楊九民 徐珂 韓佳雪 焦新月 皮忠玲

摘要：教學(xué)視頻因其多通道展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的特性而成為數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的首選形態(tài)。線索作為教學(xué)視頻中的重要引導(dǎo)性教學(xué)設(shè)計(jì)手段，探究其類型及學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)效果的交互影響，有益于優(yōu)化教學(xué)視頻的設(shè)計(jì)策略?；趯W(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平（高水平和低水平）和線索類型（言語線索和視覺線索）兩個(gè)維度，運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)和認(rèn)知負(fù)荷、學(xué)習(xí)滿意度、學(xué)習(xí)效果等測(cè)量工具，通過實(shí)驗(yàn)考察二者對(duì)學(xué)習(xí)的影響及其內(nèi)在機(jī)制后發(fā)現(xiàn)：學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的影響顯著;線索類型對(duì)學(xué)習(xí)滿意度的影響顯著，且線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平在學(xué)習(xí)滿意度上的交互效應(yīng)顯著;學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響顯著，且線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平在遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)上的交互效應(yīng)顯著。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)效果存在明顯的交互作用，即只有低知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索的教學(xué)視頻后，學(xué)習(xí)滿意度與學(xué)習(xí)效果才有顯著提升。這可能是由于該類學(xué)習(xí)者在信息選擇時(shí)存在困難，視覺線索可以幫助其提高信息搜索效率，而言語線索卻會(huì)使其認(rèn)知負(fù)荷超載。

關(guān)鍵詞：教學(xué)視頻;線索類型;視覺線索;言語線索;先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn);視覺注意力分配

中圖分類號(hào)：G434? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-5195（2020）01-0093-09? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2020.01.011

作者簡(jiǎn)介：楊九民，博士，教授，博士生導(dǎo)師，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院（湖北武漢 430079）;徐珂、韓佳雪，碩士研究生，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院（湖北武漢 430079）;焦新月，本科生，華中師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院（湖北武漢 430079）;皮忠玲，博士，副研究員，陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（陜西西安 710062）。

一、引言

信息技術(shù)與教育的深度融合為實(shí)現(xiàn)全民教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)帶來了理念與技術(shù)層面的變革?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》指出：“實(shí)施優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源建設(shè)與共享是推進(jìn)教育信息化的基礎(chǔ)工程與關(guān)鍵環(huán)節(jié)”。教學(xué)視頻具有以多通道形式展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，因而成為學(xué)習(xí)者首選的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源（Pi et al.，2017a;楊九民等，2019）。

教學(xué)視頻學(xué)習(xí)的重要特點(diǎn)是：學(xué)習(xí)者在通過教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，由于視頻畫面信息量大且不斷變化，因而學(xué)習(xí)者不僅需記住已消失畫面中的信息，同時(shí)還需對(duì)當(dāng)前畫面中的信息進(jìn)行加工，這就導(dǎo)致其在學(xué)習(xí)過程中需要投入大量的認(rèn)知資源（De Koning et al.，2009）。由于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知容量有限，如何采用指導(dǎo)性教學(xué)設(shè)計(jì)引導(dǎo)其將有限的認(rèn)知資源用于加工特定信息而忽視無關(guān)信息，便成為教學(xué)視頻研究的一個(gè)重要方面（謝和平等，2016）。

線索（Cue）作為教學(xué)視頻中的一種重要引導(dǎo)性教學(xué)設(shè)計(jì)手段（如加橫線的文字、箭頭、標(biāo)題、解釋性文本等），其在學(xué)習(xí)中的作用受到了教育研究者與實(shí)踐者的廣泛關(guān)注（Scheiter et al.，2015）?！熬€索效應(yīng)”（Cueing Effect）表明在教學(xué)視頻中加入線索可降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷并引導(dǎo)其注意力，進(jìn)而提高其學(xué)習(xí)效果。有研究發(fā)現(xiàn)“線索效應(yīng)”的穩(wěn)健性會(huì)受到線索類型的影響（謝和平等，2016）。此外，由于教學(xué)視頻的設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心，因而學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)教學(xué)視頻設(shè)計(jì)有效性的影響也不容忽視（Kalyuga，2007）。

