多媒體學習理論

多媒體教材的優點除了較傳統教材更為生動之外，還可以提供豐富的訊息呈 現效果，然而，當教材內容充滿了豐富又複雜的訊息之後，對學習者而言，反而 是難以接受消化。透過文獻的探求，希望能夠改善多媒體教材在教學過程中的問 題，進而達到提升學生學習的目的。

本節共分為四節來討論，第一節為多媒體學習；第二節為多媒體學習理論的 三大基本假設；第三節為多媒體學習理論的教學設計原則；第四節為代數教材設 計原則。

一、多媒體學習

多媒體尌是將兩種或兩種以上不同呈現形式的媒體物件，經過選擇、設計並 加以綜合的特殊形式。多媒體的本質是運用許多不同的媒體物件來呈現訊息，可 以滿足許多特定需求，若是將文字、影像、圖形、旁白、動畫、視訊等媒體物件 經由電腦軟體處理後，結合在一個整合性的媒體中做多元化的表現，即為本研究 所指的多媒體。

多媒體的運用使資訊有了一個嶄新的陎貌，它很重要的目的之一尌是綜合各 種媒體物件的優勢，提供不同溝通管道，以最佳的呈現方式表達資訊的主題與內 容，亦即本研究運用多媒體於教學設計上之目的。

依據以往學者的研究，多媒體在教學上的功用可歸納如下(鐘榮豪，2002；

邱勇達，2003；吳孙穎，2005)：

(一) 整合完備的學習內容

多媒體可將各種單一媒體與技術集合而成一完整的訊息空間，結合各種媒體 物件所提供的多元功能，使單調的教學畫陎變得生動活潑，更由於媒體間的交互 作用，而增加使用者對訊息的注意力與理解，延長訊息保留的時間。

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(二) 激發學生的學習動機

多媒體由於結合了聲光及動畫等效果，因此較傳統教學媒體更能吸引學生的 注意。同時多媒體以多重的方式組合教材，允許學生自行決定與組織其所喜好的 主題，不僅適應個別化的彈性學習，更能增強學生的學習動機。

(三) 整體感官的學習方式：

多媒體能夠讓使用者充分發揮各個感官的功能，生理學家認為人類每一項感 覺器官均為接受訊息、改變觀念行為的利器，利用多種媒體交互或同時傳達訊息 的效果更佳。

(四) 互動溝通的學習環境

多媒體學習環境創造出一種主動的學習活動，學習者可以依自己的學習環境 及狀態彈性地調整自己的學習進度，突破傳統受時空的限制，免於各種內、外在 的拘束，因此能有效的打破師生隸屬關係之隔閡，產生更為高度的互動能力。

(五) 電腦模擬導入學習

藉由電腦模擬真實情境的功能，在學習的過程中除了可節省因學習所耗費的 材料、降低實作時不當操作產生的意外之外，虛擬實境更讓學習者身歷其境，即 時到達不易抵達的地點或是觀察無法肉眼所見的物體，甚至隱含的抽象概念也都 能一再重複瀏覽或變換視點角度以達到真正的瞭解，有助於學生導入學習及提高 學習興趣。

儘管多媒體提供教師許多呈現教材多元的方法，但是當多媒體設計不良或選 用不適當時，則可能會使媒體的特性盡失，甚至會分散學生的學習注意力或降低 學習的成效(林菁、李曉媛，2003)。因此，為使多媒體學習更具有效性，不能只 依賴主觀的直覺來選擇多媒體呈現的方式，而必需有具體且明確的實證性規範或 準則。

Mayer(2001)結合了 Paivio(1986)的雙碼理論，並加以擴充而提出多媒體學習 理論，並將多媒體學習定義為以文字(Words)與圖像(Pictures) 來呈現教材內容的

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方式進行學習。其中文字包括口述的文字以及書陎的文字，圖像則包括靜態圖片、

照片、圖表、動畫、影片等。

Mayer(2009)指出，當文字和圖像以多媒體呈現模式(Presentation Modes) 經 由眼睛和耳朵等兩種不同感官形式(Sensory Modalities)接收、進入感官記憶。接 New York: Cambridge University Press.

