謝耀輝 楊九民 皮忠玲 戴晨艷 劉彩霞

【摘 要】

采用眼動實驗方法考察教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對注意分配和學習成績的影響，以及是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。49名高先前知識經(jīng)驗學習者與45名低先前知識經(jīng)驗學習者同時學習了含有無前嵌問題、前嵌問題無反饋與前嵌問題有反饋的教學視頻。研究發(fā)現(xiàn)，前嵌問題無反饋不僅能提高學習者對教學內(nèi)容的注意程度，還能提高學習成績。此外，教學視頻中前嵌問題與無反饋設(shè)計對學習成績的影響中發(fā)生了經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，即前嵌問題無反饋的教學視頻只提高了低知識經(jīng)驗學習者的學習成績，但沒有提高高知識經(jīng)驗學習者的學習成績。研究發(fā)現(xiàn)為教學視頻的設(shè)計策略提供了有益的參考。

【關(guān)鍵詞】 ?教學視頻;前嵌問題;反饋;先前知識經(jīng)驗;學習成績;視覺注意;經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應;眼動追蹤

【中圖分類號】 ? G442 ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? ? ? 【文章編號】 ?1009-458x（2021）12-0063-09

一、引言

新冠肺炎疫情對全球教育產(chǎn)生了空前巨大的影響。據(jù)聯(lián)合國教科文組織（2020）統(tǒng)計，截至2020年5月7日，全球177個國家和地區(qū)停課，受影響學生人數(shù)高達12.68億，占注冊學生總數(shù)的72.4%。大規(guī)模長期在線教學成為保障教學繼續(xù)開展的必要方式，這對教育系統(tǒng)來說是巨大的挑戰(zhàn)。隨著國內(nèi)外各類在線開放課程平臺的廣泛應用，教學視頻作為最主要的教學資源，其教學設(shè)計策略對教學效果的影響已成為在線教學研究的重要領(lǐng)域之一。然而，由于視頻資源本身具有的被動接受、缺乏交互等特征，使之并不能完全保證良好的學習成績（Wachtler， Geier， & Ebner， 2015， pp.117-124）。以問題為導入被認為是傳統(tǒng)教學活動中的一種有效教學策略，有助于提高學習者的學習動機和興趣，從而提高他們的學習成績（梁秀玲， 等， 2015; 周愛保， 等， 2015; 張錦坤， 等， 2011; 羅良， 等， 2012）。嵌入問題的設(shè)計和應用也越來越廣泛，以提高教學視頻的互動性和教學效果（Callender & Mcdaniel， 2007; Szpunar， et al.， 2013）。

視頻學習是相對復雜的認知過程，教學者不僅要關(guān)注視頻本身的設(shè)計，還要了解學習者內(nèi)在知識的儲備情況，即先前知識經(jīng)驗。專家—新手研究發(fā)現(xiàn)，教學視頻的設(shè)計對于高知識經(jīng)驗學習者和低知識經(jīng)驗學習者的影響作用是不同的（Boer， et al.）。前嵌問題的設(shè)計對視頻學習效果的影響，是否受到學習者先前知識經(jīng)驗水平的調(diào)節(jié)，目前尚缺乏相關(guān)研究?；诖?，本研究旨在考察教學視頻中前嵌問題設(shè)計與學習者先前知識經(jīng)驗水平對學習者注意分配和學習成績的影響。

二、文獻綜述與問題提出

（一）教學視頻中前嵌問題設(shè)計對學習的影響

各大在線開放課程平臺的教學視頻常見的問題嵌入方式有前嵌問題（將問題嵌入在有關(guān)知識點出現(xiàn)之前）（Carpenter & Toftness， 2017）和后嵌問題（將問題嵌入在有關(guān)知識點出現(xiàn)之后）（舒少全， 2016， p.16）。大量研究證實，在視頻中后嵌問題有利于學習者對知識的理解和掌握，這是由于教師在學習者學習結(jié)束后，通過提問的方式對學習情況進行測驗，加強了對知識的鞏固（Rawson， et al.， 2015; Carpenter， 2009; Szpunar， et al.， 2013）。

