作者：理查德·梅耶译者：李爽盛群力
关键词：数字化学习；教学设计；多媒体学习；在线学习；学习科学
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引言
（二）什么是在线学习？
在线学习（onlinelearning，亦称为电子学习、数字学习或基于计算机的学习，e-learning，digitallearningorcomputer-basedlearning），可以定义为在支持学习的数字化设备上所提供的教学（Clark&Mayer，2016）。这一定义包括什么是在线学习、如何在线学习和为什么要在线学习三个部分：（1）关于什么是在线学习，其内容包括口头或印刷的文字和/或图示，如插图、图表、照片、动画或视频；（2）关于如何在线学习，其媒体是基于计算机的设备，如台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或虚拟现实；（3）关于为什么要进行在线学习，其教学目标是使学习者的知识发生特定的变化。
值得说明的是，教学媒体——即便是基于计算机的媒体——本身并不会带来学习，反而是教学方法才会引发学习（Clark，2001）。某些教学技术有可能提供那些在传统媒体上无法落地或难以实现的教学方法。例如，基于计算机的媒体使涉及交互性或动态图形的教学方法成为可能，这是传统的基于书本的媒体无法轻易做到的。在教学技术的历史上，充斥着教育中尖端技术兴衰的例子，包括20世纪20年代的电影，30年代的广播，50年代的电视，以及60年代的程序化教学（Cuban，1986；Saettler，1990）。从这段早期的历史中，我们吸取的教训是需要采取一种以学习者为中心的方法，即询问如何使用技术以支持人学习，而不是问我们如何让人去适应最新的前沿技术。
是的，今天我们面临着一系列在线学习技术，这些技术可以提供令人惊叹的图示（虚拟现实）、交互学习（智能教学系统）和地理位置（GPS）。在线学习技术的教育潜力会像过去的教育技术一样消失，还是我们能够进行适当的科学研究来指导在线学习的有效使用？本文总结了过去30年来如何帮助人在丰富的技术环境中学习方面所取得的进展，并为未来的研究提出一些富有成效的途径。特别是，我提供了一个基于研究的理论发展简史。这些理论包括人如何借助媒体学习（学习科学），如何帮助人通过借助学习（教学科学），以及如何确定人从媒体中学到了什么（评估科学）。
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学习科学
学习科学是关于人如何学习的科学研究（Mayer，2011）。如表1第一列所示，在20世纪经历了三个学习隐喻（Mayer，1992，2001a，2011）。
首先，20世纪上半叶是行为主义隐喻——学习作为反应强化，在这一隐喻中，学习包括加强和削弱对奖惩反应的关联。行为主义的学习理论主要是基于这样的研究，即实验室动物在非自然的和极端饥饿的情况下学会作出简单的反应，例如小白鼠跑迷宫获取食物。
第二，20世纪50年代和60年代迎来了信息加工革命，提出了一种认知主义隐喻：学习包括向记忆中添加信息，这就是获取信息。认知主义的学习理论主要是建立在人在非自然的情况下学习记忆任意材料等研究之上的，例如记忆单词表。
（二）学习概念的最新进展
这一基本模型是在过去30年中从20世纪90年代的研究成果发展而来的，当时的模型没有感觉记忆，只有三个箭头（选择、组织和整合）而不是五个箭头组成（Mayer&Sims，1994），或者缺乏感觉记忆和长期记忆（Mayer，Steinhoff，Bower&Mars，1995）。它最早出现在梅耶、海瑟和隆恩（Mayer，Heiser&Lonn，2001）的论文中，此后在其他多篇论文中进一步得到阐述（Mayer，2001b，2005，2009，2014b；Mayer&Moreno，2003）。在过去的30年里，其名称从“意义学习模型”（Mayer，1989）变成了“双编码模型”（Mayer&Anderson，1991，1992）或“双加工模型”（Mayer&Moreno，1998；1999；Mayer，Moreno，Boire&Vagge，1999），后来又变成了“生成理论”（Mayer，1997；Mayer，etal.，1995；Plass，Chun，Mayer&Leutner，1998），但最新的术语“多媒体学习的认知理论”最早是由梅耶、海瑟和隆恩（Mayer，Heiser&Lonn，2001a）提出的，并在后续多篇论文中进一步阐述（Mayer，2001b，2005，2009，2014b；Mayer&Moreno，2003）。尽管基本模型在过去20年中一直保持不变，但重点已经从记忆存储（即四个方框）和通道（即双重通道）迁移到了认知过程（即五个箭头）。
