多媒體學習理論和認知負荷理論一樣關注於降低外部認知負荷的教材設計原 則(Mayer, 2001)。在 2001 年，Mayer 依據多項研究的實驗結果提出了七項教材設 計原則，隨著多媒體學習的研究日益廣泛，Mayer 於 2005 年再次歸納提出十項教 材設計原則，並在融合相關的研究加以組織之後編輯「The Cambridge Handbook of Multimedia Learning」一書(Mayer, 2005)。接下來，我們將說明 Mayer 的十項 設計原則，並列出與本研究相關之處：
1. 多媒體原則(Multimedia Principle)：
教材設計採用文字與圖像並用的學習效果會比僅採用文字好。
依照 Mayer(2001)所述多媒體原則的定義為學生從文字及圖片學習的學習效 果比單獨文字學習的學習效果好，因為當文字及圖片一起呈現時，學生才有機會 去建構語文及圖像的心智模式及建構兩種心智模式之間的關連。從多媒體學習的 認知理論觀點來看，文字及圖片對學習者來說為語文管道及圖像管道二個不同知 識表徵系統，文字由分離的單位以線性順序組成及呈現，圖片允許整體、非線性 的訊息表徵，可能是人類知識表徵的原始型式(Mayer, 2001)。因此視覺及語文表
徵會造成學習者訊息吸收上的不相等。使用圖片可以更直覺及接近人類視覺感官 經驗來描繪教材。雖然，相同的教材可以以文字描述及圖片描繪等方式來進行，
但對語文及圖像表徵有不同的訊息效果。語文及圖像表徵也許彼此互補，但兩者 不能彼此取代。
兩個實驗教材皆採用文字與圖像並用的多媒體教材展現。
2. 空間接近原則(Spatial Contiguity Principle)：
相關文字與圖像在畫面中位置接近會比位置遠離的學習效果好。
由 Mayer(2001)所述的相關實徵研究中可知，當利用電腦螢幕或紙本學習時，
如果文字及圖片呈現的彼此位置較近時，學生的學習成效比文字及圖片兩者相對 位置彼此較遠時，學生的學習成效較好。亦即相對應的文字及圖片彼此位置較接 近時，學習者則不需使用認知資源於書本及電腦螢幕進行視覺搜尋，學習者有可 能同時將訊息容納於工作記憶中。反之，如果相對應的文字及圖片彼此位置較遠 離時，學習者則需使用認知資源於書本及電腦螢幕進行視覺搜尋，學習者較不可 能同時將訊息容納於工作記憶中。
兩個實驗教材的文字與圖像在畫面中出現於相同位置，如下圖 2-16。
以文導圖模式 觸發模式 圖 2-16 文字與圖像位置比較圖
3. 時間接近原則(Temporal Contiguity Principle)：
相關的文字與圖像同時呈現比接續呈現的效果好。
當相對應的敘述部分及動畫部分同時呈現時，學習者比較可能同時在工作記 憶中留住兩者的心智表徵，因此才有可能建立語文表徵及視覺表徵間的心智連 結；當相對應的敘述部分及動畫部分在不同時間分離呈現時，學習者則較不可能 同時在工作記憶中留住兩者的心智表徵，因此較不可能建立語文表徵及視覺表徵 間的心智連結(因為先出現的訊息會因在很短的時間內消失，導致後來進入的相對 應訊息無法和其有效整合)；如果學習者在聽到一句及看到相關聯動畫之間的間隔 短，則學習者有機會可以建立文字及圖片之間的連結；倘若學習者在聽到一段落 及看到相關聯動畫之間的間隔長時，則學習者則較不可能建立文字及圖片之間的 連結。
因此，由 Mayer(2001)整理的相關實徵研究中得知，整合性的呈現文字及相對 應圖片對學習者的學習成效優於分離性的文字及相對應圖片呈現。
