基于多媒体学习认知理论的物理课件设计原则

2013-08-17梅鑫华陈鸿燕

中国现代教育装备 2013年16期

梅鑫华陈鸿燕

自21世纪以来，我国教育部多次强调要提高中小学教师计算机应用能力与素养，推动计算机辅助教学，提高教学效果。这表明，多媒体在现代教学中正扮演着越来越重要的角色。中学物理教师利用多媒体课件辅助物理教学已较为普遍，但在课件制作过程中，一直缺乏相关理论指导。多数教师凭借个人经验及主观偏好来设计与制作课件，忽视了客观的认知规律与学生的认知心理特点。以下运用多媒体学习认知理论，分析物理课件存在的问题，有针对性地提出若干课件设计原则。

一、多媒体学习认知理论

多媒体学习认知理论研究中，梅耶总结了多媒体概念的3种观点，并在派维奥(Paivio，1986)的双重编码理论和巴德利(Baddeley，1992)的工作记忆模型等理论基础上，提出了多媒体学习的3个假设：(1)双通道假设(Dual channels)：人类对听觉/语词材料和视觉/图像材料有不同的信息处理通道。(2)有限容量假设(Limited capacity)：人们在同一时间，每一个通道中所能够加工处理的信息是非常有限的。(3)主动加工假设(Active processing)：人们进行主动学习，即人们主动选择相关语词和图像信息，并且按照内在的心智结构组织这些材料，将其和他们已有的先前知识整合在一起[1]。

梅耶等人在一系列的实证研究基础上，提出了多媒体信息设计的原则。如一致性原则：当语词、画面和声音相互关联，不包含无关信息时，学生学得更好；冗余原则：学生学习由动画加解说组成的呈现材料，比学习由动画、解说加屏幕文本组成的呈现材料能取得更好的效果；还有空间接近、时间接近、个别差异、分割等原则[1]。这些原则本质上只考虑一般性过程，尚未考虑具体的学习内容，但为具体学习内容的多媒体课件设计原则奠定了理论基础。作为物理学科，需研究适合物理特色的课件设计原则。

二、中学物理课件类型与归因

对搜集的物理课件整理后，可将其归类(见表1)。

表1 物理课件类型

不同的课件类型，折射制作者不同的多媒体认知。“花枝招展”型的制作者认识到多媒体教学能提供生动、鲜明、直观、清晰的视听觉效果，带来强烈的感官刺激，但忽视了客观的认知心理规律。“平淡无奇”型的制作者认识到多媒体教学的便利作用，他们利用多媒体课件替代一些板书与板图，节省课堂教学时间，增加课堂密度。“恰到好处”型的制作者根据自身的教学实践，形成了课件设计的经验，对多媒体学习认知理论有一定的感悟与认识。总之，科学的设计原则能指导中学物理教师设计出“恰到好处”型的课件。

三、中学物理课件设计中的问题

结合多媒体学习认知理论及相关认知心理学理论，发现物理课件主要存在如下3个方面的问题。

1.色彩冗余、色彩搭配不合理

在所研究的物理PPT课件中，存在色彩冗余现象。同一屏幕内，仅字体颜色多达4～5种。有研究表明，同一屏幕内，如果使用过多的色彩，会分散注意力，弱化原本用以强调的目的。在色彩搭配方面，有制作者将红色水印图片作为背景，字体颜色设为浅黄色；也有作者在浅蓝色水印背景中，使用蓝色字体等。若背景色与字体色的对比度不明显，导致学生认知负担加重，学生需要花更大的努力去辨识屏幕所呈现的信息。根据有限容量假设，学生在同一时间，每个通道用于信息加工的容量是有限的。因此，这种致使加工容量浪费的色彩搭配是不合理。

2.图文分离、图文布局不合理

(1)在图文分离方面，由于文本描述与图片制作相对独立，制作者可能更习惯于将文本与图片分离制作，可以减少制作者在文本与图片之间的切换，以节省制作时间，但这是以加重学习者认知负担为代价的。例如，在一张PPT幻灯片中，有两只灯泡串联的电路图。图中并没有标注电源、电压等相关参数，而在图的左边文本中给出了一些电路参数，并要求求出电路中的其他参数。若图中标注相关电路图参数，学生只根据示意图，也可解答此题，而不必在文字与图片之间相互切换。根据容量有限假设，学生的通道加工容量在某一时间是有限的，应尽量减轻学生的认知负担。图文融合制作，图文临近布局，可以有效减少学生认知加工资源的浪费。

(2)在图文布局方面，图片大小与文本大小的比例存在不协调的问题。例如，在某些幻灯片中，一张图片占据整个幻灯片的空间，而文本仅占据图片空间中的极小一部分。

3.情境虚化、情境设置不真实

物理学科经常将实物示意图化，如木块的运动，我们可以用矩形示意。但在研究的PPT课件中，有制作者将矩形填充为蓝色，降低了木块的真实度，使原本简化的示意图更加虚化。此外，有制作者在物理“功率”的课件中，将一幅“蓝色烟花”水印图作为所有幻灯片的背景，明显存在情境的不一致性。根据建构主义理论及主动加工假设，学生是在真实情境中主动进行有意义的建构学习。因此，物理课件制作应保持情境的一致性及真实性。

四、中学物理课件设计指导思想与原则

1.设计指导思想

物理学是一门追求简单美的科学，它的对称与统一正是简单美的体现。在物理课件设计过程中，应以简洁性作为指导思想，避免冗余信息的呈现，以提高学生认知容量的利用，进一步避免学生在主动建构过程中，选择、组织与整合一些无用的信息。

2.设计原则

根据物理课件存在的3方面问题提出以下3条设计原则，用以指导中学物理教师的课件设计。

(1)鲜明性原则。物理课件设计中，应避免色彩冗余，注意色彩的选择与搭配，使课件文本与背景色形成鲜明对比，保证学生能轻松获取文本信息。有设计师曾总结出符合良好知觉效果的文字底色对比方案[2]，具体见表2。

表2 良好知觉效果的文字底色对比方案

因此，中学物理教师在课件设计过程中，色彩的选择与搭配可参考表2的色彩对比方案。

(2)整体性原则。整体性思想经常应用于物理习题及物理情境的分析之中，中学物理教师对此应当深有体会。值得注意的是，整体性思想不仅可用于物理问题的分析，在物理课件设计中，同样需要考虑整体性。例如，在设计实物示意图或运动过程图时，应考虑图文的整体融合，将更多的文本信息标注到图中，使学生在主动理解示意图的过程中，节省图文之间切换的消耗。

(3)情境性原则。物理学科属自然研究的范畴。情境的创设对物理研究与学习至关重要。因此，在物理课件设计中，应注意情境的一致性，去除与情境无关的所有图片及文本。在实物抽象成示意图的过程中，示意图应尽量保持与原实物的一致性，保持颜色与形状的真实性。