王紅艷 皮忠玲 黃秀莉 胡衛(wèi)平

【摘要】?? 優(yōu)質的數(shù)字學習資源建設對于在線學習的發(fā)展具有非常重要的意義。但隨著技術的發(fā)展，研究者更多關注數(shù)字學習資源開發(fā)的媒體表現(xiàn)與傳播形式，很少關注如何從引導學習者思維的角度探索優(yōu)質數(shù)字學習資源的教學設計問題。線索設計是數(shù)字學習資源設計過程中的一種教學設計形式。本研究運用眼動追蹤技術和測量量表比較了學習者不同類型線索（無線索、視覺線索、問題線索、問題線索+視覺線索）的科技材料在線學習過程中的認知負荷、注意力和學習成績。結果表明：一方面，視覺線索縮短了學習者篩選在線學習材料中的關鍵或重要信息所用的時間，但未影響學習者的在線學習認知負荷和學習成績。另一方面，相對于視覺線索而言，問題線索的設置對學習者在線學習的影響更為突出，主要體現(xiàn)在以下三點：第一，問題線索的設計有效地降低了學習者的認知負荷水平;第二，問題線索的設計促使學生將更多的注意力集中于材料中的關鍵或重要信息;第三，問題線索的設置提高了學習者學習的遷移測試成績。因此，為更有效地提升在線學習效果，未來數(shù)字學習資源的開發(fā)應在添加突出顯示材料視覺線索的基礎上結合傳播材料的關鍵或重點知識點設計對應的問題線索。

【關鍵詞】? 在線學習;數(shù)字學習資源;線索;視覺線索;問題線索;認知負荷;眼動追蹤;測試成績

【中圖分類號】? G420? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2019）9-0043-10

一、問題的提出

在線學習因其資源豐富性、傳播方式便捷性和內容更新快捷性等特點已成為當今教育傳播的重要途徑。然而，在該環(huán)境中教育者與學習者在時空方面處于分離狀態(tài)，不僅缺少教育者的管理與監(jiān)控，而且缺少傳統(tǒng)課堂中教師指向、觀看、語調等具身動作，導致學習者容易產生無助感、茫然感、孤獨感與厭學情緒（Bibeau， 2000; 詹澤慧， 2014; 范逸洲， 等， 2018）。另外，在線學習的數(shù)字學習資源包含大量多媒體信息，這些信息的動態(tài)變化必然消耗學習者認知資源。比如，在觀看幻燈片播放的多媒體信息時，學習者不僅需要篩選多種媒體表達信息中的核心信息，而且要回憶剛消失的頁面信息，進而建立理解知識框架結構（Mayer， Richard， & Chandler， 2001）。該過程缺少傳統(tǒng)學習場景中的教科書和教師板書給予學習者的幫助信息。所以有學習者反映，在線學習雖然解決了個體時空限制問題，但學習結果多停留在表層的知識預覽與識記層面，自我感知的學習體驗水平較低（OBannon， Lubke， Beard， & Britt， 2011; Traphagan， Kucsera， & Kishi， 2010），難以滿足學習者自身能力發(fā)展或知識結構變化的認知需求，尤其是學習者在線學習中出現(xiàn)的迷航現(xiàn)象影響學習效果（王福興， 段朝輝， 周宗奎， 2013）。幸運的是，越來越多的研究者發(fā)現(xiàn)在線學習的數(shù)字學習資源設計可以利用線索的設計，引導學習者將注意力集中于重要信息的加工，從而促進學習者的學習效果（Wang， Li， Mayer， & Liu， 2018; Wang， Pi， & Hu， 2018）。

線索指多媒體學習材料中設計的具有指向、組織與整合材料的內容和結構的符號、詞語等信息，其添加并不改變材料內容信息及知識結構?！抖嗝襟w學習劍橋手冊》將多媒體學習中可以設計的線索分為視覺線索與言語線索。所謂視覺線索就是包括箭頭、顏色、手勢或目光等突出顯示或方向指引的信息，可以引導學習者將注意力轉向突出顯示的信息或指向的信息;言語線索則是包括目錄、標題和強調重要信息標記語言文字，主要作用設置為促使學習者注意力指向材料重點學習信息，進而建立知識點之間的聯(lián)系（Mayer， 2001）。已有研究表明，數(shù)字學習資源中線索的設置對于學習者不僅具有注意力引導功能，而且也具有知識組織和知識整合的功能（Mautone & Mayer， 2001）。引導功能，即通過線索引導學習者注意力轉向突出顯示或具有聯(lián)系的具體信息所在區(qū)域，可以幫助學習者篩選信息，減少信息檢索消耗認知資源;組織功能指通過給定的線索將材料中分散知識點鏈接起來，形成可詮釋該內容的完整結構體系;整合功能是學習者通過給定線索，運用大腦原有認知結構中的相關信息來加工整合新知識內容，幫助學習者將單一知識表征建構成一個連貫的心理表征模型，形成新認知平衡結構。Mayer（2017）回顧多媒體支持教學研究發(fā)現(xiàn)，在多媒體數(shù)字資源設計與開發(fā)中，如果將重點知識以高光，或不同顏色，或箭頭指向，或邊框等方式突出顯示，則可以提高學習者的學習成績。Mayer從認知心理學的角度推測這種學習成績的提高是因為學習者在重點知識方面保留了更多的注意力。但后續(xù)線索對在線學習效果影響的研究，也有人發(fā)現(xiàn)線索的設計既沒有改變學習者的學習成績，也沒有改變學習者的認知負荷（Kuhl， Scheiter， & Gerjets， 2012）。為此有研究者利用新出現(xiàn)的眼動追蹤技術探究線索是否引導學習者將更多的注意力停留在線索指向的重要信息區(qū)域，結果發(fā)現(xiàn)線索的設計可以引導學習者的注意力，提高學生學習速度，提高學習者對材料中內容的數(shù)量記憶與結構描述（De Koning， Tabbers， Rikers， & Paas， 2007; Kuhl， et al.， 2012; Jin， 2013; 胡航， 等， 2017）。如Johnson等（2014）的研究結果指出添加視覺線索（箭頭指向）的多媒體材料能有效提高學習者的學習速度，降低學習者篩選重要信息的時間，降低學習過程的認知負荷，但對于學習成績影響不顯著。為此本研究認為，視覺線索的設計僅僅是縮短了學習者重要知識篩選的時間，并沒有促進學習者將更多的注意力停留并加工線索所指向的重要信息，因此對學習成績影響不顯著。目前，有關促進學習者深度學習的多媒體學習影響因素研究主要突出在不同媒體組合及線索設計兩個方面，線索研究方面主要集中在指向注意引導的視覺線索（顏色、對比度、箭頭、手勢、目光等），忽視了能有效幫助學習者組織與整合信息的言語線索研究（王福興， 等， 2013; Johnson， et al.， 2014; Pi， Hong， & Yang， 2016）。