二、多媒體學習理論的三大基本假設

Mayer(2001)主張，學習者在進行學習時的訊息處理過程有三個基本假設，

分別為雙通道假設(Dual-Channel Assumption)、有限容量假設(Limited-Capacity Assumption)及主動處理假設(Active-Processing Assumption)。

(一) 雙通道假設(Dual-channel Assumption)

人類擁有處理視覺與聽覺訊息的兩種通道，彼此是不相同的。此雙重通道假 說的概念在認知心理學上發展許久，整合自 Pavio(1986)與 Baddeley(1992)的理論。

Pavio(1986)提出雙碼理論(Dual-Coding Theory)，認為認知系統包含分為語文系統 (Verbal System)和意象系統(Imagery System)兩個單位，前者處理語文素材(如視覺

文字 耳朵 聲音 語文模型

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書寫文字或口語表達文字)，後者處理圖像及非語文素材(如靜態圖片、影片、動 畫或背景聲音）。Baddeley(1992)提出運作記憶模式(Model of Working-Memory) 當中針對訊息處理理論中的工作記憶區分為語音迴路(Phonological Loop)與視覺 空間(Visual-Spatial Sketch Pad)擷取器的方式，前者負責處理語文材料(Verbal Material)，包含語音及經由文字所轉化而來的語音；後者負責處理視覺材料(Visual Material)，包含各種圖片或圖表(王銘山，2008；Mayer, 2009)。

(二) 有限容量假設(Limited-capacity Assumption)

人類的每個通道中，一次所能處理的訊息量有限，Miller 於 1957 年指出人 類認知一次僅能處理 7±2 個單位的訊息。如果未經過複誦(Rehearsal)則容易消失，

因此如果等待處理的訊息很多或教材內在要素互動性高，則必需耗費許多工作記 憶，因而產生較大的認知負荷，易導致學習困難(吳伊帆，2009；Mayer, 2009)。

(三) 主動處理假設(Active-processing Assumption)

人類的認知歷程，如注意訊息、選擇訊息、組織訊息等，這些歷程是主動處 理的，使訊息可與長期記憶中的先備知識整合，以建構與經驗一致的認知表徵 (Mayer, 2009)。當個體注意到訊息時，會藉由選擇將訊息帶入工作記憶，工作記 憶會組織訊息、建立關聯，並和長期記憶中的先備經驗整合(李幸玟，2010)。

Mayer (2001)認為在人類的認知過程中，是分成兩個管道在進行的，在訊息 呈現方陎分成文字與圖像，在感覺記憶方陎則從耳朵與眼睛進入，在工作記憶則 又分成聲音和影像。學習者在經由多媒體學習時是主動意義建構者，組織多媒體 教材中呈現的資訊並將其整合成連貫一致的心理表徵。

三、多媒體學習理論的教學設計原則

為使學習者在學習過程中能有效降低認知負荷，獲得更有效的學習，因此依 據多媒體學習的特性，Mayer(2003)與之後其他學者陸續提出相關的多媒體教材

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設計原則，且經過許多研究證實對學習者有所幫助，此設計原則共有十二項，若 依 Mayer(2009)所提的三種認知的處理方式：外在的認知處理、本體的認知處理、

衍生的認知處理，可將之分類為：

(一) 減低外在處理的設計原則

連貫原則(Coherence Principle) 、信號原則(Signaling Principle) 、重複原則 (Redundancy Principle) 、空間接近原則(Spatial Contiguity Principle) 、時間接近 原則(Temporal Contiguity Principle) 。

(二) 管理本體處理的設計原則

分割原則(Segmenting Principle)、事先訓練原則(Pre-training Principle)、形式 原則(Modality Principle)。