基于上述分析，本研究通過考察學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平及教學(xué)視頻中的線索類型對(duì)其學(xué)習(xí)效果和視覺注意力分配的交互影響，進(jìn)而為適用于不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的教學(xué)視頻設(shè)計(jì)與開發(fā)提供參考。

二、相關(guān)研究綜述

線索是指在教學(xué)視頻中采用非內(nèi)容信息引起學(xué)習(xí)者注意并引導(dǎo)其關(guān)注關(guān)鍵信息，以促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的一種教學(xué)設(shè)計(jì)方式（De Koning et al.， 2009）。由此可見，線索能在不增加學(xué)習(xí)內(nèi)容的前提下，使教學(xué)更具引導(dǎo)性。線索對(duì)視頻學(xué)習(xí)的積極作用得到了Mayer（2014）的多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論（ Cognitive Theory of Multimedia Learning，CTML）和Sweller（1988）的認(rèn)知負(fù)荷理論（ Cognitive Load Theory，CLT）支持，上述理論均強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知資源是有限的，其在同一時(shí)間僅能注意到部分外界信息（Baddeley，1992）。

然而，對(duì)于教學(xué)視頻中的線索能否引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力并促進(jìn)其學(xué)習(xí)效果，已有研究的結(jié)論尚不一致（謝和平等，2016）。一些研究發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中加入線索可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注重要信息呈現(xiàn)的區(qū)域，進(jìn)而提高其學(xué)習(xí)效果。例如，Ozcelik等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，改變內(nèi)容標(biāo)簽的顏色可以幫助學(xué)習(xí)者加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的記憶與理解，并提高其視頻學(xué)習(xí)的效果。然而，也有一些研究發(fā)現(xiàn)，線索并不能提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。例如，Pi等（2017b）發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中加入箭頭線索既沒有提高學(xué)習(xí)者對(duì)相應(yīng)內(nèi)容的注意程度，也沒有提高他們的再認(rèn)成績(jī)和遷移成績(jī)。

有研究者指出，線索在教學(xué)視頻中作用不一的重要原因可能是因?yàn)榫€索的積極效應(yīng)存在邊界條件，包括線索類型和學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)（Scheiter et al.，2015）。線索可分為言語線索和視覺線索（Mayer，2005），其中言語線索包括標(biāo)題、大綱和文本句子等，視覺線索包括箭頭、顏色和線框等。有研究者指出，不同類型的線索在學(xué)習(xí)中具有不同的功能：言語線索的主要功能是突出信息之間的內(nèi)在關(guān)系;視覺線索的主要功能是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意關(guān)鍵信息。然而，對(duì)于言語線索和視覺線索在學(xué)習(xí)中的作用，學(xué)界尚未達(dá)成共識(shí)（Liu et al.，2011;Nivala et al.，2012;Scheiter et al.，2015）。例如，有研究表明視覺線索（顏色）和言語線索（文本）都有助于提高學(xué)習(xí)者視頻學(xué)習(xí)的效果（Nivala et al.，2012）。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)言語線索對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)效果存在逆轉(zhuǎn)效應(yīng)，即言語線索與講述內(nèi)容一致時(shí)，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知超載且學(xué)習(xí)效果降低（Liu et al.，2011）。因而，學(xué)習(xí)者在視頻學(xué)習(xí)過程中究竟如何對(duì)不同線索類型的內(nèi)容作出反應(yīng)，這仍值得進(jìn)一步探究。

視頻學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)（Expertise Reversal Effects）表明，學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平差異可能會(huì)影響其對(duì)不同線索類型下信息的處理，進(jìn)而產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果（Kalyuga，2007;Kalyuga et al.，2012;Khacharem，2017）。具體而言，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者傾向于采用自下而上的處理策略，這導(dǎo)致其不能有效地在視頻材料中識(shí)別重要的文本信息或選擇相關(guān)的圖片元素，他們的注意力分配更多依賴于視頻材料的物理特征而非其中的信息，即該類學(xué)習(xí)者可能會(huì)對(duì)易于感知的特征敏感。相較而言，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者常采用自上而下的處理策略，他們能夠搜索、識(shí)別并存儲(chǔ)與所學(xué)知識(shí)相關(guān)且有意義的知識(shí)領(lǐng)域，其注意力由這些先驗(yàn)知識(shí)引導(dǎo)。

