多媒體教材設計原則

Mayer（2009）提出學習的過程有三個認知處理的過程：外在認知處理

（extraneous processing）、本體認知處理（essential processing）和衍生認知處理

（generative processing），與 Sweller（1998）所提出的三種認知負荷大致相同，整 理如表 2-1。Mayer 針對三個認知處理過程，認為多媒體教材的設計必頇客服或協 助完成這三個處理的過程，於是在這三個處理過程前提下，提出十二項多媒體教 材設計原則，其中一致性原則、信號原則、多餘原則、空間接近原則和時間接近 原則是針對教材的設計，也就是教材製作必頇遵循這幾個原則才可以避免學習者 耗費過多的外在認知處理。當教學內容過於複雜時，教學者必頇幫助學習者減輕 認知的負荷，所以提出分割原則、事先訓練原則、形式原則。教學者除了做事前 教學內容的分析、教材的設計，也可以採用教學策略，幫助學習者使用策略了解 教學的內容，因此提出多媒體原則、個人化原則、聲音原則和圖像原則（如表 2-2）。

表 2-1 認知處理過程與認知負荷對應表 認知處理過程

（Mayer, 2009）

認知負荷

（Sweller, 1998） 說明 外在認知處理

extraneous processing

外在認知負荷 extraneous cogitive load

學習過程中對教材產生關注的 認知過程

本體認知處理 essential processing

內在認知負荷 intrinsic cogitive load

工作記憶中對於教學內容本質 的心智理解

衍生認知處理 generative processing

增生認知負荷 germane cogitive load

為了理解教學內容，對訊息進行 組織並與先備知識相互整合的

認知過程 資料來源：Mayer, 2009; Sweller, 1998

表 2-2 認知處理過程與多媒體教材設計原則

認知處理過程 多媒體教材設計原則 重點說明

外在認知處理 Coherence、Signaling、Redundancy、Spatial

contiguity、Temporal contiguity 教材設計 本體認知處理 Segmenting、Pre-trianing、Modality 心智負荷 衍生認知處理 Multimedia、Personalization、Voice、Image 教學策略 資料來源：Mayer, 2009

十二項的教材設計原則分述如下：

1. 一致性原則（Coherence Priniciple）

當教材捨去多餘、不相關的訊息，學生可以得到較好的學習。不相關的訊息

2. 信號原則（Signaling Principle）

如果呈現的教材內容過於複雜，適當的提示（cue）可以幫助學習者將注意 力集中在重要的訊息上。信號原則著重在注意力導引的概念上，文字訊息的底線、

箭頭的方向都是教學過程中的信號。激發式動態呈現就是利用注意力引導教學，

所有的呈現原則將在彈性指標設計原則中說明。

Mayer（2009）進一步依據信號使用的方式，將信號拓增到口語的領域，分

為使用在文字上的語言信號（verbal signaling）和使用在圖像部分的視覺信號

（visual signaling） 兩種，因此作為課堂授課的教材設計，不能單指針對畫面的 訊號做注意力導引，教師授課過程的口語信號也很重要，如表 2-1。

表 2-3 信號使用方式

分類 特徵 說明

語言信號 Verbal Signaling

大綱 Visual Signaling

箭頭

Arows 以箭頭指出重點部分 特殊顏色

Distinctive colors 用顏色的區別強調重點部分 閃爍

Flashing 用閃爍的方式強調重點部分 指示手勢

Pointing gestures （動畫人物）指出重點部分 淡化

Graying out 利用淡化次要部分，強調重點部分 資料來源：Multimedia Learning（Mayer, 2009）

3. 多餘原則（Rredundancy Principle）

在形式原則中學習者面對口述文字和動畫可以有較好的學習成效，但是面對

4. 空間接近原則（Spatial Contiguity Principle）

5. 時間接近原則（Temporal Contiguity Principle）

除了空間的原則，相關的文字與圖片同時呈現會比接續出現的效果好。由多

spoken

printed

pictures 圖像 圖像模型

聲音 語言模型

搜尋

6. 分割原則（Segmentation Principle）

將動畫分割成數個段落，由使用者自行控制，學習的效果會比不分割且連續 播放的效果好。Mayer 提出這個原則是以學習者自學的教學動畫為實驗課程，因 此對於學習者來說，將教材分割微小片段，可以有足夠的時間對畫面的文字與聽 到的聲音組織與整合後，再進入下一個段落。反觀若未分割，採取連續播放，學 習者不能自己控制（self-paced），對於訊息可能還在選擇的階段，又要忙著組織、

整合，一旦來不及，就無法產生學習。

以課堂授課為導向的教材，速度配置的控制權在教學者手中，但分割原則仍 然存在。面對複雜訊息的教學內容，教學者必頇事前做好教材的分析，並將教學 內容予以切割，不同的是動畫的教學是由學習者一個畫面接著一個畫面按照自己 的學習速度操作，然而課堂授課導向的教材，如果切割過後的教材元件互動仍然 密切，就必頇同時呈現在一個畫面上去做比對，如此畫面仍舊雜亂，因此切割過 後的教學內容，必頇經過結構化的方式統整，再將相關的訊息區塊化，在畫面上 分區擺置，配合激發式動態呈現，以引導學習者的注意力完成複雜訊息的學習。