著名教學設計專家David H. Jonassen提出數(shù)字化學習環(huán)境中的有意義學習內涵，不僅指學習者能將注意力分配到材料關鍵信息區(qū)域，而且要求學習者能投入認知資源加工材料信息，從而實現(xiàn)內容與原有認知結構的組織與整合（Jonassen & Hung， 2011）。所以在數(shù)字化學習材料設計過程中，教學設計者不僅要做到有效利用視覺線索引導學習者關注核心內容，還需設計一些有利于幫助學習者組織和整合材料的線索?；趩栴}的教學實證研究結果發(fā)現(xiàn)，教學活動中分層次問題的設置不僅可以引導學習者主動、全面、深入地激活原有認知，而且可以引導學習者有條理、結構化地組織和整合現(xiàn)有材料相關信息，最終實現(xiàn)知識的深度學習（趙海濤， 等， 2007; 秦楓， 等， 2013; 李呈林， 2014; 姜宛彤， 等， 2019）。如在學習材料開發(fā)過程中設置問題幫助（Question Help），能有效地幫助學習者將優(yōu)先的認知資源投入到關鍵或相關的信息部分（Wold， 2008）。在學前兒童敘述技能問題過程中，發(fā)現(xiàn)學習設置問題支架的繪圖書組兒童敘述故事的連貫性與全面性顯著優(yōu)于沒有設置問題支架組的兒童敘述故事的水平（Silva， Strasser， & Cain， 2014）。原因在于教學中設置的問題解答必然高于學習者原有認知結構中的知識，而來源于當前學習者所要學習的新知識。這樣的問題能有效激活學習者的思維，促使學習者主動參與整個學習活動。該結論與胡衛(wèi)平教授提出的思維型教學理論一致，思維型教學模式提出在教學實施過程中教學設計者可以通過設置問題情景，引發(fā)學生認知沖突，激活學生積極主動的思維，讓學生積極投入到學習活動中（林崇德， 等， 2010）。因此，本研究預測在數(shù)字學習資源設計與開發(fā)過程中，結合材料關鍵或重點知識、材料結構信息等方面設置一些問題線索，可能會促進學習者有效組織與整合新知識，從而實現(xiàn)深度學習。

近年來，技術進步使得學習研究方法不僅停留在行為方面，研究者開始用眼動追蹤技術研究不同條件下學習者的眼動變化，從而揭示人類學習的認知機制。眼—腦假設理論認為，學習者對某信息的注視和對該信息的心理加工是同時進行的，即某信息的總注視時間就是對該信息的加工時間?，F(xiàn)有眼動研究認為，個體的眼動相關指標可以用來反映學習者認知加工過程，如第一次注視時間（First Fixation Time）可以反映學習者首次到達該興趣區(qū)的時間，可以用來衡量學習者知識的篩選速度;總注視時間（Fixation Dwell）可以用來反映學習者在該興趣區(qū)停留的時間，總注視時間越長學習者該區(qū)域內容加工越精細;眼動注視的熱點圖（Heat Map）是使用不同顏色反映學習者觀看材料的注意力分配區(qū)域差異，顏色越深表示學習者注視時間越長（閆國利， 等， 2013; Wang， Duan， & Zhou， 2013）。由此可見，利用眼動追蹤技術開展多媒體學習研究有利于揭示學習者的認知加工過程，目前該方面的研究還較少，不夠全面。

