王福興　段朝輝　周宗奎

摘要 線索在多媒體學(xué)習(xí)中作為一種重要的教學(xué)設(shè)計形式，具有引導(dǎo)注意、組織和整合信息的功能。綜述已有研究發(fā)現(xiàn)，線索具有引導(dǎo)學(xué)習(xí)者加工特定位置信息、忽視無關(guān)信息干擾的功能；在特定條件下幫助學(xué)習(xí)者整合圖-文信息，并且提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果；但對于線索信息組織功能尚缺少充分而有力的證據(jù)。關(guān)于線索對學(xué)習(xí)效果的影響，大部分研究證實線索能夠促進學(xué)習(xí)。但是由于線索的多樣性以及學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性，線索能否有效地提高學(xué)習(xí)效果仍然存在爭議。從認知負荷理論視角綜述發(fā)現(xiàn)，線索加入并沒有明顯降低學(xué)習(xí)者感知到的主觀認知負荷；從知覺加工視角而言，線索作為突顯的刺激會吸引學(xué)習(xí)者的注意，從而簡化學(xué)習(xí)者在知覺加工階段的視覺搜索。未來研究仍然需要關(guān)注以下問題：（1）線索是否真的被學(xué)習(xí)者所注意和加工？（2）重視學(xué)習(xí)材料多樣性比較和不同線索類型差異探討，（3）關(guān)注學(xué)習(xí)者經(jīng)驗影響，（4）如何在教學(xué)設(shè)計上保證線索的有效性。

關(guān)鍵詞 線索；多媒體學(xué)習(xí)；注意引導(dǎo)；認知負荷；整合

分類號 B849：G44

伴隨著技術(shù)的進步，高效而豐富多彩的多媒體被廣泛關(guān)注。由于多媒體可以有效地利用其外部視覺和空間表征傳遞信息，幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)復(fù)雜的知識或結(jié)構(gòu)性心理表征（Hegarty，2005；Imhof，Scheiter，Edelmarm，& Gerjets，2012；Kriz & Hegarty，2007；She & Chen，2009）。所以，基于動態(tài)視覺呈現(xiàn)（dynamic visualization）、動畫、視頻等多種計算機技術(shù)的指導(dǎo)性多媒體被教育者廣泛使用，以幫助學(xué)習(xí)者識記知識、構(gòu)建心理表征和理解學(xué)習(xí)材料（Lowe，2004；Mayer，2005b；Mayer & Moreno，2002）。

1 多媒體學(xué)習(xí)中的線索

多媒體包含復(fù)雜且多層面的信息，需要消耗學(xué)習(xí)者的工作記憶或認知資源（Mayer，2005b）。以動畫形式的多媒體為例，呈現(xiàn)動態(tài)的信息雖然會有利于學(xué)習(xí)者了解過程性信息，但是動畫呈現(xiàn)的信息具有多信息同時呈現(xiàn)、高復(fù)雜性和轉(zhuǎn)瞬即逝的特點，學(xué)習(xí)者不僅要加工當(dāng)前信息還要記住之前的信息，給其帶來了巨大的認知負擔(dān)（Hoffler & Leutner，2007；Tversky，Morrison，& Betrancourt，2002）。因此，在多媒體學(xué)習(xí)中，如何有意識地引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意和信息加工顯得尤為重要。如果把重要的視覺信息通過高亮、顏色、加粗等視覺線索的方式告知學(xué)習(xí)者，能否促進學(xué)習(xí)者對知識的理解和問題的解決呢？一些研究給出了肯定的答案（Canham & Hegarty，2010；Grant & Spivey，2003）。

線索（cue）是指在多媒體學(xué)習(xí)中采用非內(nèi)容信息（比如：顏色、箭頭、閃爍）方式來引起學(xué)習(xí)者注意，從而引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意關(guān)鍵信息，以促進學(xué)習(xí)效果的一種教學(xué)設(shè)計方式（De Koning，Tabbers，Rikers，& Paas，2007，2009）。也有研究使用信號（signalin曲一詞來指代線索（Dodd & Antonenko，2012；Mautone & Mayer，2001；Mayer，2009，pp-108-117；Moreno，2007；Ozcelik，Arslan-Ari，& Cagiltay，2010），為了方便理解本文統(tǒng)一使用線索一詞。