(三) 增加衍生處理的設計原則

多媒體原則(Multimedia Principle)、個人化原則(Personalization Principle)、聲 音原則(Voice Principle)、圖像原則(Image Principle)。

茲尌上述十二種原則，將與本研究相關的原則分述如下。

(一) 多媒體原則(Multimedia Principle)

當教材以文字搭配圖像呈現時，學習者的學習效果會比僅有文字單獨呈現的 教材更好。以多媒體學習認知理論的訊息處理流程而言，當教材具備文字與圖像 兩者，學習者接收訊息之後，該教材知識內容才能在運作記憶中組織成語文模型 與圖像模型，語文模型與圖像模型兩者在運作記憶中整合將有助於學習。

(二) 空間接近原則(Spatial Contiguity Principle)

如果文字及圖片所呈現的彼此位置較近時，學生的學習成效將比文字及圖片 兩者相對位置較遠時，學生的學習成效較佳，這是因為文字與圖片在處理時都屬 於視覺管道，因此如果兩者之間的相對位置較遠，學習者在進行視覺上的搜尋時，

會花費較多的時間，學習者較不可能同時將訊息容納於工作記憶中。

(三) 形式原則(Modality Principle)

若教材以語音文字搭配圖像來呈現，學習效果將優於視覺文字搭配圖像之教

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材。以多媒體學習認知理論的觀點而言，由於人類的每個通道中一次所能處理的 訊息量有限，語音文字搭配圖像的教材訊息係經由兩種不同感官來接收，即眼睛 接收圖像、耳朵接收語音說明，如此所造成的認知負荷小於視覺文字搭配圖像之 教材，當視覺文字與圖像組合呈現時，文字會造成的外在認知負荷，因為文字與 圖像一開始都是以視覺通道來接收。

(四) 分割原則(Segmentation Principle)

分割原則(Segmentation Principle)指的是在設計多媒體教材時，將其分割為數 個小片段，以便學習者能夠由每一片段中選擇文字及影像，而且有足夠的時間及 能力去組織並且整合被選擇的文字及影像後，再進入下一個片段；相反地，如果 多媒體教材是以連續不間斷的方式播放，學習者同樣能夠從第一個片段中選擇文 字及影像，但當學習者忙於組織及整合被選擇的文字及影像時，便被要求對於接 連呈現的訊息做選擇文字及影像的工作，這可能導致學習者二重管道皆超荷的情 況發生，因而降低學習成效。

(五) 信號原則(Signaling Principle)

當多媒體教材含有可以提示教材重點之信號時，學習者對於教材的理解程度 會提高。在信號原則中常用的方式為「突顯標題」(Heading)與「強調關鍵訊息」

(Key Information)(Mayer, 2005)，如：在教學前清楚提示大綱及標題，講到關鍵 字時提高音量或放慢速度，使用箭號、底線、粗體字等來指示重點，或以標記顏 色、淡化非正在講解的部份來突顯正在講解之課程。透過信號的提示能引導學習 者將注意力投注於重要的教材內容之上，避免注意力分散至其他不重要的內容而 造成認知資源的浪費。

四、代數教材設計原則

Ayres(2001)發現學生在解代數問題時，往往在認知負荷較大的步驟上產生較 多的錯誤，其錯誤的原因並非沒有掌握有關的解題規則，而是其工作記憶的容量

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有限之故。為改善學生在代數學習上的窘境，謝東育(2009)以多媒體學習理論為 基礎，提出了代數教材設計原則。此代數教材設計原則分為教學內容結構化、教 材呈現區塊化、建立訊息關連以及口語簡化解說四項，說明如下。

(一) 教學內容結構化

分析教材內容，依其概念或性質作適當的分段切割。代數教材的內容常常是

分析教材內容，依其概念或性質作適當的分段切割。代數教材的內容常常是