现缺乏时间信息，即使是系列的连贯插图，也只能简单代表时间上的几个点，未能完整表现变化过程和一系列事件如何发生的系统机制。[14]因此，学习者进行静态图片学习时，需要自行在脑海中进行转换及推论中间的状态，从而增加学习者的认知负荷和降低学习成效。因此，动画学习成效要优于静态图片。但也有许多研究发现，动画会造成学习者较高的认知负荷而不利于学习，因为多媒体动画教材会比静态图片更需要学习者的图像记忆能力和空间思维能力。[15][16]Lowe（2003）的研究结果显示，学习者在进行动画学习时，会把注意力放在很有吸引力的动画外在设计特征上，而忽略与学习主题有关的重要内在教学内容信息设计。由于动画比静态图像更为复杂，因此就会给学习者造成更高的认知负荷，为了应付较高的认知负荷，学习者必须选择性地分配自己的注意力。[17]庄新怡（2005）的研究也指出，动画比静态图像更复杂，所含的信息也更多。因此，动画在信息处理的感官收录和工作记忆加工过程中需要更多的心理资源，当学习任务和动画媒体结合对学习者心理资源的需求较大时，动画和任务便会产生竞争效应而不利于学习。[18]Reed（2006）认为，当学习者自身有能力进行心理模拟时，动画教学便是非常有必要的。只有不同动画媒体形式与不同个体特征、教学内容信息设计方式相结合，才能让学习者产生良好高效的学习效果。动画媒体并不是适合任何教学内容的呈现，而只是限定于一些特定类型的教学内容。在呈现特定教学内容时，动画媒体形式需要与特定教学内容的主题相一致，否则只能给学习者造成较大的认知负荷或不利的认知冲突，导致低效或无效的学习结果。[19]源于：论文大纲怎么写www.618jyw.com

(二)新兴眼动行为分析实验研究方法

眼动行为分析法运用在心理学和教育学研究领域中已近四十年，其主要是用科学的方法来研究当人在做不同认知作业时，眼球的移动方式是不是也可以反映不同的认知过程，如注意力运作机制、偏好态度、中文阅读理解过程等，甚至也成为测谎与临床治疗的重要诊断工具。[27]蔡金成、佘晓清（2009）[28]运用眼动行为分析法探讨了不同教师在观看动画教学时眼动行为的差异，以及眼动行为与概念建构之间的关系。研究结果显示，不同学科背景的小学教师在电流相关概念上的认知情形有显著差异，电流概念动画能帮助教师进行概念改变。另外，不同学科背景教师的眼动行为数据虽没有高度显著差异，但发现科学背景教师在动画区域上注视点平均时间都较非科学背景教师长，科学背景教师的视线轨迹大部分都在观看动画的对象如何运动，剩余的时间才会浏览说明文字和镶嵌文字，非科学背景教师的视线轨迹大部分在浏览文字和镶嵌文字区域，浏览动画区域的时间较短。研究充分证明注意力分布与概念建构程度有密切的关系。上述研究过程及成果表明，眼动行为分析法探讨教学动画对多媒体学习成效的影响是切实可行的新研究方式。通过诸如眼球注视点次数、注视时间、动画与文字区域注视点的平均注视时间、动画与文字区域注视时间的百分比、不分区总注视时间与视线轨迹等参数的差异，以了解不同背景学习者在动画多媒体学习过程中注意力分布与内部知识建构的关系，从而能够设计出更加符合学习者有意义学习的多媒体信息开发原则，进而更深层次地分析学习者的多媒体学习机制。

