多媒體的使用能學習者更有效率的學習，且能讓不同學習類型的學習者發揮到最大的學習樂趣，認知心理學家Mayer將電腦多媒體學習定義為利用文字(視覺文字、口語表達文字)與圖片(動態圖片、靜態圖片)的學習，在經過電腦多媒體的實證性研究後，提出多媒體學習的認知理論(CTML)及相關教學設計原則提供用於設計多媒體以提升學習成效。
一、多媒體原則(Multimedia Principle)
依照Mayer(2001)所述多媒體原則的定義為學生從文字及圖片學習的學習效果比單獨文字學習的學習效果好，因為當文字及圖片一起呈現時，學生才有機會去建構語文及圖像的心智模式及建構兩種心智模式之間的關連。
二、空間接近原則(Spatial Contiguity Principle)
從多媒體學習認知理論的主動學習(active learning)假設可知，學習者不單單僅是將訊息儲存於記憶，而應是試著主動選擇相關文字(words)及圖片(pictures)組織成一致性的語文及視覺／圖像心智模式及整合這兩種模式來了解教材。
三、時間接近原則(Temporal Contiguity Principle)
學生的學習成效在相對應的文字及圖片同時呈現時，比學生在相對應的文字及圖片分離呈現時的學習成效較好。時間和空間一樣都是個重要的資源，所以必須決定在一段時間內決定何處放文字、何處放圖片。而教學設計不單單僅是呈現訊息，還必須以能鼓勵學習者從事適當認知處理的方式呈現，因此由學習是主動的過程的多媒體學習的認知理論假設可知，學習者主動的對呈現教材賦予意義。由Mayer(2001)整理的相關實徵研究中得知，整合性的呈現文字及相對應圖片對學習者的學習成效優於分離性的文字及相對應圖片呈現。
四、連貫原則(Coherence Principle)
連貫(coherence)指的是信息中元素間的結構關係；連貫效應(coherence effect)則是指當含有較少資料的多媒體課程，對學習者的學習成效比含有較多資料的多媒體課程要來得好。所以一昧地加入有趣但不相關的文字及插圖會傷害學習、加入有趣但多餘的音樂和聲音會傷害學習、移開不重要的文字可以促進學習，也就是說當無關的資料或訊息(material)被排除時，學習者的學習成效優於當無關的資料或訊息(material)被納入時的學習成效。
五、形式原則(Modality Principle)
形式原則指的是學生可從動畫搭配口語表達文字中得到比動畫搭配視覺文字較佳的學習成果，亦即學生在多媒體信息中的文字以口語表達文字呈現時比以視覺文字有較好的學習結果。
六、多餘原則(Redundancy Principle)
多餘原則指的是學生在動畫搭配口語表達文字的多媒體呈現得到的學習結果比在動畫同時搭配口語表達文字及視覺文字的多媒體呈現得到的學習結果佳。
七、個別差異原則(Individual Differences Principle)
個別差異原則指的是設計效應（Design Effect）對低知識(low-knowledge)的學習者比高知識(high-knowledge)的學習者效果來得強；對高空間（high-spatial）學習者比對低空間(low-spatial)學習者來得強。
八、分割原則(Segmentation Principle)
分割原則指的是當多媒體教材被分割成數個小片段時，學習者能夠從每一個片段中選擇文字及影像，並且有時間及能力去組織及整合被選擇的文字及影像，再進入下一片段；相反地，如果多媒體教材是以連續的方式播放，學習者能夠從第一個片段中選擇文字及影像，但當學習者忙於組織及整合被選擇的文字及影像時，便被要求對於接連呈現的訊息做選擇文字及影像的工作，造成學習者二重管道皆超荷的情況，降低學習成效。
九、信號原則(Signaling Principle)
信號原則指的是學生學習多媒體教材時，如果含有協助如何處理教材的信號，學生的了解程度比不含協助如何處理教材的信號的學生好。
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