綜上所述，數(shù)字學習資源中線索設置對于促進在線學習效果具有非常重要的作用。目前數(shù)字學習資源線索研究中有關知識組織和知識整合功能的言語線索研究較少。基于問題的教學研究發(fā)現(xiàn)，問題設置有利于促進學習者圍繞問題情境利用原有認知經驗組織和整合現(xiàn)有學習材料，從而實現(xiàn)有意義學習。為此，本研究的數(shù)字學習資源線索設計為四種：①無引導線索，即學習者觀看的學習材料自始至終沒有任何視覺突出顯示的視覺線索設計，也沒有關鍵或重點信息提示的問題言語線索設置;②視覺線索，即學習者所觀看的學習材料在展示關鍵或重點信息方面以不同顏色的形式突出顯示（本研究中材料的關鍵或重點信息字體以紅色的形式突出顯示）;③問題線索，即在學習材料內容展示過程中結合針對材料中的關鍵或重要信息內容設置一些問題，要求學習者結合問題線索進行材料學習;④問題線索+視覺線索，即在學習材料內容展示中，不僅提供一些結合材料中關鍵或重要信息內容設置的問題線索，而且在關鍵或重點信息展示方面設置有不同顏色突出顯示的視覺線索。研究主要采用眼動追蹤技術，深入探究不同類型線索（無線索、視覺線索、問題線索和視覺線索+問題線索）條件下，學習者開展在線學習過程中的認知負荷、注意力分配和學習成績的變化，從而為在線學習資料的設計與開發(fā)提供實證依據(jù)。根據(jù)已有研究分析，本研究假設為：

① 問題線索組和問題線索+視覺線索組的學習者認知負荷水平顯著低于視覺線索組和無線索組的學習者認知負荷水平。

② A. 視覺線索組、問題線索組、問題線索+視覺線索組學習者的學習時間顯著短于沒有線索組學習者的學習時間。B. 相對于視覺線索而言，問題線索不僅能縮短學習者學習時間，而且能較好地促使學習者將更多的時間分配于材料中的核心內容區(qū)域。

③ 視覺線索組、問題線索組、問題線索+視覺線索組學習者的保持測試成績顯著優(yōu)于無線索組學習者的保持測試成績。

④ 問題線索組和問題線索+視覺線索組學習者的遷移成績要優(yōu)于視覺線索組和無線索組學習者的遷移成績。

二、研究設計

本研究的目的在于探索同類型線索設置對學習者多媒體學習過程中的認知負荷、注意力分配和學習效果的影響。

（一）研究對象

本研究選取某大學大一新生82名（男生20人，女生62人，年齡均在19歲～22歲之間），隨機分為4組。第一組，無線索組20人（男生5人，女生15人）;第二組，視覺線索組20人（男生5人，女生15人）;第三組，問題線索組20人（男生5人，女生15人）;第四組，問題線索+視覺線索組22人（男生5人，女生17人）。所有被試均具備一定的網絡學習經歷，聽覺正常，視覺或矯正視覺正常。研究采用單因素方差分析對四組學生的原有知識中有關實驗材料方面的知識準備進行比較，結果顯示四組學生的原有基礎不存在差異（F（3， 81）=1.71， p>0.05），說明四組學生在實驗初期處于平等的水平。

（二）實驗變量與測量工具

實驗設計為單因素等組實驗，自變量為線索設計，即無線索、視覺線索、問題線索、問題線索+視覺線索;因變量包含學生認知負荷、眼動指標數(shù)據(jù)、保持測試成績和遷移測試成績幾個方面。認知負荷測量工具借用PAAS（1992）研制的九段自我評定量表，主要從學習過程的心理努力與心理負荷兩個方面測量學習者的認知負荷。量表有2道題，本次實驗的信度檢驗Cronbachs Alpha值為0.814。

眼動指標主要采用學習材料的總注視時間和注視次數(shù)，材料關鍵信息區(qū)域（興趣區(qū)AOI區(qū)域）的第一次注視時間與總注視時間。

保持測試成績的測量工具主要是通過選擇題和填空題對學習材料中的具體明確問題答案記憶與理解水平的測試，反應學習者對所學內容數(shù)量的積累。本研究保持測試部分設置有10個多選題和10個填空題，總分是40分。選擇題，每題2分;填空題，每空2分。遷移測試成績的測量工具主要是通過案例分析題與論述題的形式考查學生所學內容的質量方面的建構與應用。本研究遷移測試部分有2道題，每道題20分，評分標準為學生回答問題的條理性、論證支持及明確的論點。

（三）實驗材料

研究選用“3D打印技術介紹與應用”為在線學習內容，材料以圖文交叉的方式分屏呈現(xiàn)。本研究線索設計貫穿于整個學習，視覺線索設計就是將整個材料中關鍵語句或詞語顏色改為紅色，突出顯示，如在3D打印技術的概念頁面中將“快速成型技術”“可粘合材料”“分層打印”“層層粘合”“逐層堆砌”等信息標紅。問題線索設計，即在相關內容展示頁之前添加問題頁，如在有關3D打印技術的概念頁面呈現(xiàn)之前添加“3D打印機的打印原理是什么？”接下來的有關3D打印技術概念畫面中的所有信息為統(tǒng)一顏色展示。整個材料包含8個問題線索。問題線索+視覺線索的設計就是材料展示不僅使用紅色突出顯示關鍵語句或詞語，而且在相關內容頁面之前添加問題頁面，如在3D打印技術的概念頁面呈現(xiàn)之前不僅添加“3D打印機的打印原理是什么？”問題，而且在內容頁中將“快速成型技術”“可粘合材料”“分層打印”“層層粘合”“逐層堆砌”等信息標紅。無線索設計就是在整個材料中既沒有對關鍵詞語或內容的紅色突出顯示，也沒有在內容頁前添加問題頁面。整個設置有27個頁面，無線索組和視覺線索組的學習材料頁面是27頁內容;問題線索組和視覺線索+問題線索組的學習材料除了27頁學習內容之外，還包含8個問題線索頁面。

