多媒体视频的设计、开发和应用是教育技术关注的焦点。随着技术的进步,教学视频在MOOC、“微课”与“翻转课堂”中具有举足轻重的地位,并出现了多种多样的形式。如何设计出符合学习者心理与视觉特点、能提高效果的教学视频以及如何在翻转课堂教学模式下有效运用教学视频是相关人员关注的热点问题。梅耶的多媒体学习理论以及大量的研究实践证明,不同呈现形式的媒体呈现不同的视觉信息因而导致不同的学习效果。本文从交叉学科视角,通过实验研究比较四种不同呈现形式的教学视频对程序性知识的学习效果、学习者认知负荷、社会存在感、学习沉浸的影响,以探索出程序性知识的最佳教学视频设计形式,并在真实的翻转课堂进行应用,以期为有效设计、开发与应用教学视频提供参考。研究一首先对开放课程中218门课程的教学视频进行内容分析,如国内的爱课程、网易公开课、清华学堂在线,国外的三大主流MOOC平台,从知识分类角度分析教学视频的特点和类型,为后续的实验研究奠定现实基础,并为设计教学视频提供依据。确定本研究的教学视频类型为：1)图文解说式2)操作录制式3)图文解说式+教师4)操作录制式+教师。研究二对四种不同类型教学视频的学习效果加以实验研究,以97名本科生为被试,采用被试问设计,探讨这四种视频对学习者认知负荷、社会存在感、学习沉浸的影响,找到学习程序性知识时适合学习者心理特点的最佳视频呈现方式,对如何有效设计教学视频提供心理学依据。结果发现,有教师形象类的教学视频(操作录制+教师,图文解说+教师)的学习效果显著好于无教师形象类的教学视频(操作录制,图文解说),图文解说教学视频学习沉浸体验最差。认知负荷与社会存在感均都没有显著性差异。研究三探讨短期的实验研究能否进行长期的推广,在真实的翻转课堂教学模式下进行长期应用研究。让120名本科生从这四种视频中选择自己喜欢的视频进行学习,分析学习者对视频的偏好、过程行为与效果,并进行文本分析。结果表明,在实际应用中,操作录制类教学视频(操作录制,操作录制+教师)的学习效果要明显好于图文解说类教学视频(图文解说,图文解说+教师)。男女生对教学视频呈现方式有不同的偏好,男生倾向于图文解说式类的视频,女生偏好于操作录制类。对于视频中加入教师形象,有的学习者认为能使注意力更加集中,有的认为会分散注意力。在上述研究的基础上,本文从教学视频资源建设层面以及教学视频的翻转学习层面得到启示。本文还存在一些不足之处,如研究材料不够,应用研究控制不严格等,这些将在后续的研究中进行改进。