三、当前动画多媒体学习研究的综合分析

(一)动画多媒体学习研究内容分析

通过前面的综合分析可以看出，目前国内外关于动画多媒体学习的研究主要是从三个层次上进行的：即技术层次、符号层次和摘自：学术论文格式模板www.618jyw.com
心理层次。第一，技术层次是指着眼于将动画作为制作和传递动态信号的技术设备，主要研究具体动画设计制作技术发展及应用和动画自身内在设计属性的发展状况，如如何更好地完成动画人物造型的技术等；第二，符号层次是指信号的类型，即在动画中什么内容在发生变化、如何变化（例如运动变化、形态变化、观察角度变化等），主要是研究动画作为一种媒体符号表征形式能否成为当前数字化环境下的教学信息传递基本单元，以及如何使用这种媒介来提高学生的学习绩效；第三，心理层次是指当观察并理解动画时，学习者内部所发生的心理感知和认知加工过程，主要研究动画作为教学信息的表征形式在促进学习者内部有意义学习中具体是如何影响认知过程的，如感知觉、记忆、思维和问题解决等。通过对这三个层次的分析，当前关于动画多媒体学习研究和教学应用设计观点已由传统的技术设备角度转变为从学习者学习活动的角度出发，即研究者们最关心的问题是动画何时以及如何促进学习者的内部学习过程。因此，首先需要在研究内容上将动画多媒体信息呈现方式与学习者的个体特征相结合展开研究，厘清不同个体特征下的动画多媒体学习特点。其次，动画多媒体作为一种信息呈现方式（符号表征形式），要实现好的学习效果还需要与教学内容的设计方式相关联。只有不同动画媒体形式与教学内容信息设计方式相适配，才能让学习者产生良好高效的学习效果。最后，教师将动画多媒体教材融入具体学科课程的教学策略也会对学习者的最终学习效果产生重大影响。因此，需要将动画多媒体信息呈现方式与教学策略实施方式相结合展开研究。
总之，当前国内外还没有相关的系统实证研究来证明动画效果要好于纯静态教材，更没有确切的关于动画是如何促进学习者内部认知过程机制的相关实验研究。因此，需要将动画多媒体信息形式与学习者个体特征、教学信息内容设计特征和教学策略实施方式等进行有机的结合。只有这样，才能系统清晰地看到动画多媒体信息表征方式对学习者学习认知过程的影响。

(二)动画多媒体学习研究方法的分析

传统多媒体学习研究通常采用反应时间（错误率）测定和追踪测量的认知心理行为研究范式。[29]反应时间（错误率）测定主要是测试被试进行某一认知加工过程的时间或正确率。这个方法对于像知觉和再认等较为简单的认知任务或过程是可以的，但是对于复杂加工认知过程来讲，用一个反应时数据来描述多认知成分显然会过于粗糙。跟踪测量法则要求被试在实验过程中随时报告相关信息，该方法虽然能够对所研究的认知过程进行即时测量，但明显的实验条件会干扰正常的认知过程，而且被试受其表达能力等多种因素影响，报告往往会存在一定的主观性。新兴的眼动行为追踪分析法是一种贴近自然状态的心理测量技术，它能深入揭示复杂认知活动具体实时加工的发生机制。通过监控学习者的眼球运动不仅可知道学习者心理运作结果，而且更为重要的是还可以揭开学习者认知结构随时间改变的过程，即监控眼球相当于随时监控认知过程。[30]在工作记忆资源分配测量中使用眼动仪，不仅能很好地评估学习者与教学工具的互动，而且通过分析呈现图片与文字整合的不同形式，能显示出学习者获得信息时的信息加工差异。
当前图文结合的眼动行为研究比较多，但对于动画媒体形式或影视媒体形式的研究在国内外还只是刚起步。这主要有两方面的原因：一是动画或影视媒体的眼动行为研究数据庞大，进行分析处理需要一种新的统计分析方法；二是动画或影视方面的实验材料较难开发制作，尤其是带有交互性的动态多媒体信息表征。因此，非常有必要尝试在动画情境下的多媒体学习研究中引入眼动行为分析研究法，探索新的数据处理与研究流程。
[参考文献]
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Mayer， R. E. The Cambridge Handbook of Multimedia Learning [M].New York：Cambridge University Press，2009.
[3] 朱峰进. 武术忠义拳套路Web3D 计算机辅助学习教材之研究[D].台湾体育学院，200

3.摘自：本科毕业论文致谢www.618jyw.com