（四）實驗流程

實驗流程包含3個階段，歷時30分鐘。第一階段，學習者學習實驗流程及要求，完成前測量表，量表包含被試的人口學信息（姓名、性別、年級、年齡和專業(yè)）及3D打印技術相關試題（5道不同于后測試題的選擇題）。第二階段，學習者進入眼動實驗室，學習實驗指導語，完成眼動C矯正和V校對，保持頭部姿勢，獨立完成“3D打印技術介紹與應用”數(shù)字材料在線學習。第三階段，學習者完成后測試題，填寫認知負荷測量表。在整個實驗過程中，為了保證每個參加實驗的學習者都是認真對待本次實驗，實驗培訓指導語中要求參加實驗的學習者“第三階段的后測成績”必須及格，即必須達到60分以上，否則不能獲得志愿服務時間或實驗報酬。學習者隨機選擇一種線索類型的學習材料，參與實驗學習。

（五）實驗設備和統(tǒng)計軟件

研究使用加拿大SR公司開發(fā)的采樣頻率為1，000 Hz的Eyelink1000 Plus設備記錄被試的眼動數(shù)據(jù)，并采用DataView導出被試整個學習過程中的有關眼動數(shù)據(jù)。被試進行在線學習的設備為聯(lián)想臺式電腦，處理器為Intel Xeon E5-2063雙核4 GB，內存為64 GB，顯示器的寬高比為4∶3，尺寸為19英寸，屏幕分辨率為1，280×1，024，顯示器中心點與被試頭部距離為60 cm。數(shù)據(jù)處理軟件為SPSS。

三、結果分析

（一）在數(shù)字學習資源中線索設置對學習者認知負荷的影響

該部分統(tǒng)計分析的目的在于探索在數(shù)字學習資源中不同類型線索的設置對學習者在線學習認知負荷水平的影響，其結果分析對應與本研究的假設①。研究采用單因素方差分析對四組學習者的認知負荷水平進行差異分析，結果顯示不同類型線索下學習者的認知負荷水平存在顯著差異（F（3， 81）=1.71， p>0.05）。具體如圖1所示。可以看出，視覺線索組學習者的認知負荷最高，其次是無線索組，問題線索組和問題線索+視覺線索組學習者的認知負荷水平最低。為了進一步考察不同類型線索條件下四組學習者認知負荷水平是否在各組之間也存在差異，研究實施了LSD事后差異檢驗。結果發(fā)現(xiàn)：問題線索+視覺線索組與問題線索組的學習者的認識負荷水平不存在差異（p=0.819>0.05），問題線索+視覺線索組的學習者認知負荷水平顯著低于視覺線索組（p=0.000<0.001），問題線索+視覺線索組的學習者認知負荷水平顯著低于無線索組（p=0.000<0.001）;問題線索組的學習者認知負荷水平顯著低于視覺線索組（p=0.000<0.001），問題線索組的學習者認知負荷水平顯著低于無線索組（p=0.000<0.001）;視覺線索組的學習者認知負荷水平與無線索組不存在顯著差異（p=0.375>0.05）。該結果與假設①一致，即問題線索較好地降低了學習者的認知負荷水平，而視覺線索不影響學習者的認識負荷水平。

（二）在數(shù)字學習資源中線索設置對學習者注意力的影響

該部分的目的在于探索在數(shù)字學習資源中不同類型線索設置對于學習者注意力的影響。研究采用單因素方差分析對四組學習者在線學習過程的整個材料的總注視時間、關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間和總注視時間的數(shù)據(jù)進行差異分析。結果顯示：不同類型線索下學習者的整個材料的總注視時間存在顯著差異（F（3， 81）=6.238， p<0.001）;關鍵與重要信息區(qū)域的第一次注視時間存在顯著差異（F（3， 81）=45.138， p<0.001），關鍵與重要信息區(qū)域的總注視時間存在顯著差異（F（3， 81）=13.055， p<0.001），具體描述性統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。另外，不同線索類型條件下學習者觀看材料的熱點圖也可以清晰地反映線索的設置有利于學習者將更多的注意力投入到學習材料的關鍵或重點信息展示區(qū)域（如圖2所示）。為了進一步考察不同類型的線索組學習者的眼動指標是否存在差異，研究使用LSD進行事后差異檢驗。

整個材料的總注視時間比較結果表現(xiàn)為：問題線索+視覺線索組的學習者總注視時間顯著低于問題線索組（p=0.008<0.001），問題線索+視覺線索組學習者的總注視時間與視覺線索組不存在顯著差異（p=0.210>0.05），問題線索+視覺線索組學習者的總注視時間顯著低于無線索組（p=0.000<0.001）。問題線索組學習者的總注視時間與視覺線索組和無線索組（p=0.161， 0.162>0.05）不存在差異。視覺線索組學習者的總注視時間顯著低于無線索組（p=0.007<0.01）。該結論與假設②A的預期結果存在部分一致，視覺線索能有效地降低學習者在線學習的總注視時間，而問題線索對于學習者在線學習的總注視時間影響不顯著。