從經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)的角度來看，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者需要線索來引導(dǎo)其注意力聚焦到關(guān)鍵學(xué)習(xí)內(nèi)容上，因而線索對(duì)他們的促進(jìn)作用要強(qiáng)于高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者（Richter et al.，2016;Arslan-Ari，2018）。許多研究探究了視覺線索在動(dòng)畫中的經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)視覺線索（如顏色）僅提高了低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，而對(duì)高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響不顯著（Johnson et al.，2015;Khacharem，2017;Arslan-Ari，2018）。雖然這些研究驗(yàn)證了視覺線索和學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平在動(dòng)畫學(xué)習(xí)中的交互作用，但兩者對(duì)學(xué)習(xí)者視頻學(xué)習(xí)效果的影響及其內(nèi)在機(jī)制仍不明確。

三、研究假設(shè)

本研究旨在探索不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在含有不同線索類型（即言語線索與視覺線索）教學(xué)視頻學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效果、視覺注意力分配和認(rèn)知負(fù)荷情況。此外，本研究也旨在探究學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平差異如何影響教學(xué)視頻中線索類型的有效性。為理解不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索和言語線索的教學(xué)視頻時(shí)的過程與效果，本研究運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究法，采用眼動(dòng)追蹤技術(shù)記錄學(xué)習(xí)者的眼球運(yùn)動(dòng)軌跡?；谝陨衔墨I(xiàn)分析，本研究提出以下4組研究假設(shè)：

假設(shè)1：低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)的認(rèn)知負(fù)荷低于其在學(xué)習(xí)含有言語線索的教學(xué)視頻時(shí)的認(rèn)知負(fù)荷;高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)兩種線索類型的教學(xué)視頻時(shí)，其認(rèn)知負(fù)荷沒有差異。

假設(shè)2：低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)，視覺注意力分配在相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的頻次比學(xué)習(xí)含有言語線索的視頻時(shí)更多;高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)兩種線索類型的教學(xué)視頻時(shí)，其視覺注意力分配沒有差異。

假設(shè)3：低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索的教學(xué)視頻后的學(xué)習(xí)滿意度相比其在學(xué)習(xí)含有言語線索的教學(xué)視頻后更高;高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)兩種線索類型的教學(xué)視頻后，其學(xué)習(xí)滿意度沒有差異。

假設(shè)4：低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)含有視覺線索的教學(xué)視頻后的學(xué)習(xí)效果相比其在學(xué)習(xí)含有言語線索的教學(xué)視頻后更好;高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)兩種線索類型的教學(xué)視頻后，其學(xué)習(xí)效果沒有差異。

四、研究方法

1.被試

從華中師范大學(xué)隨機(jī)招募264名本科生和研究生作為實(shí)驗(yàn)的備選被試。通過Photoshop知識(shí)測(cè)試選擇其中63名作為眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的有效被試，并按照先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的高低將其分為兩組，其中高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)組32名，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)組31名，年齡分布在18到27周歲之間（M=20.71，SD=2.22），女性占比為83%。被試均對(duì)實(shí)驗(yàn)知情并同意，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可獲得一份禮品作為報(bào)酬。

2.實(shí)驗(yàn)儀器

本研究采用Eyelink 1000眼動(dòng)儀（生產(chǎn)廠商為加拿大SR Research公司）記錄被試的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，采樣率為單眼1000 Hz。實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)視頻在21英寸顯示器（分辨率為1024*768，刷新率為75Hz）上播放，被試坐在距離顯示器60厘米處觀看。

已有研究表明，學(xué)習(xí)者的注視和其視覺注意力之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，即對(duì)特定區(qū)域的注視次數(shù)越多、持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則對(duì)該區(qū)域的視覺關(guān)注程度就越高（Pi et al.，2019）。因此，本研究通過計(jì)算教學(xué)視頻中的16次線索出現(xiàn)時(shí)，學(xué)習(xí)者的注視次數(shù)及平均注視時(shí)間，以考察學(xué)習(xí)者的視覺注意力分配情況。