有關(guān)線索類型的分類，不同的研究者觀點迥異。有的研究者從全局的視角去看待線索，將其分為標題（headings，titles）、功能詞（function and relevance indicators）、列舉（enumeration）和排版（typography）等類別（Mautone & Mayer，2001）。Mayer在其《多媒體學(xué)習(xí)劍橋手冊》中將線索分為言語線索（verbal signaling）和視覺線索（visual signaling）兩大類。言語線索包括列舉大綱（topic shifts）、標題（outlines or headings）和強調(diào)重要信息（signaling the spoken text）等；視覺線索包括箭頭（arrows）、顏色（color）、聚光燈（spotlight）和手勢（gesture）等（Mayer，2005b）。但是上述的分類方式也存在不足，如被很多研究者視為線索之一的速度（Fischer，Lowe，& Schwan，2008；Fischer & Schwan，2010）卻并不包含其中。已往綜述中并沒有對具體的線索類型進行歸類，而是按照線索的功能來對其進行劃分（De Koning et al.，2009）。因此，本文綜述了已有研究，嘗試把線索歸為物理線索和時空線索兩類。其中，物理線索是指基于物體物理屬性變化而產(chǎn)生的線索，如：對比度變化（luminance or spotlight-cueing）（De Koning et al.，2007；De Koning，Tabbers，Rikers，& Paas，2010a）、箭頭（Kriz & Hegarty，2007；Lin & Atkinson，2011）、顏色（Boucheix & Lowe，2010；Ozcelik，Karakus，Kursun，& Cagiltay，2009）、顏色變化或高亮（highlighting）（Crooks，Cheon，Inan，Ari，& Flores，2012；Jamet，Gavota，& Quaireau，2008；Ozcelik etal.，2010）等；而時空線索是指基于物體時間和空間位置的變化而產(chǎn)生的線索，如：動態(tài)箭頭（Boucheix & Lowe，2010）、變化字體樣式（Mautone & Mayer，2001）、速度變化（Fischer et al.，2008；Fischer & Schwan，2010）和特定區(qū)域縮放（Amadieu，Mariné，& Laimay，2011）等（參見表1）。

2 線索在多媒體信息整合中的角色

Mautone和Mayer（2001）在總結(jié)以往研究的基礎(chǔ)上，提出了線索具有引導(dǎo)注意（guiding attention）、引導(dǎo)知識的組織（guiding the process of organizing knowledge）和引導(dǎo)知識整合（guiding the process of integrating knowledge）3個作用。后來，De Koning等人（2009）進一步簡化為選擇（selection）、組織（organization）和整合（integration）3個功能。3個功能的基本假設(shè)是線索可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的信息，簡化其視覺搜索過程。幫助學(xué)習(xí)者找到重要信息，騰出工作記憶空間用于整合信息和建構(gòu)心理表征，進而促進其學(xué)習(xí)的效果（De Koning et al.，2009）。

2.1 注意引導(dǎo)功能

線索的注意引導(dǎo)（或選擇功能）是指引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意多媒體中特定的位置和信息（對理解原理、建構(gòu)心理表征有用的重要信息）（De Koning et al.，2009；Jamet et al.，2008）。這種觀點較早出現(xiàn)在Mautone和Mayer（2001）的研究中（實驗1）。在其實驗中研究者測試了多種線索形式（導(dǎo)讀、連接詞、加粗、斜體），發(fā)現(xiàn)線索對注意具有引導(dǎo)作用，并且線索組學(xué)習(xí)成績更高。后來，Bétrancourt（2005）提出了注意引導(dǎo)原則（attention-guidingprinciple）的概念來突出線索在多媒體學(xué)習(xí)中的重要作用，并且建議使用視覺線索引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意學(xué)習(xí)材料中重要的內(nèi)容。

很多研究發(fā)現(xiàn)，注意引導(dǎo)能夠促進多媒體環(huán)境下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果（綜述見：De Koning et al.，2009）。綜述已有研究，線索之所以引導(dǎo)注意并提升學(xué)習(xí)效果有兩個重要原因。第一，線索作為一種突顯刺激可以引導(dǎo)被試關(guān)注重要信息出現(xiàn)的區(qū)域。Ozcelik等人（2010）利用顏色作為線索并記錄學(xué)習(xí)的眼動過程，發(fā)現(xiàn)被試對相關(guān)信息的注視次數(shù)更多、總注視時間更長。De Koning等人（2010a）也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，即學(xué)習(xí)者對于那些研究者設(shè)計的線索區(qū)域注視次數(shù)更多、注視時間更長。Boucheix和Lowe（2010）的研究也發(fā)現(xiàn)線索組在任務(wù)相關(guān)興趣區(qū)的眼動注視更多。第二，減少無關(guān)信息的加工。即線索的出現(xiàn)能夠讓學(xué)習(xí)者關(guān)注與學(xué)習(xí)有關(guān)的信息，忽視無關(guān)的信息《Kalyuga，Chandler，& Sweller，1999；Tabbers et al.，2004）。比如：多媒體眼動研究發(fā)現(xiàn)，線索能夠提高對任務(wù)相關(guān)信息的搜索效率，縮短信息的搜索時間（Ozcelik et al.，2010）。Boucheix和Lowe（2010）的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用動態(tài)顏色作為線索時，被試對學(xué)習(xí)材料中低視覺突顯但與學(xué)習(xí)主題高相關(guān)的興趣區(qū)注視更多、注視時間更長，說明學(xué)習(xí)者可能忽視了視覺高突顯性而更多關(guān)注與學(xué)習(xí)主題相關(guān)的信息區(qū)域。