為了解釋問題線索與視覺線索影響學習者在線學習的認知加工差異，本研究進一步分析了學習者在線學習過程中對于數(shù)字科技材料的關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間。不同線索條件下學習者對于關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間比較結果表現(xiàn)為：問題線索+視覺線索組的學習者對于材料中的關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間顯著短于問題線索組（p=0.000<0.001），問題線索+視覺線索組的學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間與視覺線索組不存在差異（p=0.858>0.05），問題線索+視覺線索組的學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間顯著短于無線索組（p=0.000<0.001）。問題線索組學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間顯著高于視覺線索組（p=0.000<0.001），問題線索組的學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間顯著低于無視覺線索組（p=0.004<0.01）。視覺線索組學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的第一次注視時間顯著低于無視覺線索組（p=0.000<0.001）。由此可見，相對于無線索而言，視覺線索和問題線索均能較好地引導學習者較快地篩選出材料中的關鍵或重要信息，但問題線索對于學習者篩選關鍵或重要信息的引導作用顯著低于視覺線索在該方面的功能。

研究進一步分析比較了不同條件下學習者對于在材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間，即本研究假設②B。研究采用單因素方差檢驗分析了四組學習者整合在線學習過程中關注材料的關鍵與重要信息區(qū)域的總注視時間，結果存在顯著差異（F（3， 81）=13.055， p<0.001），事后檢驗結果表現(xiàn)為：問題線索+視覺線索組的學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間顯著高于問題線索組（p=0.048<0.001），問題線索+視覺線索組學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間顯著高于視覺線索組（p=0.000<0.001），問題線索+視覺線索組的學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間顯著高于無線索組（p=0.000<0.001）。問題線索組學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間顯著高于視覺線索組（p=0.005<0.01），問題線索組學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間顯著高于無線索組（p=0.001<0.01），視覺線索組學習者與無線索組學習者對于材料中關鍵或重要信息區(qū)域的總注視時間不存在差異（p=0.608>0.05）。該結論與研究假設②B基本一致，即相對于視覺線索而言，在在線學習過程中問題線索能較好地促使學習者將較多的時間分配于關注材料中關鍵或重要信息區(qū)域。

總之，數(shù)字學習材料中線索設計會影響學習者在線學習的總注視時間、關注材料關鍵或重要信息的第一次注視時間和總注視時間。具體表現(xiàn)為：①無論是問題線索還是視覺線索的設置均能較好地縮短學習者在線學習的總注視時間;②相對于視覺線索而言，問題線索的設置能較好地提高學習者將更多注意力分配于材料中關鍵或重要信息區(qū)域。

（三）在數(shù)字學習資源中線索設置對學習者測試成績的影響

該部分的目的在于探索數(shù)字學習資源中不同類型線索設置對于學習者在線學習效果的影響，對應于本研究的假設③和假設④。研究采用單因素方差分析對四組學習者的學習后測的保持測試成績和遷移測試成績進行了差異分析。結果顯示：不同線索條件的學習者在線學習數(shù)字科技材料的保持測試成績水平存在顯著差異（F（3， 81）=4.509， p<0.01），遷移測試成績水平存在顯著差異（F（3， 81）=27.729， p<0.001），具體的描述性統(tǒng)計數(shù)值如表2所示。為了進一步考察不同類型線索條件之下各組學習者學習效果水平是否具有顯著性差異，使用LSD進行事后差異檢驗。

在不同線索條件下，學習者在線學習科技材料的保持測試成績比較結果為：問題線索+視覺線索組的學習者在線科技材料學習的保持測試成績與問題線索組之間不存在差異（p=0.263>0.05），問題線索+視覺線索組的學習者在線科技材料學習的保持測試成績高于視覺線索組（p=0.04<0.05），問題線索+視覺線索組的學習者在線科技材料學習的保持測試成績高于無線索組（p=0.03<0.05）。問題線索組的學習者在線科技材料學習的保持測試成績與視覺線索組（p=0.075>0.05）和無線索組（p=0.058>0.05）之間不存在差異。視覺線索組的學習者在線科技材料學習的保持測試成績與無線索組之間不存在差異（p=0.904>0.05）。該結論與研究假設③在很大程度上不一致。研究結果發(fā)現(xiàn)問題線索與視覺線索的設置對于學習者在線科技材料學習的保持測試成績沒有影響，即線索的設置不改變學習者對學習材料中知識的基本識記和知識量方面積累;只有在問題線索與視覺線索共同作用的條件下學習者的保持測試成績才有提高，即問題線索+視覺線索組學習者在線學習數(shù)字科技材料的后測成績顯著高于視覺線索組和無線索組學習者的成績。

不同線索條件下學習者的遷移測試成績表現(xiàn)為：問題線索+視覺線索組的學習者在線學習的遷移測試成績顯著高于問題線索組（p=0.02<0.05），問題線索+視覺線索組的學習者在線學習的遷移測試成績顯著高于視覺線索組（p=0.000<0.001），問題線索+視覺線索組的學習者在線學習的遷移測試成績顯著高于無線索組（p=0.000<0.001）。問題線索組的學習者在線學習的遷移測試成績顯著高于視覺線索組（p=0.003<0.01），問題線索組的學習者在線學習的遷移測試成績顯著高于無線索組（p=0.000<0.001）。視覺線索組的學習者在線學習的遷移測試成績高于無線索組（p=0.03<0.05）。該結論與研究假設④基本一致，問題線索能夠促進學習者在線學習的深度理解與加工水平，從而較好地提高學習者在線學習的遷移成績。

