動畫呈現、通道效應在英語教學中的認知研究及啟示

嚴 佳

（ 成功財經學院 外語系，河南 鄭州 451200 ）

一、前言

隨著多媒體信息技術的發展，借助聲音和圖像體現人機互動的學習方式正在逐漸普及。在多媒體的教學環境中，動畫以其形象生動形象的特點受到越來越多學習者的喜愛。對此，認知負荷理論從資源分配的角度出發，試圖消耗最少的認知資源獲取最好的認知效果；通道效應又從心理學角度為認知過程提供了堅實的理論支撐。這幾者的融合，觸及了認知資源的能限，擴展了人機交互的陣地，突破了傳統的認知模式，正逐漸引起各學科領域的關注。

在高校英語教學改革日益深化的今天，多媒體教學環境的設置也越來越受到重視：首先，圖像、文字、聲音等現代信息技術的運用不僅使學生接觸到即時、生動的學習材料，體驗到圖文并茂的視聽環境，還能使其感受到多維度的英美社會文化；其次，多媒體英語教學于無形之中增大了聽、說、讀、寫、譯等能力的訓練密度，既從根本上改變了傳統低效的英語教學模式，又便于任務型、個性化教學活動的開展。

二、通道效應、動畫呈現、認知負荷理論與多媒體環境

通道效應以多媒體認知理論為基礎，認為學習者的視覺、聽覺通道相互獨立，且各通道認知容量有限。當過多的信息堆積造成某一通道信息擁塞時，若將單一的輸入形式轉變為聲音、圖片、文字等多種輸入形式，通道間可通力合作，分擔認知負荷，減少學習阻力，提升學習效果[1]。

動畫呈現以多媒體環境為依托，由某些具有微小差別的圖像組成，充分發揮視覺暫留的作用，連續播放，可反映軌跡變化的時間和過程，易引起學習者的興趣，減輕其認知負擔。

認知負荷是指在信息加工過程中學習者所需付出的心理資源的總和[2]。內部認知負荷取決于學習材料涉及元素的復雜性，組成元素越多，復雜性越強，認知負荷就越高，學習阻礙也就越大。外部認知負荷依賴于教學設計。當材料的組織和呈現方式設計較好時，學習者外部認知負荷減少，對學習有促進作用。相關認知負荷是指當學習者可以輕松應對某一學習任務，即仍有剩余認知資源時，可將剩余認知資源運用到與學習直接相關的環節中，產生更多主動高級的認知加工，如比對、推斷、歸納等。這樣的加工過程會增加學習者的認知負荷，但不會對學習產生阻礙，反而有促進作用。

多媒體學習是指在結合了計算機技術的教學環境中進行的學習，通過人機交互的形式，促成學習者與學習程序、學習者與學習材料之間的合作學習。影響多媒體環境學習效果的因素眾多，除上述因素外，還涉及通道間的配合、學習者先有知識水平、認知材料難易程度等。就英語教學而言，學習者本身的語言能力也會對教學效果產生影響。因此，如何協調多媒體環境中的眾多因素，如何呈現動畫才能最大限度地促進學習并達到最佳效果，如何尋找到各種元素間最為經濟的“契合點”并運用到實踐教學中以補償傳統教學方法的不足，這些都是值得深入思考的問題。

三、國內外通道效應、動畫呈現及認知負荷影響研究綜述

近年來，致力于多媒體環境中通道效應、動畫呈現及認知負荷影響研究的國外學者不乏其數，但始終無定論可言，且呈“三足鼎立”之勢：（1）Mayer（2002），Chandler & Sweeler（2002），Gerjet et al（2003）[3]，Miller（2005），Puente（2006）及 Chan（2008）等贊同派認為，動畫呈現的多媒體學習方式能夠降低外部認知負荷，減少內部認知負荷，并將結余的相關認知負荷主動投入到新舊信息的整合環節，拓展工作記憶的空間，為新信息的獲取和內化開辟新渠道。（2）Renkl（2004）[4]， Chanlin（2000）[5]，Schnotz（2002）[6]，Wright，Milroy & Lickorish（1999）[7]，Tversky &Morrison（2002）[8]則持反對意見，認為，動畫形式可能在圖像記憶和空間思考環節消耗學習者的認知負荷，有阻礙學習效果的嫌疑；動畫呈現的形式受個體學習習慣的影響，動畫內容變化過快，雖有利于整體認知卻妨礙信息的深度加工；先前知識經驗高低以及學習材料元素間的交互性強弱都可能對學習效果產生不同程度影響。（3）Rieber & Hannafin（1998），Hays（1994），Wilson（1988），Leedy（2002），Tsang（2003），Koroghlanian& Klein（2004），Angarola（2005），Jan & Els Van（2008）等人則認為，動畫多媒體形式（多通道呈現）和傳統的單一通道在學習效果間并無顯著差異[9]。