在教學視頻中前嵌問題是否有利于促進學習者學習，認知沖突理論提供了可能的解釋。該理論認為，前嵌問題，即在知識點學習之前向?qū)W習者提出問題，能夠有效引起認知沖突，激發(fā)學習動機，從而提高他們對學習材料的注意程度（Little & Bjork， 2016;Huff， et al.， 2016; Gordon， et al.， 2015; Rahim， et al.， 2014）。有研究通過對比觀看有無前嵌問題的教學視頻學習者的學習成績，以考察前嵌問題設(shè)計對視頻教學效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前嵌問題不僅提高了學習者與嵌入問題有關(guān)的知識內(nèi)容的學習成績，同時還提高了他們與嵌入問題無關(guān)的知識內(nèi)容的學習成績（Szpunar， et al.， 2013）。然而，上述研究所用的含有前嵌問題的教學視頻材料并沒有提供反饋。這類研究忽視了一個問題，即問題反饋是否影響了前嵌問題設(shè)計的積極效應。因此，加入反饋后前嵌問題對視頻學習的影響是否更能促進學習，還有待進一步探索。

關(guān)于反饋在學習中的作用，學界還未達成一致看法。大部分研究證實反饋有利于學習（Filius， et al.， 2018），但反饋對學習的促進作用有一個先決條件，即當反饋能被學習者理解，尤其是對已犯錯誤進行糾正和解釋時，才能夠促進對知識的理解（Jordan， 2012）。研究者認為，這是由于反饋要么能證實學習者已知道，要么能改變學習者的現(xiàn)有知識信念（Mory， 2004， pp.125-143），從而有助于學習者對學習內(nèi)容及環(huán)境的認知（Higgins， et al.， 2002）。然而，如果反饋成了心理安慰劑，當學習者看到了反饋的解釋就立刻心理放松，這反而不利于學習（Kluger & Denisi， 1996）。因此，有研究指出，僅僅加入問題就能夠提升學習者的學習成績（Roediger & Karpicke， 2006），但也有研究認為這樣無效，需要在適當情境中加入合適的反饋才能真正起到促進學習的作用（Roberts， et al.， 2016）。

在后嵌問題的教學視頻中，研究者也就反饋展開了探究。他們發(fā)現(xiàn)，向?qū)W習者提供反饋比無反饋更能提升學習成績（Roberts， et al.， 2016）。但前嵌問題與后嵌問題的差異在于：后嵌問題是在學習結(jié)束后對問題進行回答，反饋能扮演對已犯錯誤進行糾正的角色，從而促進學習。在前嵌問題的教學視頻中，反饋是在學習內(nèi)容之前，根據(jù)Kluger和Denisi（1996）的研究結(jié)論可以推測，前嵌問題所激發(fā)的認知沖突很容易被即刻出現(xiàn)的答案消解，從而成為心理安慰劑，導致學習者放松對學習內(nèi)容的關(guān)注。因此，在前嵌問題的教學視頻中是否需要加上反饋，仍需進一步探究。

（二）經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應

在研究教學視頻對學習者學習效果影響的同時，經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應（Expertise Reversal Effect）也受到學者普遍關(guān)注。奧蘇貝爾認為，學習者的先前知識經(jīng)驗是影響學習最重要的因素之一（施良方， 2001， p.221）。學習者的注意加工方式可以分為兩種：自上而下的加工方式，即根據(jù)當前學習任務進行目標驅(qū)動的搜索;自下而上的加工方式，即根據(jù)當前呈現(xiàn)的內(nèi)容進行刺激驅(qū)動的搜索（儲衡清， 等， 2004）。高經(jīng)驗學習者傾向使用前者，低經(jīng)驗學習者傾向使用后者，這種加工方式的不同增加了部分教學設(shè)計原則起作用的邊界條件。經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應描述的就是這種現(xiàn)象，即對低經(jīng)驗學習者有效的原則，對高經(jīng)驗學習者無效或起到了阻礙學習的作用（Kalyuga， 2014， pp.576-597）。例如，教學視頻中加入動畫教學代理能夠改善低經(jīng)驗學習者的學習成績，但對高經(jīng)驗的學習者就沒有明顯作用（李文靜， 等， 2016）。