對重要信息線索化有利于信息的選擇，提高對此信息內(nèi)容的理解，因而提高學(xué)習(xí)效果。當(dāng)然，我們也需要看到線索對于注意的引導(dǎo)假設(shè)，只是在一些特定的線索條件下得到了驗證，比如：顏色（Kalyuga et al.，1999；Ozcelik et al.，2010；Ozcelik et al.，2009）和對比度變化（De Koning et al.，2007，2010a）。而對于其它的線索條件，并沒有得出一致而顯著的結(jié)論，一些眼動研究也沒有給出滿意的答案。這說明線索對學(xué)習(xí)的引導(dǎo)機制是一個很復(fù)雜的問題，這個問題將會在展望部分進行闡述。

2.2 信息組織功能

信息組織功能是指線索能夠建立多媒體的連貫結(jié)構(gòu)或強調(diào)其本身的組織關(guān)系（Mautone &Mayer，2001）。在Mautone和Mayer（2001）的研究中（實驗2），研究者使用聲音和語調(diào)作為線索來強調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的邏輯和組織關(guān)系（符合線索信息組織功能的界定）。該研究發(fā)現(xiàn)聲音線索組的保持測驗和遷移測驗成績均高于非線索組。Mautone和Mayer（2007）研究發(fā)現(xiàn)，線索呈現(xiàn)促進了學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料的關(guān)系表述。而Fischer和Schwan（2010）通過操作空間線索（閃爍顏色）和時間縮放（速度變化），發(fā)現(xiàn)高速呈現(xiàn)的動畫有利于個體對機械原理的理解和加工。此研究中，這種時間縮放作為一種重要的時間變化線索，能明顯促進學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料組織關(guān)系和結(jié)構(gòu)的理解。也有研究者結(jié)合物理線索和時空線索采用隨動畫漸變顏色的方式研究了鋼琴系統(tǒng)的工作原理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種能夠顯示機械工作原理的內(nèi)部線索可以提高學(xué)習(xí)成績（Boucheix & Lowe，2010）。

相對于線索的注意引導(dǎo)功能，關(guān)于線索組織功能的研究較少，一些研究結(jié)論也僅僅來自文本加工的推論，即線索有利于識別和表征文本學(xué)習(xí)材料的結(jié)構(gòu)性組織，并且提高保持測驗成績（DeKoning et al.，2009）。表1歸納的18項實證研究中，線索具有組織功能的僅4項。此類研究較少的主要原因是很多學(xué)習(xí)材料很難符合組織功能界定。其次，很多線索（比如：顏色、對比度、動態(tài)變化）都是直接指向注意的，而能體現(xiàn)組織功能的線索（比如：聲音、提綱、標題）在最近幾年研究中被偏向使用教學(xué)指導(dǎo)技術(shù)的研究者所忽視。

2.3 信息整合功能

根據(jù)Mautone和Mayer（2001）的闡釋，整合功能是指線索可以幫助學(xué)習(xí)者將新知識與原有知識建立聯(lián)系。而后來研究者在實證研究基礎(chǔ)上將其界定為理解多媒體各成分間關(guān)系（比如：閃電圖示與文字解釋之間關(guān)系），幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)一個連貫的心理表征；并且將其分為單一關(guān)系表征（比如：圖片或文字）和多關(guān)系表征（比如：圖片與文字）（De Koning et al.，2009）。由于多媒體更多涉及圖-文整合，所以從比較寬泛的意義上講，在注意引導(dǎo)功能中涉及到圖-文信息加工的材料大部分都體現(xiàn)了線索的整合功能。比如：Ozcelik及其同事采用包含圖示信息和文字說明的學(xué)習(xí)材料（神經(jīng)元突觸傳遞和渦輪發(fā)動機）研究發(fā)現(xiàn)，相對非線索條件，線索組視覺搜索的有效性更高、定位相關(guān)信息的時間更短；較短的搜索定位時間與較高的遷移測驗成績呈正相關(guān)（Ozcelik et al.，2009，2010）。

在具有圖-文信息的多媒體中，學(xué)習(xí)者必須在圖形表征和對應(yīng)的文字表征間建立聯(lián)系（比如：把動滑輪原理示意圖與文字說明對應(yīng)起來），并且把圖-文信息整合為一個準確的心理模型與原有經(jīng)驗建立聯(lián)系。線索作為一種提示性信息，可以幫助學(xué)習(xí)者建立圖-文之間的連接、建構(gòu)一個整合的心理表征或心理模型。除了以上直接體現(xiàn)圖-文整合的研究，對于線索具有整合功能的研究更多的是基于遷移測驗、問題解決任務(wù)等進行推測。因為遷移任務(wù)和問題解決任務(wù)不僅需要理解具體知識，更重要在于把知識作為一個整體形成一個系統(tǒng)的表征和模型進行應(yīng)用以解決實際問題。線索的這種整合功能在引導(dǎo)問題解決任務(wù)（Grant & Spivey，2003；Thomas & Lleras，2007）和多媒體學(xué)習(xí)中都得到了驗證。但是Crooks等人（2012）采用包含文字解釋的關(guān)系線索（動態(tài)箭頭）試圖促進學(xué)習(xí)者對圖文信息的整合，卻沒有發(fā)現(xiàn)線索在學(xué)習(xí)成績上的明顯效應(yīng)。所以，這種線索整合的功能也并不是在所有的研究中都能得到證實（比如：Jamet et al.，2008；Lin & Atkinson，2011），具體見表1中歸納。這種研究結(jié)論不一致也說明了對于線索整合功能的探討和研究還有待深入，尤其是如何準確測得線索是否真正促進了多媒體學(xué)習(xí)中圖一文信息的整合過程和整合效果，仍然需要直接有效的實證數(shù)據(jù)支持。