除動畫因素外，不同類型的學習材料是否會對學習效果也存在不同影響，這一問題，研究者們也不能達成共識。Elferink和Marije（2010）[10]認為，不同先有水平的學習者在陳述性知識上的學習效果差異并不顯著，但是針對程序性知識的學習材料則存在顯著差異。Paul & Fred（2007）的觀點則截然相反[11]。

在國內，僅有少數心理學學者對此領域有所涉及，研究結果也不理想。曾美英（2002）認為，動畫呈現在多媒體學習中的效果之所以不能定論，其原因在于學習材料的不同和評價體系的差異[12]。張修林（2009）認為，決定學習效果的因素不在于通道選擇和呈現形式而在于課件制作，制作理想的課件才是提高教學效果的有利條件[13]。肖玉琴（2011）借助傳統的天文材料再次對通道效應加以證實[14]。蔣珊珊（2011）在動畫呈現的策略和效果中嘗試性地加入了元認知監控，但實驗領域仍局限于天文和物理兩個傳統領域。康誠和周愛保（2009）就不同多媒體呈現方式進行了差異性比較，發現“圖片+文字”的組合對程序性知識的再認知和遷移效果要好于“圖片+文字+聲音”的組合，因為在后種組合中元素交互性過強，學習者認知負荷較大，一旦超過工作記憶容量，容易造成信息超載，影響學習效果[15]。這與國外部分學者的觀點不謀而合。

不難發現，無論是從哪個角度考量多媒體的教學效果，國內外學者大都只選擇了一兩個變量，并未將動畫呈現、通道效應、學習材料的類型、認知負荷、學習者先前水平這些變量進行全面涉及、總體分析。其次，早期的研究者將實驗材料限定在物理或氣象材料上，后期的研究者也只是按部就班，換言之，該主題在社會學科領域仍留有空白。第三，對于認知負荷及動畫呈現在多媒體環境中的學習效果，學者間分歧較大，仍需要在更大范圍內補充數據并探索結論。第四，國內學者對該領域的研究較少，需要在不同的語言環境中針對中國學生進行該內容的效度研究。

四、多媒體在英語教學中的應用

在英語語言教學、英語文化教學中，利用動畫生動、形象地呈現教學內容，可彌補傳統教學刻板的缺點，增強課堂趣味性，輔助學生開展自主學習，益處良多。然而動畫呈現方式雖然新穎，也并非完美無缺。如何保持學習者較長時間的注意力？動畫的呈現過程如果過于復雜會不會消耗學習者的認知負擔？在動畫圖像呈現的策略下，是不是通道越多學習效果越好？或者是不是針對所有的英語課程，動畫呈現的多媒體教學方式都優于傳統教學模式？鑒于以上種種問題，課程設計者不僅要對相關理論有所掌握，更要結合英語課程的特點對多媒體教學揚長避短。

（一）結合英語課程特點選擇多媒體材料

以英語教學中的口譯課程為例，該門課程在本科階段重點是培養學生借助已獲得的語言交際能力進行雙語機能轉換技巧的學習，因此應以技能培養為突破口，語言本身的難度水平則應有所降低。為此，在多媒體口譯教學中，應重點選擇學習者熟悉的主題為學習材料。如果學習材料的難度水平超越了學習者的能力水平，技能培養必然會為語言習得“讓道”，難以實現口譯教學“培養雙語轉換技巧”的目標。作為教師，在視聽說材料選擇的基礎上，可以多通道進行教學信息的傳輸，采用連續播放或者分段播放動畫的形式吸引學習者的注意力并降低口譯材料的內在認知負荷，為使學習者工作記憶活動集中于口譯技能訓練提供有利條件，避免復雜的語言和背景信息干擾學習者注意力的情形出現。同時，在材料的播放形式上，視覺通道和聽覺通道的結合更有助于學生對材料的理解，雙通道的理解效果要優于單一的視、聽通道。

（二）結合學生先有認知水平控制內在負荷

對于精讀課的教學而言，當學習者認知系統、情感系統的活動和引導者（教師）保持一致或者高度緊隨時，二者間才能做到信息共享，即當學習者理解了學習材料的主題和引導者的意圖時，才能將引導者的意思表達和自我心理活動結合，進而完成精讀課的教學目標。就低年級的學生而論，精讀課程如果最初就要求學習者做到全英環境的“辨聽—記憶—理解—整合—表達”這些步驟的信息加工，無疑會產生由心理和時間造成的焦慮感。加之全英的環境下，學習者的內在認知負荷較高，一旦超越其現有的負荷限能，終會影響學習效果。建議采取整體與部分相結合的模塊方式進行多媒體精讀教學，將教學材料分解為辨聽部分、記憶部分、理解部分、整合部分、再表達部分，在每一部分涉及不同的學習任務。如，在辨聽部分進行“聽”、“說”的訓練；在記憶部分進行學習材料的翻譯、釋義等“譯”的訓練；在理解（整合）部分進行“讀”的推理、分析、歸納、總結性訓練；在表達部分進行“說”的訓練。整體學習任務模塊化，減少了學習任務整體認知負擔，隨著模塊任務的逐步釋放，預期的學習內容和訓練技能等也隨之逐漸完成。在模塊的推進過程中，給學習者留出足夠的工作記憶空間和時間，可不斷地將新內容和先有的內容進行整合，逐步完成圖示構建，且每一階段形成的圖示構架都為下一步加工新信息提供方便，既解決了整體認知的空間不足，又削弱了整體認知的負荷。