在线学习认知理论的一些扩展包括整合情感（Mayer&Moreno，2007；Plass&Kaplan，2016）、动机（Huang&Mayer，2016；Mayer，2014c）和元认知（Azevedo，2014；Azevedo&Aleven，2013；Fiorella&Mayer，2015）。关于情感，莫雷诺和梅耶（Moreno&Mayer，2007）提出了媒体学习的认知——情感模型，普拉斯和卡普兰（Plass&Kaplan，2016）展示了数字材料的情感设计如何影响学习。关于动机，研究人员已经展示了提高学生自我效能的信念可以促进多媒体课的学习（Huang&Mayer，2016；Mayer，2014c）。关于元认知，研究人员展示了学生对学习过程和学习策略的意识和控制，可以影响其在多媒体环境中的学习（Azevedo，2014；Azevedo&Aleven，2013；Fiorella&Mayer，2015）。这样的发展有望拓宽认知学习理论。
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教学科学
区分死记硬背的教学方法和有意义的教学方法，在心理学和教育上已有很长的历史，如20世纪上半叶的格式塔心理学家所证明的那样（Katona，1940；Wertheimer，1959）。有意义的教学方法在迁移测试和保持测试中有优异表现；死记硬背的教学方法只是在保持测试中表现出色，因此，迁移测试对于区分死记硬背和有意义的教学方法产生的学习结果最为有用（Mayer，2011）。
诸如训练和练习之类的方法以及某些直接教学形式被认为是采用了死记硬背教学方法；而指导性练习和某些直接教学形式被认为是有意义的教学形式。死记硬背的教学方法不需要学习者在接受材料时予以理解（也就是说，不去建立一致连贯的心理模型）。有意义的教学方法，则要求学习者参与旨在理解材料的认知过程（即试图建立学习材料的一致连贯的心理模型）。
冗余加工是不能满足教学目的的认知加工，因此教学设计的基本目标是减少冗余加工。从1980年开始，有关在线学习环境的教学设计的许多初步研究都集中在减少冗余加工技术上。理由是如果学习者将宝贵的认知能力用于冗余加工，那么将无法再有精力从事有意义的学习所需的认知加工，即必要加工和生成加工。
例如，一个描述人体血液循环系统如何工作的动画可以通过将课程分成有意义的部分来改进，每个部分以一个“继续”键结束，允许学习者进入下一个部分（切块呈现原理），在动画开始之前提供循环系统中每个部分的名称和定义（预先准备原理），并将单词以口头形式呈现为讲解，而不是以印刷形式呈现为屏幕文本（双重通道原理）。
例如，描述人体血液循环系统如何工作的叙述动画可以通过使用包含“你”和“我”的会话语言而不是正式语气（个性特征原理）来改进，由使用类似人的手势和面部表情的屏幕角色呈现的课程（形象在屏原理），以及以吸引人的真实人声而不是机器合成的声音呈现的讲解（原音呈现原理）。
在过去的30年里，基于在线教学方法的研究显示出强劲的增长。到2001年，已经有足够的研究来进行综合分析，包括基于30个实验比较的前三个表中列出的5个原则（Mayer，2001b）。到2009年，已有足够多的研究用于综合分析，包括基于72项实验比较的前三个表中列出的10项原则（Mayer，2009）。到2014年，所有11项原则都纳入了基于219项实验比较的综合分析（Mayer，2014d；Mayer&Fiorella，2014；Mayer&Pilegard，2014）。近几年来，在线教学设计的研究步伐不断加快，包括促进虚拟现实学习的新兴教学设计研究（Parong&Mayer，2018）。
在过去30年的教学研究中，另一个重要的进步是考虑每一个教学设计原理的边界条件，特别是在过去的10年中（Mayer，2009，2014d；Mayer&Fio-rella，2014；Mayer&Pilegard，2014）。最常见的边界条件涉及学习者的原有知识水平，上述表格列出的原理有时最适合具有低（而非高）原有知识的学习者（Kalyuga，2014）。阐明每一原则的边界条件是今后研究的一项重要而持续的任务，包括为谁、为哪种学习目标和材料、为哪种媒体场所等。
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评估科学
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未来在线教学研究展望
关于学习科学，当前在线学习的认知理论将受益于情感、动机和元认知的更强结合，以及对如何在学习过程中使用客观的认知加工方法的更好理解；同时也将受益于更好地理解如何在学习过程中使用认知过程的客观测量。
关于教学科学，我们需要在复制现有教学设计原理的基础上，发展其边界条件，创造新的原理（包括为新的场景，如游戏、模拟、虚拟现实和便携式媒体等学习方式）并继续发展研究。
关于评估科学，我们需要改进在线学习过程和结果评估，并将其作为在线学习体验的一部分，从而使教学适应个体学习者的需要。