總之，數(shù)字資源設計中線索對于學習者在線學習的保持測試和遷移測試的影響存在不同。具體表現(xiàn)為：①無論是問題線索還是視覺線索，獨立設置均對學習者在線學習學習的保持測試成績影響不顯著，但兩者同時添加則顯著提高學習者的保持測試成績;②相對視覺線索而言，問題線索的設置更能較好地促進學習者對在線學習的深度水平，即顯著地提高學習者的遷移成績與總成績。

（四）學習者在在線學習過程中注意力、認知負荷與學習成績之間的關系

該部分的目的在于探索學習者在線學習過程中注意力、認知負荷與學習成績之間的關系。研究對學習者的材料總注視時間、興趣區(qū)注視時間和興趣區(qū)第一次注視時間、認知負荷、保持測試成績、遷移測試成績進行了相關分析（如表3所示）。結果表明：在在線學習過程中興趣區(qū)（材料中關鍵或重點信息呈現(xiàn)區(qū)域）總注視時間與學習效果（保持測試成績和遷移測試成績）各變量之間存在顯著正相關，與認知負荷之間存在顯著負相關。這說明在在線數(shù)字科技材料學習過程中，學習者對材料中興趣區(qū)總注視時間越長，學習者自我感知認知負荷水平越低，保持測試成績與遷移測試成績越好。興趣區(qū)第一次注視時間與遷移測試成績的關系為負相關，即學習者對材料中興趣區(qū)（材料中關鍵或重點信息呈現(xiàn)區(qū)域）第一次注視時間越短，學習者的遷移測試成績越好。認知負荷水平與學習效果（保持測試成績和遷移測試成績）各變量之間存在顯著負相關，即學習者認知負荷水平越低，學習者的保持測試成績與遷移測試成績越高。

四、結果討論

研究結果表明：①問題線索有效降低了學習者在線學習認知負荷;②視覺線索提高了學習者篩選材料關鍵或重要信息內容的速度，問題線索引導了學習者將更多注意力分配到材料中關鍵或重要信息的區(qū)域;③問題線索有效提高了學習者學習效果，主要是學習內容質量方面的評價。該結論不僅有助于拓展當前的多媒體認知學習理論，而且對于數(shù)字學習資源設計與開發(fā)具有非常重要的實踐意義。下面深入討論不同類型線索的設置對數(shù)字學習資源支持的在線學習效果的影響，并試圖從認知心理學的角度解釋研究結果。

第一，相對于視覺線索而言，問題線索有效降低了學習者的認知負荷。研究結果表明，問題線索+視覺線索組學習者的認知負荷顯著低于視覺線索組和無線索組;問題線索組學習者的認知負荷水平顯著低于視覺線索組和無線索組;視覺線索組學習者的認知負荷水平最高。該結論與已有研究結論一致（Kuhl， et al.， 2012），且符合建構主義理論指導下的基于問題支架的教學模式應用研究結果（Lin & Chen， 2006; Huang， Chen， Wu， & Chen， 2015）。在數(shù)字學習資源中問題線索的設置為學習者理解材料中信息建立了結構上的鏈接。這種知識內部隱性的鏈接結構不僅能有效降低材料中的“假目標”信息干擾學習者所產生的外在認知負荷，而且能幫助學習者形成促進知識理解的相關認知負荷，從而降低學習者理解知識的內在認知負荷感知程度。該研究結果從某種程度上符合多媒體認知學習理論的已有研究，又擴展了多媒體認知學習理論研究。一方面，該研究結果充分說明視覺線索能促使學習者快速將注意力轉向材料的關鍵或重點信息區(qū)域;另一方面，該研究在言語線索的基礎上提出新的線索類型，即問題線索，并且證明了問題線索能更好地引導學習者將注意力集中于加工材料的關鍵或重點信息，并利用問題線索開展不同區(qū)域信息的組織與整合。所以，在數(shù)字學習資源中問題線索對于學習者在線學習具有知識組織引導與知識整合引導的功能。

第二，視覺線索與問題線索對于學習者在在線學習過程中注意力分配的影響存在差異。視覺線索對學習者的知識篩選具有非常重要的引導作用，主要體現(xiàn)在材料學習中的總注視時間縮短;問題線索對學習者在關鍵或重要信息區(qū)域的關注、組織與整合具有引導作用，主要體現(xiàn)在材料的關鍵或重點信息區(qū)域總注視時間加長。視覺線索主要引導學習者在快速篩選材料關鍵或重點信息，從而縮短學習者在線學習總注視時間，該研究結論也與已有視覺線索研究結果一致（Ozcelik， Arslan-Ari， & Cagiltay， 2010; Scheiter & Eitel， 2015），即學習者觀看材料時個體的目光注意能快速選擇變異或突出的內容。但相對于視覺線索而言，問題線索并沒有非常好地縮短學習者對于關鍵或重點信息的篩選與提取時間，問題線索對于注意力的影響主要體現(xiàn)在能有效地提高學習者在材料關鍵或重點信息區(qū)域的總注視時間。也就是說，視覺線索能有效地提高學習者篩選方面的速度，而問題線索影響主要體現(xiàn)在能較好地激活學習者加工材料關鍵或重點信息的興趣及深度。該結論符合基于問題的學習認知思維模式（何克抗， 2013），即問題線索不僅引導學習者在加工材料過程中的有意識注意，而且引導學習者在加工學習材料過程中的無意識注意。根據(jù)認知心理學中有關注意的相關研究理論，人類在加工信息過程中無意識注意能有效地促發(fā)學習者對關注材料的深度加工（蔣軍， 等， 2012），即在學習材料中問題線索的設置激活了學習者對材料中與問題鏈接信息的無意識注意，這就促使學習者在領會材料重點內容的基礎上利用無意識注意組織與整合全部內容，從而降低學習者材料難度感知水平及心理努力加工水平。該結論符合思維型教學理論中的問題情境創(chuàng)設原則 （林崇德， 等， 2010）。