（三）整合多媒體呈現方式，擴展相關認知負荷

在多媒體教學中，用整合的方式呈現教學內容，比用單獨文本呈現內容，無論在認知負擔、學習時間、還是成績測驗中，其學習效果都較好。[16]以英美概況教學為例，內容涉及地理范圍、種族發展與變遷、歷史事件、社會政治背景等，多媒體方式輔助教學可大大增加課堂趣味性。如，地理范圍、歷史事件等可利用動畫技術呈現，充分利用視、聽雙通道，避免信息在單一通道上出現堵塞；種族發展、變遷，社會、政治背景等除可利用聽、視覺通道進行外，還可配合現場的教師講述及肢體語言，減低認知負擔；等等。然而，也正由于英美概況涉及元素較多，在教學中首先要避免違背多媒體的空間接近原則，即出現屏幕中文字與對應圖像相隔過遠的情況出現，加劇學習者的認知負擔；其次，安排教學課件時，盡量使文字和圖像或者聲音和圖像同時呈現而非繼時呈現，避免破壞時間接近原則；最后，雖然多通道的效果要優于單通道，但并非圖像、文字、聲音三通道集中出現就能取得最佳效果，也應注意避免破壞冗余原則。教師應該結合自身教學實際，運用多媒體呈現主體教學內容，用語言或音頻材料同步講解等方式，降低外在負荷，促使學習者在多元素間逐步建立聯系（如，推理、整合、記憶等），擴展其相關知負荷。

五、結語

動畫呈現、通道效應在英語教學中的認知研究還處于個案積累的階段，我們可以以教學內容為依托，從教學材料的設計及影響教學效果因素的角度進行研究，也可以全面綜合動畫呈現、通道選擇、認知負荷等相關理論進行實證性研究，一則驗證前人結論在英語教學領域的適用性，二則為多媒體環境中的英語教學補充數據。當然，后續研究還可以在現有研究的基礎上，從先前知識水平、認知風格等角度探索動畫呈現、通道選擇等因素在多媒體英語教學環境中與認知負荷之間的關系。等等。

[1]Mayer,R.E. Cognitive Theory of Multimedia Leaning[M]. The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. 2002: 31-48.

[2]Sweller,J.Implications of Cognitive Load Theory for Multimedia Learning[M].The Cambridge Handbook of Multimedia Learning. 2005.

[3]Gerjets P. & Scheiter,K. Goal Configurations and Processing Strategies as Moderators Between Instructional Design and Cognitive Load: Evidence from Hypertext-based Instruction[J]. Educational Psychologist. 2003,38(1):33-41

[4]Renkl, A., Atkinson, R.K. & Grobe,C. How Fading Worked Solution Steps Works—A Cognitive Load Perspective [J].Instructive Science. 2004,(32):59-82.

[5]Chanlin,L.J. Attributes of Animation for Learning Scientific Knowledge[J]. Journal of Instructional Psychology.2000,27(4):228-239.

[6]Schnotz,W. Towards an Integrated View of Learning from Text and Visual Displays[J]. Educational Psychology Review.2002,14(1):101-120.

[7]Wright,P., Milroy,R.,& Lickorish, A..Static and Animated Graphics in Learning from Interactive Texts[J]. European Journal of Psychology of Education. 1999,14(2):203-224.

[8]Tversky,B., Morrison,J.B.& Betrancourt,M. Animation: Can it Facilitate? [J].Human-Computer Studies, 2002,(57):247-262.

[9]姜姍姍．動畫呈現策略對多媒體學習效果的影響[D]．湖南師范大學碩士學位論文，2011．

[10]Elferink,G.,Marihe,T.,& Rianne,K. Knowing What to Do and Doing It: Difference In Self-assessed Tactical Skills of Regional, Sub-elite, and Elite Youth Field Hockey Player[J].Journal of Sports Sciences. 2010,5(28):521-528.

[11]Paul,A., &Fred,P. Making instructional animations more effeetive: A Cognitive Load Approach[J]. Applied Cognitive Psychology. 2007,21:695-700.

[12]曾美英．動態圖像對文本學習的作用研究[J]．心理科學，2002，25（5）．

[13]張修林．動畫課件是提高教學效果的有利條件[J]．吉林廣播電視大學學報，2009，（6）．

[14]肖玉琴．通道效應在交互多媒體學習環境中的有效性研究[D]．湖南師范大學碩士學位論文，2011．

[15]康誠，周愛保．信息呈現方式與學習者的個性特征對多媒體環境下學習效果的影響[J]．心理與教育，2009，（1）．

[16]吳先強，韋斯林．國外認知負荷理論與有效教學的研究進展及啟示[J]．全球教育展望，2009，（2）．