3 線索能否促進多媒體學(xué)習(xí)效果么？

線索作為教學(xué)設(shè)計的一項重要技術(shù)，沒有什么比影響最終的學(xué)習(xí)成績更能引起教學(xué)設(shè)計者和學(xué)習(xí)者的興趣。根據(jù)線索功能推論，如果加入線索后可以引導(dǎo)注意，并且?guī)椭x擇、組織和整合信息，那么預(yù)期的假設(shè)應(yīng)該是線索可以提高多媒體學(xué)習(xí)成績。但是，從表1匯總的18項研究發(fā)現(xiàn)僅有5項研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)線索可以促進多媒體學(xué)習(xí)效果，9項結(jié)果部分支持，剩余4項沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。

很多研究發(fā)現(xiàn)，線索可以促進多媒體學(xué)習(xí)效果（Jeung，Chandler，& Sweller，l997；Mautone & Mayer，2007）。比如：Kalyuga等人（1999）研究發(fā)現(xiàn)，使用顏色視覺線索能夠在文字和圖片信息問建立聯(lián)結(jié)，從而促進學(xué)習(xí)效果。De Koning及其同事使用心血管系統(tǒng)動畫作為學(xué)習(xí)材料，采用把一定周圍區(qū)域變暗突出顯示特定信息進行線索提示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線索組的各項學(xué)習(xí)測驗成績均顯著高于非線索組（De Koning et al.，2007，2010b）。一些使用顏色線索研究也發(fā)現(xiàn)，線索可以幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)心理模型并提高學(xué)習(xí)成績（例如：Boucheix & Lowe，2010；Keller，Gerjets，Scheiter，& Garsoffky，2006；Ozcelik et al.，2009）。

但是，也有一些研究發(fā)現(xiàn)線索對學(xué)習(xí)沒有作用。比如：Kriz和Hegarty（2007）研究發(fā)現(xiàn)雖然線索將注意指向了與任務(wù)相關(guān)的信息上，但學(xué)習(xí)者并沒有表現(xiàn)出更好的測驗成績。De Koning等人的兩項研究同樣發(fā)現(xiàn)線索對學(xué)習(xí)成績沒有積極影響作用（De Koning et al.，2010a，2011）。有趣的是，對比該團隊的其它研究。即使使用了相同的多媒體學(xué)習(xí)材料和近似的實驗變量操作，線索對學(xué)習(xí)效果的影響卻得出了不同的結(jié)論（促進作用見：DeKoning et al.，2007，2010b）。在其他研究中也發(fā)現(xiàn)線索加入并沒有對學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生影響（例如：Crooks et al.，2012；Fischer&Schwan，2010）。

然而，在有些研究中發(fā)現(xiàn)線索可以促進學(xué)習(xí)的部分證據(jù)（Boucheix & Guignard，2005；Moreno，2007；Tabbers et al.，2004）。比如：在Mautone和Mayer（2001）研究的實驗1和實驗3都發(fā)現(xiàn)線索組遷移測驗成績顯著高于非線索組，但是在保持測驗上差異不顯著；但在實驗3中多媒體動畫上卻沒有發(fā)現(xiàn)線索的作用，僅僅在文本文字和聲音解說上發(fā)現(xiàn)了線索對學(xué)習(xí)的促進作用。Lin和Atkinson（2011）利用紅色箭頭引導(dǎo)學(xué)習(xí)材料中重要信息，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線索縮短了被試學(xué)習(xí)時間，并提高了學(xué)習(xí)效率；但是在保持測驗上線索并沒有顯著的促進作用。在其它一些研究中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果（Amadieu et al.，2011；Jamet et al.，2008；Ozcelik et al.，2010），具體見表1中提供的信息。

之所以會出現(xiàn)線索影響多媒體學(xué)習(xí)效果不一致的結(jié)論，可能受到學(xué)習(xí)加工深度的影響。線索可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注重要的區(qū)域，但是這并不等于可以讓學(xué)習(xí)者準確理解和建構(gòu)重要信息（Kriz & Hegarty，2007，），這也說明提取視覺信息的知覺加工和編碼與信息建構(gòu)心理模型的概念加工是兩個不同的過程。換言之，僅僅把學(xué)習(xí)者注意引導(dǎo)到特定位置停留于淺層的表面水平，而這種表面水平引導(dǎo)并不能讓被試在概念水平上有更深層次加工或者讓知識之間建立特定聯(lián)結(jié)（De Koning et al.，2010b）。當(dāng)然，這種推測還需要更多實證研究的驗證。