基于經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應推測，教學視頻中前嵌問題和反饋的設(shè)計對于高低知識經(jīng)驗學習者的影響可能存在差異。高知識經(jīng)驗學習者的經(jīng)驗優(yōu)勢可能會彌補教學視頻缺乏互動帶來的消極影響，而對于低知識經(jīng)驗學習者，教學視頻中前嵌問題能否彌補他們的經(jīng)驗劣勢尚不清楚。由于目前缺乏相關(guān)研究，因此教學視頻中前嵌問題與反饋的設(shè)計是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應尚不明確，其作用和內(nèi)在機制還有待于進一步深入研究。

三、研究目的與假設(shè)

本研究旨在考察教學視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計對不同先前知識經(jīng)驗水平的學習者視覺注意分配和學習成績的影響，為提升教學視頻的應用效果提供新的思路。為此，研究中被試隨機觀看三種教學視頻中的一種，即無前嵌問題、前嵌問題無反饋、前嵌問題有反饋，采用眼動追蹤技術(shù)實時記錄學習教學視頻時的眼球運動軌跡，并在教學結(jié)束之后填寫學習測驗。

基于先前的文獻綜述，本研究提出以下3個研究假設(shè)：①對學習者在與問題相關(guān)學習內(nèi)容的注意分配的影響中存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應;②對學習者在所有學習內(nèi)容的注意分配的影響中存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應;③對學習者學習成績的影響中存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。

四、方法

（一）被試

從武漢市某高校隨機招募100名在校大學生被試，包括男生16名，女生84名。根據(jù)被試在先前知識經(jīng)驗測驗得分（被試對營養(yǎng)學知識的評測得分分布在3～11分之間）的高低，將被試平均分為高知識經(jīng)驗組（前測成績≥7分）和低知識經(jīng)驗組（前測成績<7分），兩組人數(shù)接近且兩組之間被試性別分布差異不大。在后續(xù)測試中，高知識經(jīng)驗組1名被試和低知識經(jīng)驗組5名被試未通過眼動矯正或未完成眼動實驗，在實驗過程中部分眼動數(shù)據(jù)丟失（見表1）。所有被試視力或矯正視力正常，無色盲色弱且聽力正常，均為自愿參加，實驗結(jié)束后得到一份小禮物。

（二）實驗儀器

采用Eyelink 1000眼動儀實時記錄被試觀看教學視頻的眼球運動軌跡，屏幕為21英寸，分辨率為1，024*768，刷新率為75Hz。在實驗過程中，被試坐在距離顯示器60cm處，眼動儀的采樣率為1，000Hz。

（三）實驗材料

1. 視頻材料

選擇學習者關(guān)注度較為一致的健康類教學視頻進行測試，以確保研究結(jié)論對于在線教學中普遍采用的教學視頻具有較強的借鑒意義。因此，本研究采用主題為《控制體重？從認識卡路里開始》的教學微視頻作為學習材料。由于是面向廣大青年的運動健康類內(nèi)容，關(guān)注度較高，可有效激發(fā)被試學習興趣。主要內(nèi)容參考《公共營養(yǎng)師（基礎(chǔ)知識）》及其配套輔導練習，由3位實驗主試編制，編制結(jié)束后請某高校生命科學學院一位營養(yǎng)學專業(yè)教師修改后最終定稿。

本研究包括三種教學視頻：①無前嵌問題：在教學視頻中沒有嵌入問題，總時長為4分50秒;②前嵌問題無反饋：在4個知識點之前分別嵌入了1個問題，共前嵌了4個問題，其中3個單選、1個多選，每個問題呈現(xiàn)10秒，總時長為5分30秒;③前嵌問題有反饋：在4個知識點之前分別嵌入了1個問題，共前嵌了4個問題，其中3個單選、1個多選，每個問題呈現(xiàn)10秒，且在每個問題呈現(xiàn)的第5秒時呈現(xiàn)反饋，總時長為5分30秒。