若以口述文字來區分，兩個實驗教材皆同時有動畫搭配聲音。若以印刷文字 來區分，以文導圖模式雖然已把文字都呈現在畫面上，但是透過彈性指標(林煜庭, 2008)的方式，來造成同時出現的效果(如下圖 2-17)，應該會與觸發模式的文字接 續呈現產生學習上的差異，在後續的研究結論再進行探討。
圖 2-17 彈性指標在以文導圖模式的呈現
4. 連貫原則(Coherence Principle)：
與主題不相關的文字、圖像或聲音若能加以排除，學習效果較好。
此原則可細分成下列三個子原則：
5. 形式原則(Modality Principle)：
文字訊息以口述文字的方式呈現會比印刷文字有更好的效果。
6. 重覆原則(Redundancy Principle)：
Mayer 所提出的多餘原則較 Sweller 所提的多餘效應相似但廣度不同，Sweller 所提的多餘效應指的是在任何的多媒體情境中，刪除多餘的訊息教材將比包含多 餘的訊息教材有更好的學習成效；而 Mayer 所提出的多餘原則指的是在任何的多 媒體情境中，動畫或圖示搭配敘述時的學習成效比動畫同時搭配字幕及敘述時的 學習成效好。
兩個實驗教材皆有採用印刷文字展現。
7. 個人化原則(Personalization Principle)：
教材的用語採用口語化的方式會比採用形式化的方式得到更好的學習效果。
為低知識學習者設計一種多媒體呈現，為高知識學習者設計另一種多媒體呈 現；這種觀點的錯誤在於：一旦對學習者的知識層次分類錯誤時則產生學習成效 打折扣的情形出現。
兩個實驗教材皆播放預先錄製好的口述文字。
8. 互動原則(Interactivity Principle)：
學習者可以控制教材呈現的步調時學習效果會比較好。
依照有限容量假設，學習者在工作記憶能維持運作的訊息是有限的，所以若 學習者擁有控制教材呈現步調的能力，將可依照自己的狀況調整學習速度，避免 認知負荷因訊息太多而過高。
兩個實驗教材皆教師掌握教學進度，並以相同的時間進行教學。
9. 信號原則(Signaling Principle)：
多媒體教材若含有可強調教材內容組織結構與重點的提示，學習效果較好。
信號原則指的是學生學習多媒體教材時，如果含有協助如何處理教材的信 號，學生的了解程度比不含協助如何處理教材的信號的學生好。
在較複雜但不多餘的多媒體教材中，使用提醒信號，如在口語中加強重音提 醒關鍵字、紅色和藍色箭頭指示該注意動畫中的哪個影像、藉著添加綱要或標題 以協助組織文字、藉由添加地圖顯現出課程已呈現哪些部分來協助組織影像。
在上述的提到的彈性指標，經由研究證實是有效的，因此我們也預期以文導 圖模式(具備彈性指標)會和觸發模式(不具備彈性指標)產生差異。
10. 個別差異原則(Individual Difference Principle)：
多媒體學習設計效果對先備知識較少的學習者影響較大，對先備知識較多的 學習者影響較小；並且，對心像能力較佳者影響較大，對心像能力較差者影響較 小。
個別差異原則指的是設計效應對低知識的學習者比高知識的學習者效果來得 強；對高空間學習者比對低空間學習者來得強。
因為高知識學習者可以使用他們的先備知識來補償呈現中缺乏的指引，如從 文字中形成適當的心智影像；然而，低知識學習者比較不能夠在缺乏指引時使用 有用的認知處理。在多媒體信息中包含語文及視覺，所以多媒體學習者需要能夠 形成、保留及使用心智影像，而高空間學習者擁有從有效多媒體呈現中心智整合 視覺及語文表徵的認知能力；低空間學習者則必須將諸多的認知能力用於在記憶 中保留住呈現的影像，以致於較不可能有足夠的能力用於心智整合視覺及語文表 徵。
本教材非實驗班級的目前教材進度，因此降低先備知識的影響，同時兩個實 驗班級也將分成高學習成就組與低學習成就組來比較，避免能力上的差異影響。