线索与自我解释策略影响视频学习效果的实证研究

来源:用户上传      作者:马云飞 郑旭东 刘慧 赵冉

　　 [摘 要] 数字时代，以多感官表征设计与呈现的视频已成为常见的数字化学习资源。相关理论表明，当学习者视频学习时运用线索与自我解释策略，可能会产生积极的学习效果。为此，文章采用2（图像线索vs.文本线索）×2（预测提示vs.反省提示）的被试间实验设计，以检验线索与自我解释策略对学习者注意力分配、自我解释质量、学习成绩和认知负荷的影响。通过对48名学习者的眼动数据、编码数据、学习成绩和量表数分析发现：（1）图像线索与反省提示结合使用，显著利于学习者的注意力投入和进行目标驱动的自我解释;（2）文本线索比图像线索更利于提高学习者的视频学习成绩;（3）反省提示对学习者的认知负荷影响要显著高于预测提示，主要表现在时间需求和受挫程度两方面。未来在学习视频设计与应用时，应综合考虑学习内容类型和学习者年龄认知差异，灵活采用线索策略，合理使用反省提示，以平衡学习者的注意力投入与认知负荷。
　　 [关键词] 视频学习; 线索; 自我解释; 眼动追踪; 深度学习
　　 [中图分类号] G434 [文献标志码] A
　　 [作者简介] 马云飞（1997―），女，江苏常州人。硕士研究生，主要从事学习科学与技术研究。E-mail：2997952124@qq.com。郑旭东为通讯作者，E-mail：zhengxudong1102@163.com。
　　一、引 言
　　 当前，学习视频已成为数字化学习中常见的资源形态，特别是时长较短、多感官表征、生动活泼的学习视频，备受各个年龄段学习者的喜爱。De Koning等人认为，视频可以提供有关复杂动态系统工作的现实表现，非常适用于呈现动态变化的学习信息，并帮助学习者构建完整的心理模型，以及准确理解动画表征中的对象、知识及因果关系[1]。然而，学习者视频学习时，也会由于视频信息内容繁杂或缺乏必要的支架支持，而容易出现学习认知超负荷、学习投入难专注、认知偏差及学习结果浅层化等问题[2-3]。如Bayraktar等人发现，太多的动态化视频信息会导致学生偏重全局内容的变化，忽略细节信息，从而造成变化盲视（Change Blindness），影响学习效果[4]。如何合理设计与编排视频的学习内容并灵活添加学习支架以提升学习效果，已然成为广大教育研究者关注的焦点。另外，教学处理理论（Instructional Transaction Theory）也指出，合格的视频资源不仅需要提供丰富多彩的学习内容，更应引导学生注意视频中关键信息并主动进行认知建构[5]。为此，本研究尝试在学习者的视频学习中，引入两种教学支架（线索与自我解释策略），并通过实验检验对学习效果的影响，以期为未来的视频资源设计与应用提供借鉴与支持。
　　二、文献综述与研究问题
　　 （一）视频资源中的线索及其效应
　　 线索（Cue）是一种指导性的非内容信息[6]，其主要通过多种方式吸引学习者对重点学习内容或关键信息的关注。多媒体学习理论认为，线索具有促进学习者对材料的选择（Selection）、组织（Organization）和整合（Integration）的功能，在辅助学生进行内部认知加工的同时，在一定程度上降低了认知负荷[7]。例如：Ozcelik通过分析学习者的眼动数据和测试成绩发现，线索能促进学习者对学习材料的识记和理解效果[8]。另外，图文整合假说（Text-diagram Integration Hypothesis）也认为，合理地在学习材料里添加线索，可以帮助学生实现更深层次的知识建构和更深入的认知加工[9]。
　　 线索对提升学习效果的有效影响被称为线索效应（Cueing Effect）[10]。但也有研究表明，线索效应存在边界条件，如线索类型、知识类型、先验知识水平等[9]，例如：杨九民等人通过眼动实验，探究线索类型及先前知识经验对提升视频学习效果的影响[11]。就线索类型而言，Mayer在《多媒体学习》（Multimedia Learning）一书中，将线索划分为文本线索（Textual Cues）、图像线索（Visual Cues）及图文线索（Combined Textual-&-Visual Cues）[12]。文本线索较为灵活，主要由插入学习材料中的句子组成，目的是将注意力引到关键位置，或调整解说语调来突出关键内容。而图像线索主要利用方向箭头、颜色、“探照灯”、动态手势等，引导学习者注意关键内容。例如：Lin等人在动画材料中添加红色箭头作为线索，发现其能提高被试的学习效果、缩短学习时间[13]。De Koning在有关心血管系统的动画中加入图像线索，结果表明，被试对学习内容的理解更为深入[14]。
　　 （二）自我解释策略对内在认知的影响
　　 1989年，Chi通过实验研究“优生”和“差生”在物理问题解决中的表现时提出了自我解释（Self-explanation）概念[15]。有研究者认为，自我解释是“一种建设性或生成性的学习活动，通过反思、产生推论和修正心理模型来促进深入而有力的学习”[16-18]。自我解释作为一种认知策略，倡导学习者在学习过程中主动地解释知识内容或学习信息，包括将新信息与现有知识整合、自发进行知识建构、生成新旧知识联结以及监控和修复错误知识等四个关键机制，从而实现有效的知识内化和意义建构。自我解释策略对学习者内在认知的影响，在物理电磁原理学习、数学等价问题解决、复杂文章阅读等方面均得到验证[19-21]。遗憾的是，自我解释通常由学习者大脑自发地加工，在未得到外界要求或条件支持时很难外显。
　　 为此，在促进学习者进行自我解释时，通常会引入提示（Prompts）作为诱发策略[22]。促进学习者进行自我解释的提示策略有不同类型。例如：Nokes针对自我解释机制假说提出了填空提示（Gap-filling Prompts）和心理模型修正提示（Mental-model Revision Prompts）[23]。Wylie和Chi提出的自我解释提示包括开放式、聚焦式、资源式、基于资源和基于选项等类型[18]。另外，有研究表明，问题提示的呈现形式有可能影响自我解释的诱发程度，进而对学习者的深度认知加工形成影响[24-26]。值得关注的是，提示在学习过程中的呈现顺序有可能会对学习者的学习注意力和认知加工过程产生不同影响。而当前关于何时呈现自我解释提示的研究较少。为此，本研究将在学习者采用嵌有不同线索的视频学习时，引入两种自我解释策略，即置于学习内容前的自我解释提示（预测提示）和置于学习内容后的自我解释提示（反省提示），并通过实验研究检验其对学习效果的影响。

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