3.實(shí)驗(yàn)材料

（1）教學(xué)視頻

本研究實(shí)驗(yàn)中采用的教學(xué)視頻包含四個(gè)版本，其中兩個(gè)是教授如何在Photoshop中使用磁性套索工具制作背景透明的圖片（時(shí)長(zhǎng)7分24秒），分別采用言語線索（講解操作時(shí)界面上出現(xiàn)16次解釋性文字）和視覺線索（講解操作時(shí)界面相同位置出現(xiàn)16次線框）;另兩個(gè)視頻是教授如何在Photoshop中使用仿制圖章工具去除圖片水?。〞r(shí)長(zhǎng)7分34秒），分別采用言語線索（講解操作時(shí)界面上出現(xiàn)16次解釋性文字）和視覺線索（講解操作時(shí)界面相同位置出現(xiàn)16次線框）。上述內(nèi)容相同的教學(xué)視頻中，言語線索與視覺線索出現(xiàn)與持續(xù)的時(shí)間一致，且Photoshop的畫面大小及教師的講解音頻一致。由于上述視頻的學(xué)習(xí)內(nèi)容不涉及深度精細(xì)的圖像處理操作，因而與學(xué)習(xí)者視覺能力水平的相關(guān)性較弱。在當(dāng)前以“微課”為主的教學(xué)視頻應(yīng)用中，為滿足學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)時(shí)間碎片化的學(xué)習(xí)需求，其時(shí)長(zhǎng)一般為5～10分鐘（許亞莉，2014），本研究選取的教學(xué)視頻時(shí)長(zhǎng)符合標(biāo)準(zhǔn)。上述教學(xué)視頻的示意如圖1所示。

（2）測(cè)量工具

先前知識(shí)測(cè)驗(yàn)。試題由四位具有豐富Photoshop教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師開發(fā)，用于測(cè)量被試在使用Photoshop上的一般性知識(shí)，共8道題目，包括4道單項(xiàng)選擇題、1道判斷題、2道填空題和1道簡(jiǎn)答題。為避免先前知識(shí)測(cè)驗(yàn)對(duì)后續(xù)測(cè)驗(yàn)的影響，本測(cè)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)與視頻學(xué)習(xí)材料不同。試題總分為15分，得分越高，表示被試的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平越高，測(cè)驗(yàn)篩選出的兩組被試在先前知識(shí)測(cè)驗(yàn)中的得分有顯著差異（M=11.48，SD=1.46;M=1.81，SD=1.17;t（61）=29.05，p<0.001）。

認(rèn)知負(fù)荷問卷。問卷采用Paas等（1994）的九點(diǎn)李克特“認(rèn)知負(fù)荷自評(píng)問卷”，包括對(duì)教學(xué)視頻材料的難度感知及完成學(xué)習(xí)任務(wù)所要付出的心理努力程度。量表的可靠性系數(shù)為0.74。

學(xué)習(xí)滿意度問卷。根據(jù)研究假設(shè)，本研究選擇楊九民（2014）開發(fā)的視頻學(xué)習(xí)滿意度問卷中的3個(gè)項(xiàng)目。得分越高，表示學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)滿意度越高。量表的可靠性系數(shù)為0.71。

學(xué)習(xí)效果測(cè)驗(yàn)。本研究對(duì)學(xué)習(xí)效果的測(cè)量由保持測(cè)驗(yàn)與遷移測(cè)驗(yàn)構(gòu)成：

在保持測(cè)驗(yàn)中，與“磁性套索工具操作”教學(xué)視頻對(duì)應(yīng)的測(cè)驗(yàn)主要考察被試對(duì)Photoshop界面以及運(yùn)用磁性套索工具制作背景透明圖片相關(guān)知識(shí)的識(shí)記情況。測(cè)驗(yàn)包含4種題型：填空題3道、多選題2道、判斷題3道及簡(jiǎn)答題1道，滿分15分。與“仿制圖章工具操作”教學(xué)視頻對(duì)應(yīng)的測(cè)驗(yàn)主要考察被試對(duì)Photoshop界面以及運(yùn)用仿制圖章工具修復(fù)圖片水印相關(guān)知識(shí)的識(shí)記情況。測(cè)驗(yàn)包含5種題型：填空題3道、多選題1道、排序題1道、判斷題3道及簡(jiǎn)答題1道，滿分15分。