4 如何看待線索在多媒體學(xué)習(xí)中的作用

4.1 認知負荷理論。

對線索作用的理論解釋，引用最多且最具有解釋力的是認知負荷理論（Cognitive Load Theory，CLT）。從CLT角度，個體的認知資源是有限的，而搜索、組織和整合有關(guān)的多媒體信息被認為是消耗認知資源的額外任務(wù)（De Koning et al.，2007）?；诖?，線索的加入會減少被試用于搜索、組織和整合信息時的資源消耗，從而釋放更多的資源用于與學(xué)習(xí)有關(guān)的活動或進行深層加工。即這種帶有線索的多媒體教學(xué)設(shè)計會降低個體的外部負荷（extraneous load），從而促進學(xué)習(xí)效果（認知負荷理論見：Paas，Renkl，& Sweller，2003；Sweller，1988）。在多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境中，個體需要加工來自視覺、聽覺等多通道信息，需要整合來自圖片、圖形、圖示、文字、解說等多層面信息，所以線索可以有效地降低認知負荷這種觀點得到了一些研究者的認可（見：Mayer & Moreno，2003；Wouters，Paas，& van Merrienboer，2008）。

但是，一些最近的實證研究并沒有支持線索可以降低認知負荷的假設(shè)。研究發(fā)現(xiàn)線索的加入并沒有降低學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的認知負荷和心理努力度，至少在主觀評定的認知負荷上沒有發(fā)現(xiàn)預(yù)期的假設(shè)（De Koning et al.，2007，2010a，2010b；Tabbers et al.，2004）。在表1中，除了6項沒有測量認知負荷外，剩余的12項研究中有11項顯示線索沒有降低認負荷的作用，僅有1項顯示線索可以降低認知負荷。比如：在Lin和Atkinson（2011）的研究中，雖然線索縮短了學(xué)習(xí)時間并且增加了學(xué)習(xí)效率，但是線索并沒有降低被試主觀報告的認知負荷。Amadieu等（2011）的研究也沒有發(fā)現(xiàn)線索可以降低學(xué)習(xí)者認知負荷和感知到的任務(wù)難度，僅在交互作用上發(fā)現(xiàn)了線索可以降低外部認知負荷。De Koning等人采用了經(jīng)典的認知負荷測量方法（Paas，1992），但是在其3個研究中都沒有發(fā)現(xiàn)線索可以降低被試的認知負荷（De Koning et al.，2007，2010a，2010b）。其他研究也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果（Ozcelik et al.，2009；Tabberset al.，20041。

只有在較早的一項研究中發(fā)現(xiàn)，顏色編碼的線索能夠降低學(xué)習(xí)者的主觀認知負荷（Kalyuga et al.，1999）。最近研究中，僅有Moreno（2007）研究中發(fā)現(xiàn)線索能減少感知到的認知負荷。相對于那些不能降低認知負荷的研究，這些研究畢竟顯得太稀少了。

4.2 知覺加工理論

多媒體學(xué)習(xí)研究中，一般采用顏色、變化刺激、箭頭等作為線索提示的方式，而這些刺激都屬于突顯刺激。根據(jù)知覺加工理論，具有辨別特征的刺激或目標是有利于視覺搜索的（Itti & Koch，2000；Treisman & Gelade，1980）。所以，一些研究者從知覺加工中外源性注意和突顯刺激角度解釋線索的作用機制，即這些線索的突顯特性（salience）會吸引學(xué)習(xí)者的注意，將其引導(dǎo)到設(shè)計者希望學(xué)習(xí)者加工的相關(guān)視覺信息上（Hillstrom & Chai，2006；Jamet et al.，2008）。Schnotz和Lowe（2008）把多媒體動畫中的知覺突顯分為視空對比（visuospatial contrast）和動態(tài)對比（dynamiccontrast）兩種形式。其中視空對比是指視覺場景中體積較大、顏色鮮艷、特殊形狀和居中位置等不同于周圍特征的知覺突顯特性（類似于本文的物理線索），而動態(tài)對比是指隨著時間變化而移動或改變的實體（類似于本文的時空線索）。比如：有研究者采用顏色變化和閃爍呈現(xiàn)多媒體材料，發(fā)現(xiàn)其學(xué)習(xí)效果要好于靜態(tài)呈現(xiàn)（Craig，Gholson，& Driscoll，2002）；從知覺加工理論角度，這是一種自下而上的加工方式，通過多媒體的外部視覺化設(shè)計來影響學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果。比如：Jamet等人（2008）發(fā)現(xiàn)突顯的顏色變化線索可以促進學(xué)習(xí)。因為突顯刺激可以自動捕獲注意，影響被試加工信息時的知覺選擇，從而縮短信息搜索的時間，釋放更多的認知資源用于信息整合和材料組織（Mayer，2005a；Schnotz，2005）。Ozcelik等人（2009）也發(fā)現(xiàn)顏色線索不僅提高了學(xué)習(xí)成績，而且引導(dǎo)了被試的注意分配，讓被試信息搜索時間更短、更準確。