為避免其他因素的影響，三種教學視頻除前嵌問題和反饋的設(shè)計不同之外，其他內(nèi)容（如講述的內(nèi)容、教師的聲音和畫面質(zhì)量等）完全一致。

2. 測量工具

（1）先前知識經(jīng)驗測驗

共13道題，包括4道判斷題（每題1分）、6道單項選擇題（每題1分）、1道多項選擇題和2個問答題（每題2分，答錯或漏答不得分），共16分。判斷題是有關(guān)卡路里基礎(chǔ)知識的，選擇題和簡答題則考察卡路里的基本知識和計算方面等內(nèi)容。在測量評價方面，主試負責評價并對評分結(jié)果進行分析，得分越高表明預先掌握的卡路里知識越多，得分越低則說明被試對卡路里相關(guān)知識越欠缺。

（2）學習測驗

主要從知識的保持和遷移兩個水平對短時學習成績進行考察，包括保持測驗和遷移測驗，涵蓋的知識點分別來自教學視頻中學習內(nèi)容。具體信息如下：

保持測驗主要考察被試對教學視頻中的知識內(nèi)容的識記程度。圍繞教學視頻進行選題設(shè)計，經(jīng)某高校一位營養(yǎng)學專業(yè)老師審核確定。保持測試共有7道題目，包括4道填空題（每空1分，共8空）、2道單項選擇題（每題1分）和1道多項選擇題（每題2分，錯選或漏選不得分）。在保持測試評價方面，得分越高說明對學習內(nèi)容的保持學習成績越好，相反則說明對學習內(nèi)容掌握較差。測驗題目具有較滿意的內(nèi)部一致性信度（Cronbach’s α = 0.63）。

遷移測驗主要考察被試將從教學視頻中學習到的內(nèi)容應用到新情境中的能力。該測驗共4道題目，2道判斷題（每題1分）和2道問答題（第一題滿分為3分，第二題滿分為7分）。2道問答題由2位主試分別獨立評分，并取兩者平均值為最終測驗成績。分析發(fā)現(xiàn)，兩位評分者的一致性較高（Cronbach’s α=0.96，0.98），同時該測驗具有較高的內(nèi)部一致性信度（Cronbach’s α = 0.77）。

3. 眼動數(shù)據(jù)分析

本研究從兩個方面考察視頻中嵌入問題與反饋設(shè)計對學習者注意分配的影響。第一，將與嵌入問題直接相關(guān)的教學視頻內(nèi)容作為興趣區(qū)，以興趣區(qū)的注視時間所占比例以及首次注視興趣區(qū)的時間，考察視頻中嵌入問題或問題反饋對學習者注意與問題直接相關(guān)的教學視頻內(nèi)容的影響。其中，興趣區(qū)的注視時間所占比例是指注視興趣區(qū)的時間占該畫面出現(xiàn)總時間的比例;興趣區(qū)內(nèi)首次注視到達時間是指該視頻畫面出現(xiàn)后，被試第一次注視興趣區(qū)的時間。第二，以學習者對整段視頻播放過程中觀看情況的完整記錄結(jié)果為依據(jù)，統(tǒng)計出注視教學視頻畫面的總時間，考察視頻中嵌入問題與問題反饋對學習者注意視頻畫面的影響。總注視時間是指在整個視頻學習過程中被試注視視頻畫面所有時間的總和。

4. 實驗設(shè)計與程序

本研究采用3×2的被試間實驗設(shè)計。自變量包括教學視頻類型（無嵌入問題、前嵌問題無反饋和前嵌問題有反饋）和被試的先前知識經(jīng)驗水平（低經(jīng)驗和高經(jīng)驗）。在武漢某高校的眼動實驗室獨自施測，被試進入實驗室首先填寫個人基本信息和先前知識經(jīng)驗測驗，接著主試講解實驗要求和實驗流程，然后被試隨機分配觀看一種教學視頻。在觀看教學視頻之前，被試需要通過眼動儀的9點校準。通過校準之后，被試開始觀看教學視頻，并被實時記錄眼球運動情況。學習結(jié)束后，被試填寫學習測驗（保持測驗和遷移測驗）。實驗約需要30分鐘。