遷移測(cè)驗(yàn)主要考察被試將從教學(xué)視頻中學(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用到新情境中的能力。被試在學(xué)習(xí)完“磁性套索工具操作”教學(xué)視頻后，被要求根據(jù)操作任務(wù)清單上機(jī)制作背景透明的圖片，該測(cè)驗(yàn)滿分7分。同樣，被試在學(xué)習(xí)完“仿制圖章工具操作”教學(xué)視頻后，被要求根據(jù)操作任務(wù)清單上機(jī)修復(fù)圖片，該測(cè)驗(yàn)滿分5分。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究的實(shí)驗(yàn)采用混合設(shè)計(jì)方式。線索類型為被試內(nèi)變量，先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平為被試間變量。因此，為避免練習(xí)效應(yīng)，所有被試均需要隨機(jī)觀看包含言語線索與視覺線索兩類線索的不同內(nèi)容教學(xué)視頻。例如，若被試先觀看的是含有視覺線索的“磁性套索工具操作”教學(xué)視頻，那他隨后觀看的則為含有言語線索的“仿制圖章工具操作”教學(xué)視頻。眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)中教學(xué)視頻材料的4種組合條件如表1所示。

5.實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)在眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，時(shí)長(zhǎng)為50分鐘。首先，被試填寫基本信息，主試向被試介紹實(shí)驗(yàn)流程。確認(rèn)被試?yán)斫夂?，進(jìn)入視頻學(xué)習(xí)階段，并記錄其眼動(dòng)軌跡。所有被試需觀看四個(gè)教學(xué)視頻中的兩個(gè)，涉及兩種主題的兩個(gè)線索類型。每觀看完一個(gè)教學(xué)視頻后，被試填寫學(xué)習(xí)滿意度問卷、認(rèn)知負(fù)荷問卷，并完成保持測(cè)驗(yàn)與遷移測(cè)驗(yàn)。眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)的流程如圖2所示。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本研究以被試的認(rèn)知負(fù)荷問卷得分、注視次數(shù)、平均注視時(shí)間、學(xué)習(xí)滿意度問卷得分、保持測(cè)驗(yàn)成績(jī)、遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)?yōu)橐蜃兞?，線索類型為被試內(nèi)變量，先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平為被試間變量，進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析。為了避免因被試所觀看教學(xué)視頻內(nèi)容的不同而帶來的影響，本研究將認(rèn)知負(fù)荷、注視次數(shù)、平均注視時(shí)間、學(xué)習(xí)滿意度、學(xué)習(xí)效果等變量的得分進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。所有變量的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

1.認(rèn)知負(fù)荷

與假設(shè)1相反，只有學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的主效應(yīng)顯著，而線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平間的交互效應(yīng)不顯著（見表3）。這一主效應(yīng)表明，無論教學(xué)視頻中的線索為何種類型，先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平高的學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷水平都低于先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平低的學(xué)習(xí)者。

2.視覺注意力分配

與假設(shè)2相反，在興趣區(qū)（線索標(biāo)記區(qū)域）的注視次數(shù)與平均注視時(shí)間上，線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平間的交互效應(yīng)不顯著（見表4）。在興趣區(qū)注視次數(shù)方面，線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的主效應(yīng)顯著。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)者觀看包含視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)，學(xué)習(xí)者對(duì)相應(yīng)內(nèi)容的注視次數(shù)更多;此外，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者比高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者對(duì)相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注更多。在興趣區(qū)平均注視時(shí)間方面，線索類型的主效應(yīng)顯著。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者在觀看包含視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)，其注視相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的時(shí)間更長(zhǎng)。