知覺加工理論基本的邏輯思想是與認知負荷理論相一致的，目的都在于減輕學(xué)習(xí)者的認知加工負擔(dān)。最近，從知覺加工資源角度解釋多媒體學(xué)習(xí)過程獲得了一些研究者認可（Crooks et al.，2012；Rummer，Schweppe，F(xiàn)urstenberg，Scheiter，& Zindler，2011）。但是，基于視覺加工的突顯理論而提出的解釋面臨一些困境。第一，理論的外部效度受到質(zhì)疑。該理論更多的是來自于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，而針對多媒體學(xué)習(xí)中線索作用的實證研究很少。少數(shù)的研究也僅僅是引用視覺突顯理論來解釋結(jié)果，而沒有在設(shè)計上對研究材料進行實證的驗證（比如：Crooks et al.，2012；Ozcelik et al.，2009，2010）。所以，借用一個基礎(chǔ)理論來解釋教育心理學(xué)中偏向應(yīng)用的研究，難免會存在外部效度問題。要想真正從視覺突顯角度解釋線索對多媒體學(xué)習(xí)的影響作用，還需要未來研究者開展針對多媒體材料的實證研究，從而驗證這種理論的有效性。第二，忽視了學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗，即自上而下的加工對視覺突顯的影響。研究發(fā)現(xiàn)，新手學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)動畫材料時，很難識別和加工與學(xué)習(xí)任務(wù)有關(guān)的重要信息，因為他們會被動畫中鮮艷的顏色、快速移動物體等表面特征所吸引（Lowe，1999，2004）。最后，該理論對于線索在知覺加工最初階段是如何區(qū)分相關(guān)信息和無關(guān)信息仍然缺乏強有力的證據(jù)。

綜合兩個理論對線索在多媒體學(xué)習(xí)中作用機制的解釋發(fā)現(xiàn)，對線索功能理論上的闡釋仍然比較局限，很多假設(shè)和推論不能具體、缺少實證?？梢钥闯觯€索作用的理論解釋仍然十分薄弱。目前還缺少一個綜合性理論來解釋線索加工的知覺和認知過程。

5 總結(jié)與展望

5.1 總結(jié)

通過以上論述并且結(jié)合表1的統(tǒng)計，文章結(jié)論認為線索在多媒體學(xué)習(xí)中作為一種重要的教學(xué)設(shè)計形式，可以突顯特殊的位置和信息，并且引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意和加工這些特定信息；線索能夠在一定程度上幫助學(xué)習(xí)者進行圖一文信息整合，建構(gòu)心理表征，并提高學(xué)習(xí)成績。但是對于線索的信息組織功能（即突出和強調(diào)多媒體結(jié)構(gòu)和組織關(guān)系），還缺少充分而有力的研究證據(jù)。綜合表1中內(nèi)容，如果把部分支持線索對學(xué)習(xí)的積極作用考慮在內(nèi)，大部分研究發(fā)現(xiàn)線索加入可以提高多媒體學(xué)習(xí)成績。但這些研究更多是顏色線索，說明顏色線索在多媒體學(xué)習(xí)中可以促進學(xué)習(xí)；也有一些研究沒能發(fā)現(xiàn)線索可以促進學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績：由于線索的多樣性以及學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性，線索能否有效地促進和提高學(xué)習(xí)效果仍然需要深入研究?；谡J知負荷理論視角，線索加入并沒有明顯降低學(xué)習(xí)中的認知負荷：但是線索作為知覺加工中的突顯刺激，可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注特定信息、有利于知覺加工階段的視覺搜索。通過對文獻綜述和總結(jié)也可以看到，線索在多媒體學(xué)習(xí)中確實具有潛在的意義和價值，學(xué)習(xí)材料中合適的線索設(shè)置對知識的學(xué)習(xí)和理解具有幫助作用。

5.2 研究展望

正如前面論述中所提到的一些問題，未來研究仍然需要在以下方面進一步探索。第一，被試是否真的看到了線索？由于多媒體學(xué)習(xí)中會同時呈現(xiàn)大量圖片、文字或動態(tài)信息，并且多媒體呈現(xiàn)方式具有轉(zhuǎn)瞬即逝的特性。所以，被試能否真正注意到線索受到質(zhì)疑。很有可能在學(xué)習(xí)者真正注意到線索前，線索已經(jīng)消失或者被其他的刺激信息干擾了。如果多媒體中大量信息呈現(xiàn)會干擾線索識別和加工，未來研究中可以通過控制學(xué)習(xí)者的認知卷入來改進。比如：要求學(xué)習(xí)者對材料進行自我解釋（De Koning et al.，2010b；Roy & Chi，2005）。