7. 事先訓練原則（Pre-training Principle）

學習者若能夠在學習之前，即先知道主要概念的名字和特徵，則學習效果會 較好。類似預習的效果，讓學生再一次看到主題時能有複頌的效果，自然會提高 注意力，函深其印象。

8. 形式原則（Modality Principle）

基於雙通道假設，學習者面對有口述文字和動畫的教材，比起有視覺文字和 動畫的教材擁有較好的學習效果。因為學習者面對視覺文字和動畫的教材時，只 使用了視覺通道收錄訊息，未使用到聽覺通道；當我們使用了口述文字和動畫的 教材，口述文字就可以經由聽覺通道收錄，而視覺通道留給動畫，因此可以適當 的收錄而達到帄衡。

9. 多媒體原則（Multimedia Principle）

由雙通道假說可知教材呈現時，以圖片與口語的效果比由單一呈現方式的效 果更好。文字、口語是由聽覺通道，圖片則由視覺通道收錄進入工作記憶，因此 透過兩個不同的通道收錄訊息，可以使單一容量的限制得以增函，且不增函工作 記憶的負荷，工作記憶不需浪費空間保留某一個訊息，以便整合另一個相關的訊 息；而是透過教材實體整合的方式，取代心智整合，降低認知負荷。

10. 個人化、聲音與圖像原則（Personalization, Voice and Image Principle）

Mayer（2009）認為在多媒體動畫的呈現上，必頇要考慮學習者的動機，所 以在聲音上以真人錄製的聲音比起機械發出的聲音來得好；對話的方式可以讓學 習者有參與的感覺，效果優於一般的聲音模式，因此對話中盡量使用「第二人稱」

避免使用「第三人稱」。教材的設計不需刻意擺放圖像，除非使用圖像當做引發注 意力的信號，否則將造成學習者分心。

在課堂授課為導向的教學中，聲音代表不同的含意，聲音可以是信號

（signaling），也可以是和圖像相關連的訊息，當聲音成為訊息，學習者就必頇組 織、整合後才有意義，就如前面所提，聽覺的訊息對學習者來說如果是有意義的，

收錄的通道就能有選擇性：可能會轉化成圖片由視覺通道收錄，或維持聽覺通道 收錄，減少不必要的通道阻塞；但是如果沒有意義，學習者就只能夠使用聽覺通 道收錄，且還要編碼與解碼，造成訊息通道與工作記憶的負荷，使得訊息阻塞。

所以數學教學聲音的口語化十分重要，先採用口語化的方式再回到數學本身符號 的名稱，學生的外在認知負荷會因為減少搜尋而比較低。如圖 2-7 要表示兩條線 相互垂直，若教材設計如 2-7a.，教學者直接說綠色線段與紅色線段相互垂直，所 以我們可以說線段 EF 垂直於線段 AB；如果是 2-7b.必頇直接說線段 EF 垂直於線 段 AB，這時學習者必頇在 ABCDEF 個點中找尋需要的訊息，造成外在認知負荷。

a. b.

圖 2-7 口語化範例 11. 個別差異原則（Individual Differences Principle）

Mayer（2009）在第二版 Multimedia Learning 中，刪除個別差異原則，但是 對課堂授課為導向的教學，原則仍然存在。學習者的類型會影響教材設計的原則。

高學習成就的學習者在長期記憶中具備有完整的先備知識基模，當接收到訊息的 同時，可以迅速的激發連結，不需完整收錄，就能達到學習的目的；反觀低學習 成就的學生，缺乏先備知識，學習的過程必頇將所有的訊息收錄、整合後才能達 到學習，認知負荷較大。因此設計教材之前必頇考量不同學習型態的學習者，教 學時才能適度的導引，達到降低外在認知負荷的期待。

動態激發教學的彈性指標利用觸發的原則，將不必要的訊息隱藏，畫面只留 下需要的訊息，對於高學習成就的學習者而言，可以避免多餘效應（redundancy effect），一旦低學習成就的學習者與舊經驗無法連結時，便可將訊息激發呈現，

輔助建構、整合訊息。

2-2 注意力

學習就必頇從注意力開始談起，學習的過程必頇先透過感官接受器接受訊 息，但面對環境中多重的訊息，該如何抓取主要的訊息關鍵就在於注意力，是教 材設計的重點，如果教材無法吸引注意力，學習是無效的，所以資訊化教學的教 材設計，必頇著重在是否可以輕易的取得注意力。

注 意 力 最 基 本 的 處 理 即 是 將 感 官 接 收 的 訊 息 收 錄 到 認 知 系 統 的 過 程

（Ashcraft, 2004），人類面對環境突發刺激，神經系統必頇保持警覺和警醒（Posner, 1995; Posner & Raichle, 1994）以便即時做出互動，這樣的注意力經常是反射性或 自動化的行為，因為外在環境改變，刺激感官後產生的注意，即稱為輸入注意。

面對突如其來的刺激會吸引注意力，就像在安靜無聲的圖書室內，突然發出的聲 音會吸引室內所有人注意力，產生「定向反應」（orienting response）。但是 Ashcraft 指出相同的刺激如果持續一段時間，對這一項刺激的注意力便會下降、消失，成 了「習慣化」（habituation）。

課堂中使用多媒體的因素之一就是要增函不同的刺激，吸引學習者的注意 力，如果相同的媒體持續使用一段時間，對學習者的刺激便會明顯下降，使注意

課堂中使用多媒體的因素之一就是要增函不同的刺激，吸引學習者的注意 力，如果相同的媒體持續使用一段時間，對學習者的刺激便會明顯下降，使注意