第三，問題線索與視覺線索對在線學習效果影響存在不同。問題線索對于學習者在線學習的遷移成績具有提高作用;單獨設置問題線索或視覺線索不影響學習者保持測試成績，但如果既設置問題線索又設置視覺線索，則可以顯著提高學習者的保持測試成績與遷移測試成績。問題線索的研究結論與基于問題的教學實證研究結果一致，認為問題求解過程能促進學習者高水平思維的深度學習（張建偉， 2000）。該結論也符合建構主義學習理論指導的問題情境創(chuàng)設原則（劉慧， 2008）及思維型教學理論（林崇德， 等， 2010），即學習過程中的主要變量是思維，在學習過程中只有學習者投入了思維，才能成為有意義學習。問題情境的創(chuàng)設可以激發(fā)學生的認知沖突，激活學習者投入思維加工相關知識，進而實現(xiàn)知識的組織與整合。從視覺線索的作用來看，視覺線索效應的研究結論與以往在線學習過程中線索效應研究結果一致（De Koning， Tabbers， Rikers， & Paas， 2010; Johnson， et.al.， 2014）。視覺線索有效改善了學習者的注意力分配，但對于學習者的學習成績影響不顯著，尤其是在學習材料的遷移測試成績方面。根本原因在于，視覺線索在線學習過程中的功能主要體現(xiàn)在引導注意力分配方面，并沒有激活學習者原有認知經驗，也沒有創(chuàng)設相關情境促進學習者系統(tǒng)地組織與加工已有知識與原有知識。

五、研究結論

本研究比較了在在線數(shù)字科技材料學習過程中，不同類型的線索對于學習者在在線學習過程中的認知負荷、注意力分配及學習成績的影響。結果發(fā)現(xiàn)：第一，視覺線索能幫助學習者快速篩選材料關鍵或重點信息，從而減少學習時間，但視覺線索對在線學習的認知負荷和測試成績影響不顯著;第二，問題線索有效降低了學習者在線學習的認知負荷，促使學習者將更多的注意力分配于材料中與解決問題相關的關鍵或重要信息的認知加工，從而提高了學習者的遷移測試成績。因此，建議未來在數(shù)字學習資源的設計與開發(fā)過程中，除了設計引導學習者注意力轉向的視覺線索外，還應結合材料相關內容設置關鍵與重點信息的問題線索。

本研究在實驗室環(huán)境中探討了不同線索類型對于學習者在線學習的影響，其研究結果的有效性仍需在實踐教學中檢驗。另外，本研究材料設計中的問題有8個，而研究結果并沒有細致分析不同數(shù)量問題是否影響在線學習效果。因此，未來有關在線學習的問題線索還需開展不同數(shù)量問題和不同位置問題等方面的研究。

[參考文獻]

范逸洲，劉敏，歐陽嘉煜，汪瓊. 2018. MOOC中學習者流失問題的預測分析——基于24篇中英文文獻的綜述[J]. 中國遠程教育（4）：5-14，79.

何克抗. 2013. 對美國《教育傳播與技術研究手冊》（第三版）的學習與思考之三——關于“情境理論”與“九種情境化教學策略”[J]. 電化教育研究（9）：24-29.

胡航，董玉琦. 2017. 深度學習數(shù)字化資源表征方法與開發(fā)模式[J]. 中國遠程教育（12）：5-11，20，79.

蔣軍，陳安濤，張蔚蔚，張慶林. 2012. 無意識信息引發(fā)的認知控制及其神經機制[J]. 心理科學進展，20（10）：1573-1584.

姜宛彤，錢松嶺，萬超. 2019. 以問題解決為導向的微課知識地圖構建研究[J]. 中國遠程教育（3）：43-49，91.

李呈林. 2014. 基于問題設計的思維教學探究——以信息技術學科為例[J]. 電化教育研究（3）：111-115.

林崇德，胡衛(wèi)平. 2010. 思維型課堂教學的理論與實踐[J]. 北京師范大學學報（社會科學版）（1）：29-36.

劉慧. 2008. 建構主義視域下的問題情境[J]. 教師教育論壇，21（1）：46-48.

秦楓，洪衛(wèi)，郎曼. 2013. 基于問題的教學模式在英語口語教學中的行動研究[J]. 外語電化教學（4）：70-75.

王福興，段朝輝，周宗奎. 2013. 線索在多媒體學習中的作用[J]. 心理科學進展，21（8）：1430-1440.

閆國利，熊建萍，臧傳麗，等. 2013. 學習研究中的主要眼動指標評述[J]. 心理科學進展，21（4）：589-605.

詹澤慧. 2014. 面授與遠程學習者社會存在感之作用差異研究——以美國高校學生為樣本[J]. 中國電化教育（2）：35-39.