綜上所述，視頻學(xué)習(xí)中的線索類型和學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平分別影響著學(xué)習(xí)者的視覺注意力分配：當(dāng)學(xué)習(xí)者觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)，相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容得到了學(xué)習(xí)者更多的關(guān)注;先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平較低的學(xué)習(xí)者比先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平較高的學(xué)習(xí)者更關(guān)注相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.學(xué)習(xí)滿意度

與假設(shè)3一致，線索類型的主效應(yīng)顯著，線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的交互效應(yīng)亦顯著（見表5）。研究發(fā)現(xiàn)，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)的學(xué)習(xí)滿意度比觀看含有言語線索的教學(xué)視頻時(shí)更高;高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者在觀看含有不同類型線索的教學(xué)視頻時(shí)，其學(xué)習(xí)滿意度沒有差異（見圖3）。以上結(jié)果表明，學(xué)習(xí)者在利用教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，線索類型和學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的交互作用顯著，兩者共同影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度。

4.學(xué)習(xí)效果

在保持測(cè)驗(yàn)成績(jī)方面，與假設(shè)4相反。研究?jī)H發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的主效應(yīng)顯著（見表6），而線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平間的交互效應(yīng)不顯著。這一主效應(yīng)表明，學(xué)習(xí)者在觀看任意線索類型的教學(xué)視頻后，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的保持測(cè)驗(yàn)成績(jī)比低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者要好。

在遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)方面，與假設(shè)4一致。研究發(fā)現(xiàn)，不僅學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的主效應(yīng)顯著，且線索類型與學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的交互效應(yīng)也顯著（見表6）。對(duì)交互效應(yīng)的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者在觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻后，其遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)要明顯高于觀看含有言語線索的教學(xué)視頻后。然而，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者在觀看不同線索類型的教學(xué)視頻后，其遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)沒有明顯的差異（見圖4）。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分支持了研究假設(shè)4。這表明學(xué)習(xí)者在利用教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，其先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平與教學(xué)視頻的線索類型共同影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，尤其是在遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)方面。

六、分析討論

本研究探究了教學(xué)視頻的線索類型以及學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)學(xué)習(xí)的影響及其內(nèi)在機(jī)制。研究結(jié)果表明，盡管所有學(xué)習(xí)者在觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)對(duì)相應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注程度均高于觀看含有言語線索的教學(xué)視頻時(shí)，但只有低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者在觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻后，其學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)效果有所提高。這說明教學(xué)視頻中的視覺線索比言語線索更能有效地引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，并使低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)更加有效。本研究有力地證明了教學(xué)視頻中的視覺線索不僅能夠引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，而且可以提高其學(xué)習(xí)效果。

1.視覺線索與言語線索對(duì)不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者視頻學(xué)習(xí)的引導(dǎo)作用

關(guān)于線索在視頻教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，以往的研究表明言語線索與視覺線索在引導(dǎo)不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的注意力上發(fā)揮著不同的作用。從本研究的眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在觀看含有視覺線索的教學(xué)視頻時(shí)，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者比高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注程度更高。一種可能的解釋是，視覺線索對(duì)低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的引導(dǎo)作用比對(duì)高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的引導(dǎo)作用更強(qiáng)，低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者很難忽視學(xué)習(xí)材料中的無關(guān)信息，也難以自主地關(guān)注相關(guān)信息（Johnson et al.，2015）。言語線索雖然能夠起到提示的作用，但需要學(xué)習(xí)者進(jìn)行再加工，不如視覺線索的引導(dǎo)更加直接，即低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的注意力分配受視頻學(xué)習(xí)材料的物理特征影響較大;相反，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的注意力分配更多地依賴于他們已有的先驗(yàn)知識(shí)，而不是學(xué)習(xí)材料的物理特征。因此，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的注意力分配受視覺線索的影響較小。并且，對(duì)于高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者而言，言語線索蘊(yùn)含的信息有可能與學(xué)習(xí)者已有的圖式產(chǎn)生矛盾，導(dǎo)致其需要處理新信息與已有知識(shí)之間的關(guān)系（Mayer，2014）。另一種可能的解釋是，在利用教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，對(duì)于先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平較高的學(xué)習(xí)者而言，他們沒有必要高度關(guān)注視頻的基本內(nèi)容，因而釋放出的認(rèn)知資源可以被用于將新知識(shí)整合到他們的先驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)中。而先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平較低的學(xué)習(xí)者由于缺乏相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)，因而需要投入更多的認(rèn)知資源來處理正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容。本研究關(guān)于認(rèn)知負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以支持這一解釋，即低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷高于高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者。