Mayer（2010）認為有關(guān)多媒體學(xué)習(xí)的研究僅僅是關(guān)心影響因素起什么作用的問題，而對于何時起作用卻被忽視。因為對于學(xué)習(xí)者而言，不僅要在快速呈現(xiàn)的大量信息中識別哪些信息被線索化了，而且還要在時間上準確地加工這些線索化的信息。當(dāng)然，這個問題可以采用眼動技術(shù)來即時記錄被試的注視過程，從而考察被試是否注意到了線索（Hyona，2010；Mayer，2010；Scheiter & van Gog，2009；van Gog & Scheiter，2010）。由于眼動技術(shù)具有記錄過程性信息的技術(shù)優(yōu)勢，未來研究要想探討線索在多媒體學(xué)習(xí)中的注意引導(dǎo)功能和對學(xué)習(xí)的影響，眼動應(yīng)該成為學(xué)習(xí)測驗的重要輔助和技術(shù)首選。

但是，即使眼動數(shù)據(jù)顯示被試看到了線索，這種注視的加工能否與學(xué)習(xí)成績之間有必然的聯(lián)系，很少有研究給出充足的證據(jù)，僅在少數(shù)研究中有類似的嘗試。比如：有研究者把線索興趣區(qū)眼動數(shù)據(jù)作為預(yù)測變量、線索類型作為類別預(yù)測變量、測驗成績作為因變量，利用回歸模型對眼動數(shù)據(jù)和理解測驗進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)興趣區(qū)注視指標與理解測驗成績呈顯著正相關(guān)（Boucheix & Lowe，2010）。此外，現(xiàn)有研究對于多媒體學(xué)習(xí)中的眼動探索主要采用興趣區(qū)的注視次數(shù)和總注視時間來考察學(xué)習(xí)者的認知加工過程（參見：Boucheix & Lowe，2010；De Koning et al.，2010a；Meyer，Raseh，& Schnotz，2010），缺乏對眼動數(shù)據(jù)時間進程和其他指標的挖掘（Hyona，2010，p.174；Mayer，2010，p.168）。

第二，由于研究者所使用的材料復(fù)雜性，研究結(jié)論沒法統(tǒng)一和直接比較，缺少基于一些特定實驗材料的系統(tǒng)而多視角的研究。關(guān)于線索研究中得出的結(jié)論，都是基于特定的學(xué)習(xí)材料?，F(xiàn)有研究結(jié)論涉及的多媒體學(xué)習(xí)材料至少10種以上，比如：心血管系統(tǒng)（De Koning et al.，2007，2010a，2010b）、神經(jīng)元結(jié)構(gòu)（Amadieu et al.，2011：Ozcelik et al.，2009）、巖石形成（Lin & Atkinson，2011）、人的發(fā)聲器官（Crooks et al.，2012）、大腦結(jié)構(gòu)（Jamet et al.，2008）和渦輪發(fā)動機（Ozcelik et al.，2010）等。有很多研究者也承認，其研究中得出的結(jié)論可能具有材料特定性，如何把一個材料得出的結(jié)論推廣和概括化到其他材料中是一個需要關(guān)注的問題（De Koning et al.，2010b）。這也就出現(xiàn)了所謂的邊界條件（boundary condition），即針對某些特定人群、采用某些特定的實驗材料、并在某一特定的學(xué)習(xí)環(huán)境下，多媒體學(xué)習(xí)所適用的特定原則或結(jié)論才會有效（Mayer，2010）。所以，如果某些線索研究結(jié)論存在邊界條件，未來研究在引用和借鑒別人研究，并且使用已有研究解釋和討論自己研究結(jié)果時需要注意邊界的限制。

第三，對于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)經(jīng)驗的忽視。根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，一個重要的問題被多媒體線索研究者所忽視，即學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)前已經(jīng)知道了什么。但現(xiàn)有的很多研究中在被試選擇上刻意控制了被試的先前經(jīng)驗，傾向于選擇低經(jīng)驗被試（De Koning et al.，2011；Fischer & Schwan，2010；Mautone & Mayer，2001；Moreno & Mayer，1999）。一些研究認為，之所以沒有驗證預(yù)期的假設(shè)，可能是由于實驗中對于被試的經(jīng)驗進行了控制（Jamet et al.，2008）。比如：所有被試在測試得分上偏低而出現(xiàn)地板效應(yīng)。有研究者也承認，多媒體學(xué)習(xí)僅考慮了設(shè)計上的改進可能是不夠的，必須要考慮到學(xué)習(xí)的背景和學(xué)習(xí)者的知識經(jīng)驗（Kriz & Hegarty，2007，p.929）。