張建偉. 2000. 基于問題式學習[J]. 教育研究與實驗（3）：55-60.

趙海濤，劉繼和. 2007. “基于問題的學習”與傳統(tǒng)教學模式的比較研究[J]. 外國教育研究（12）：53-57.

Bibeau， S. （2000）. Social presence， isolation， and connectedness in online teaching and learning： from the literature to real life. Journal of Instruction Delivery Systems， 15， 35-39.

De Koning， B. B.， Tabbers， H. K.， Rikers， R. M. J. P.， & Paas， F. （2007）. Attention cueing as a means to enhance learning from an animation. Applied Cognitive Psychology， 21 （6）， 731-746.

De Koning， B. B.， Tabbers， H. K.， Rikers， R. M. J. P.， & Paas， F. （2010）. Attention guidance in learning from a complex animation： Seeing is understanding？ Learning and Instruction， 20 （2）， 111-122. doi：10.1016/j.learninstruc.2009.02.010

Huang， K.， Chen， C.， Wu， W.， & Chen， W. （2015）. Interactivity of question prompts and feedback on secondary students science knowledge acquisition and cognitive load. Educational Technology & Society， 18（4）， 159-171.

Jin， S. H. （2013）. Visual design guidelines for improving learning from dynamic and interactive digital text. Computers & Education， 63 （2）， 248-258.

Johnson， A. M.， Ozogul， G.， & Reisslein， M. （2014）. Supporting multimedia learning with visual signalling and animated pedagogical agent： moderating effects of prior knowledge. Journal of Computer Assisted Learning， 31 （2）， 97-115.

Jonassen， D. H.， & Hung， W. （2011）. Problem-based learning. New Directions for Teaching & Learning， （128）， 21-29.

Kuhl， T.， Scheiter， K.， & Gerjets， P. （2012）. Enhancing learning from dynamic and static visualizations by means of cueing. Journal of Educational Multimedia & Hypermedia， 21 （1）， 71-88.

Lin， H.， & Chen， T. （2006）. Decreasing cognitive load for novice learners： effects of question and descriptive advance organizers in facilitating learners comprehension of an animation-based content lesson. System， 34 （3）， 416-431.

Mautone， P. D.， & Mayer， R. E. （2001）. Signaling as a cognitive guide in multimedia learning. Journal of Educational Psychology，? 93（2）， 377-389.

Mayer， R. E.， & Chandler， P. （2001）. When learning is just a click away. does simple user interaction foster deeper understanding of multimedia messages？ Journal of Educational Psychology， 93 （2）， 390-397.

Mayer， R. E. （2001）. Cognitive theory of multimedia learning. Cambridge Handbook of Multimedia Learning （pp.31-48）， New York： Cambridge University Press.

Mayer， R. E. （2017）. Using multimedia for e-learning. Journal of Computer Assisted Learning， 33（1）.

OBannon， B. W.， Lubke， J. K.， Beard， J. L.， & Britt， V. G. （2011）. Using podcasts to replace lecture： effects on student achievement. Computers & Education， 57 （3）， 1885-1892.

Ozcelik， E.， Arslan-Ari， I.， & Cagiltay， K. （2010）. Why does signaling enhance multimedia learning？ Evidence from eye movements. Computers in Human Behavior， 26 （1）， 110-117.

Paas， F. G. （1992）. Training strategies for attaining transfer of problem-solving skill in statistics： a cognitive-load approach. Journal of Educational Psychology， 84 （4）， 429-434.

Pi， Z.， Hong， J.， & Yang， J. （2016）. Effects of the instructors pointing gestures on learning performance in video lectures. British Journal of Educational Technology， 48 （4）， 1020-1029.

Scheiter， K.， & Eitel， A. （2015）. Signals foster multimedia learning by supporting integration of highlighted text and diagram elements. Learning and Instruction， 36， 11-26.

Silva， M.， Strasser， K.， & Cain， K. （2014）. Early narrative skills in chilean preschool： questions scaffold the production of coherent narratives. Early Childhood Research Quarterly， 29 （2）， 205-213.

Traphagan， T.， Kucsera， J. V.， & Kishi， K. （2010）. Impact of class lecture webcasting on attendance and learning. Educational Technology Research & Development， 58 （1）， 19-37.

Wang， F. X.， Li， W. J.， Mayer， R. E.， & Liu， H. S. （2018）. Animated pedagogical agents as aids in multimedia learning： effects on eye-fixations during learning and learning outcomes. Journal of Educational Psychology， 110 （2）， 250-268.

Wang， F.， Duan， Z.， & Zhou， Z. （2013）. Attention guidance in multimedia learning： the role of cueing. Advances in Psychological Science， 21 （8）， 1430-1440.

Wang， H.， Pi. Z.， & Hu. W. （2018）.The instructors gaze guidance in video lectures improves learning. Journal of Computer Assisted Learning. Advance online publication doi：/10.1111/jcal.12309

Wold， L. S. （2008）. Using a question guide to scaffold productive literacy learning. Illinois Reading Council Journal. 36 （4）， 27-30.

收稿日期：2018-08-22

定稿日期：2019-05-20

作者簡介：王紅艷，在讀博士;皮忠玲，博士后;黃秀莉，在讀碩士;胡衛(wèi)平（本文通訊作者），教授，博士生導師。陜西師范大學現(xiàn)代教學技術教育部重點實驗室（710062）。

責任編輯 韓世梅