2.視覺線索有效性的內(nèi)在機(jī)制

本研究發(fā)現(xiàn)在教學(xué)視頻中添加視覺線索只能提高低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)效果，而對(duì)于高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者而言，無論是言語線索還是視覺線索對(duì)其的影響都很小，該結(jié)果符合經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)理論。如前所述，高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者應(yīng)用自上而下的處理策略，他們能夠有效地將自己的注意力分配到重要的信息上;而低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者采用自下而上的處理策略，因此他們需要視覺線索來引導(dǎo)注意力。由于低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者在選擇相關(guān)信息時(shí)存在困難，線索可以有效地幫助他們減少在視頻學(xué)習(xí)時(shí)的信息搜索次數(shù)，因此，含有視覺線索的教學(xué)視頻只對(duì)低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者有效。

眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，視覺線索比言語線索更能引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，這可能是因?yàn)檠哉Z線索存在冗余效應(yīng)（Liu et al.，2011）。認(rèn)知理論認(rèn)為，由于學(xué)習(xí)者的工作記憶能力有限，這導(dǎo)致學(xué)習(xí)者每次僅能注意到有限的信息。以往的研究發(fā)現(xiàn)，在多媒體學(xué)習(xí)中，教師口頭講述的內(nèi)容與屏幕文本所傳達(dá)的內(nèi)容相同時(shí)，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷會(huì)超載，導(dǎo)致他們很少注意到屏幕呈現(xiàn)的文本。這表明學(xué)習(xí)者能夠有效地過濾冗余信息，并主動(dòng)選擇與自身內(nèi)部信息處理相適應(yīng)的信息源。

根據(jù)多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論，學(xué)習(xí)的過程包括對(duì)相關(guān)信息的選擇、組織與整合。教學(xué)視頻中的視覺線索通過影響學(xué)習(xí)者的注意力分配，改變了其學(xué)習(xí)過程的早期活動(dòng)（即選擇相關(guān)信息），這使得學(xué)習(xí)者更易于注意到并選擇相關(guān)的信息，進(jìn)而建構(gòu)起初步的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（Mayer，2014）。此外，與圖片、文本相比，教學(xué)視頻可以承載更加豐富的信息。以往研究較為一致地發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者在變化豐富的多媒體環(huán)境中，較難發(fā)現(xiàn)畫面變化的細(xì)節(jié)信息，存在變化盲視（Change Blindness）現(xiàn)象（Simons et al.，2005;Mutlu-Bayraktar et al.，2019）。教學(xué)視頻中一些重要的信息會(huì)隨著視頻畫面變化，如果不對(duì)視頻材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)者就很容易錯(cuò)過這些重要的信息。有研究者從視覺認(rèn)知角度出發(fā)，運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)有視覺線索提示的學(xué)習(xí)材料時(shí)，其對(duì)無關(guān)信息的關(guān)注較少，且更容易識(shí)別出信息的變化（Mutlu-Bayraktar et al.，2019）。同樣地，一些關(guān)于感知神經(jīng)學(xué)的研究表明，學(xué)習(xí)者感知的顯著特征決定了其在信息處理的早期階段會(huì)被某些方面的注意力吸引（Serences et al.，2006）。因此，未來的研究應(yīng)該著力確認(rèn)教學(xué)視頻中的視覺線索是否會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)過程的后期產(chǎn)生積極的影響。視覺線索比言語線索更能引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，這還可能是教學(xué)視頻中視覺線索與言語線索的功能差異所導(dǎo)致的。如前所述，言語線索具有信息組織的功能，而視覺線索具有信息選擇的功能，因此，教學(xué)視頻中的視覺線索比言語線索更能吸引學(xué)習(xí)者的注意力。