從認知資源加工角度，線索設(shè)置的主要目的是為了降低學(xué)習(xí)者在多媒體環(huán)境中的認知資源消耗，提高學(xué)習(xí)效果。但是，同樣的線索對于新手可能是有效的，對于有經(jīng)驗學(xué)習(xí)者或?qū)＜叶钥赡軙@得信息冗余，甚至?xí)焕谄鋵W(xué)習(xí)，這也就出現(xiàn)了多媒體學(xué)習(xí)的經(jīng)驗?zāi)孓D(zhuǎn)效應(yīng)（Kalyuga，2007；Kalyuga & Renkl，2010）。即多媒體學(xué)習(xí)中的各種設(shè)計方式，會受到被試本身經(jīng)驗的影響而產(chǎn)生截然相反的效果（參見：Lowe，2004；Spanjers，Wouters，van Gog，& van Merrienboeg 2011）。

第四，區(qū)分不同線索類型，對特定線索做排他性驗證和總結(jié)。同樣是引導(dǎo)注意分配，不同類型線索所扮演的作用是截然不同的。比如：有關(guān)箭頭線索的研究發(fā)現(xiàn)，該線索沒有作用，不能引導(dǎo)注意和促進學(xué)習(xí)（Boucheix & Lowe，2010；Kriz & Hegarty，2007）。但是大部分顏色線索的研究發(fā)現(xiàn)，顏色線索可以引導(dǎo)注意并利于知識學(xué)習(xí)（Kalyuga et al.，1999；Ozcelik et al.，2009，2010）。為何會產(chǎn)生這種差異呢？從線索定義、知覺加工理論和認知負荷理論可以推測，顏色線索僅僅是改變了關(guān)鍵信息視覺表征特性，并沒有增加新的元素和內(nèi)容，對認知負荷沒有影響；而箭頭線索就在原有材料基礎(chǔ)上增加了新的元素和內(nèi)容，間接增加了學(xué)習(xí)者的認知負荷。此外，結(jié)合前面提到的多媒體材料復(fù)雜性，一些線索的作用之所以不顯著可能是多媒體本身就包含了較為簡單的元素或者具有良好的結(jié)構(gòu)性信息，還沒有復(fù)雜到需要外部線索進行注意引導(dǎo)。比如：Mautone和Mayer（2001）研究中使用的閃電形成、Kriz和Hegarty（2007）研究中使用的沖水馬桶，這些材料都是結(jié)構(gòu)簡單且信息清晰的。針對以上問題，未來研究應(yīng)該探討哪些特定類型的線索會更加有效，或者哪些特定類型的線索會在限定的情況下起重要作用，而其他情況則是無效的，即上述提到的邊界條件限制。

第五，對于線索如何促進學(xué)習(xí)，尤其是線索組織和整合功能仍然存在很多爭議，并且很多結(jié)論也不夠明朗，缺乏直接而且讓人信服的實證研究。雖然研究者基于一些實證研究，提出了線索具有選擇、組織和整合的功能。但是對于線索的組織和整合功能主要是基于遷移測驗的推測，說服力不足（De Koning et al.，2009；Mautone & Mayer，2001）。比如：De Koning等人（2007）在解釋線索對遷移測驗的影響時將其歸結(jié)為可以幫助學(xué)習(xí)者形成連貫的圖式，這種推論其實是沒有客觀依據(jù)的。此外，在很多研究中研究者對線索促進學(xué)習(xí)的原因都沒有深入的討論，也沒有在結(jié)果中對其進行單獨的分析。比如Boucheix等人研究中，對于顏色線索和言語線索的不同作用就沒有進行很好的區(qū)分與討論（Boucheix & Guignard，2005；Boucheix & Lowe，2010）。雖然線索在引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意上是十分有效的，但是注意引導(dǎo)還不足以讓學(xué)習(xí)者對信息進行組織，并且把信息整合成一個完整的圖式表征或知識結(jié)構(gòu)。對于線索的整合功能，還需要深入探討，尤其是線索如何促進多信息整合，以什么形式整合，以及什么時間整合。而目前對于線索組織功能的研究很少，未來研究還有很多問題需要揭示。

最后，在研究中還有一個重要問題被很少涉及，即線索在有些情況下可能是無效的，甚至適得其反地阻礙了學(xué)習(xí)。比如：Moreno（2007）試圖使用視覺線索方式把有效教學(xué)技能教授給學(xué)習(xí)者，在線索條件下，重要的教學(xué)技能以紅色高亮的視覺方式呈現(xiàn)，結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)線索的促進作用。研究者認為，呈現(xiàn)線索可能會強迫學(xué)習(xí)者分離其視覺注意，從而阻礙了學(xué)習(xí)的加工過程。線索無效的另外一種可能解釋是多媒體中動態(tài)信息干擾了注意線索的加工。以多媒體動畫為例，動畫中很多動態(tài)特征（比如：物體或人物移動、閃爍或發(fā)光的物體）可能會把一些空間視覺線索淹沒，甚至干擾被試加工這些線索（De Koning et al.，2009）。所以，如何從教學(xué)設(shè)計角度保證線索的有效性還需要進一步驗證。