七、結(jié)論與展望

在教學(xué)視頻領(lǐng)域，雖然已有大量研究探索了不同線索類型對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響，但相關(guān)研究卻較少對(duì)學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平進(jìn)行區(qū)分，這也導(dǎo)致線索時(shí)而有效、時(shí)而冗余（Schneider et al.，2018）。本研究在以往研究的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探究了學(xué)習(xí)者的先前知識(shí)水平與線索類型對(duì)視頻學(xué)習(xí)的交互作用，以及線索有效性的邊界條件，并運(yùn)用眼動(dòng)追蹤技術(shù)探究了視覺線索與言語線索對(duì)不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者注意力引導(dǎo)的內(nèi)在機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，視覺線索有助于提高低先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，而對(duì)高先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果沒有影響。該結(jié)論有助于針對(duì)不同先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)更為合適的教學(xué)視頻，這與個(gè)性化學(xué)習(xí)的理念相契合。

在教育信息化與資源共享化的背景下，一系列在線學(xué)習(xí)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，學(xué)習(xí)者可以利用豐富的在線課程，實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)與個(gè)性化學(xué)習(xí)的目標(biāo)。無論是在MOOCs亦或其他在線課程中，教學(xué)視頻都是數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的重要組成部分（王雪等，2018）。但隨著數(shù)量的增多，教學(xué)視頻質(zhì)量良莠不齊的問題愈發(fā)凸顯?！?019年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》中“把慕課打造成提升高等教育質(zhì)量的金課”的觀點(diǎn)表明，如今的在線課程建設(shè)更加注重提高資源質(zhì)量和優(yōu)化教學(xué)效果，因此教學(xué)視頻的優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本研究從提高教學(xué)視頻學(xué)習(xí)效果的角度出發(fā)，在教學(xué)視頻中運(yùn)用線索這一引導(dǎo)性的教學(xué)設(shè)計(jì)手段，并驗(yàn)證了線索類型和學(xué)習(xí)者先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)學(xué)習(xí)的影響及其內(nèi)在機(jī)制。

需要說明的是，受客觀條件限制，本研究實(shí)驗(yàn)中的被試女性偏多，后續(xù)研究需要充分考慮學(xué)習(xí)者的性別及年齡分布。由于本研究實(shí)驗(yàn)在眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，這與真實(shí)教學(xué)環(huán)境有所不同，故相關(guān)結(jié)論的運(yùn)用推廣是仍需持續(xù)進(jìn)行的工作。此外，關(guān)于教學(xué)視頻的已有研究指出，線索效應(yīng)在一定程度上受到材料涉及的知識(shí)類型、學(xué)科屬性等因素的影響。知識(shí)可分為程序性知識(shí)與陳述性知識(shí)兩類，相較而言，對(duì)程序性知識(shí)的表述更加具象且學(xué)習(xí)者更容易建構(gòu)起相關(guān)的知識(shí)模型，因此線索在相對(duì)復(fù)雜且較難理解的陳述性知識(shí)上的有效性更值得關(guān)注（Moreno，2007;Kühl et al.，2012）。而從學(xué)科屬性的角度考慮，在講授某一現(xiàn)象或工作原理（如光合作用原理、閃電形成過程等）的理工類課程的教學(xué)視頻中，由于涉及到不同知識(shí)模塊間的交互，而線索可以有效地引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行圖文知識(shí)的整合，因此其作用更加顯著（Boucheix et al.，2010;Arslan-Ari，2018）。最后，線索的主要功能是便于學(xué)習(xí)者選擇、組織和整合信息，進(jìn)而減少其外在認(rèn)知負(fù)荷，但本研究并未發(fā)現(xiàn)言語線索與視覺線索在學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷上的差異，這可能是因?yàn)樽鳛闇y(cè)量工具的自報(bào)告量表無法識(shí)別和區(qū)分不同類型的認(rèn)知負(fù)荷（即外在認(rèn)知負(fù)荷、內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷）（Deleeuw et al.，2008），因此，后續(xù)研究應(yīng)該引入其他測(cè)量方法，如心率、神經(jīng)電信號(hào)等。

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收稿日期2019-04-19責(zé)任編輯 譚明杰