五、結(jié)果分析

（一）學習者注意分配

為探究被試的先前知識經(jīng)驗水平與不同教學視頻類型對學習者的視覺注意分配的交互影響，分別考察被試對與嵌入問題相關(guān)內(nèi)容的注意分配，以及對教學視頻所有內(nèi)容的注意（熱區(qū)圖如圖1所示）。各眼動指標的描述性統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

1. 興趣區(qū)分析

為考察教學視頻類型對被試與問題相關(guān)內(nèi)容注意的影響程度是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，首先以視頻類型和被試類型為自變量，以興趣區(qū)的注視時間所占比例為因變量，進行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應顯著（F（2， 88）=9.96，p<.001，η2=0.19），被試類型主效應不顯著（F（1， 88）=0.43，p>.05，η2<0.01），視頻類型與被試類型交互效應不顯著（F（2， 88）=0.02，p>.05，η2<0.001）。對視頻類型主效應進行LSD事后檢驗發(fā)現(xiàn)，被試在觀看前嵌問題且有反饋教學視頻中，對與問題相關(guān)內(nèi)容的注視時間所占百分比顯著高于另外兩組（MD=0.07，p<.001;MD=0.05，p<.01），另外兩組沒有顯著差異（MD=0.02，p>.05）。然后以視頻類型和被試類型為自變量，以興趣區(qū)內(nèi)首次注視到達時間為因變量，進行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應顯著（F（2， 88）=12.98，MSE=0.25，p<.001，η2=0.23），被試類型主效應不顯著（F（1， 88）=0.03，MSE=0.25，p>.05，η2<0.001），視頻類型與被試類型交互效應不顯著（F（2， 88）=0.44，MSE=0.25，p>.05，η2=0.01）。對視頻類型主效應進行LSD事后檢驗發(fā)現(xiàn)，被試在觀看前嵌問題無反饋和前嵌問題有反饋的兩組教學視頻中，首次注視與問題相關(guān)內(nèi)容的時間顯著短于觀看無嵌入問題的教學視頻的被試（MD=0.58，p<.001;MD=0.50，p<.001），觀看前嵌問題無反饋教學視頻和前嵌問題有反饋教學視頻的兩組被試的首次注視到達時間沒有顯著差異（MD=0.08，p>.05）。

上述結(jié)果表明，對于高低知識經(jīng)驗的學習者來說，教學視頻中嵌入問題能夠縮短首次注視到達的時間，提高對相關(guān)內(nèi)容的注意力，但教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對被試在與問題相關(guān)內(nèi)容的注意程度的影響不存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，不支持假設(shè)①。

2.總注視時間分析

為考察教學視頻類型對被試注視整個教學視頻中所有學習內(nèi)容的影響，以及是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，以視頻類型和被試類型為自變量，以總注視時間為因變量，進行兩因素方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應邊緣顯著（F（2， 88）=2.65，MSE=0.03，p=.08，η2=0.06），被試類型主效應不顯著（F（1， 88）=0.20，MSE=0.03，p>.05，η2<0.01），視頻類型與被試類型交互效應不顯著（F（2， 88）=1.35，MSE=0.03，p>.05，η2=0.03）。對視頻類型主效應進行LSD事后檢驗發(fā)現(xiàn)，被試在觀看前嵌問題無反饋教學視頻時，對所有相關(guān)內(nèi)容的總注視時間高于另外兩組（MD=0.08，p=.05;MD=0.07，p=.08）。

以上結(jié)果表明，教學視頻類型對被試注視整個教學視頻的時間有一定影響，前嵌問題無反饋的教學視頻能有效提高被試對所學習內(nèi)容的總注視時間，但教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對學習者的總注視時間影響也不存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，不支持假設(shè)②。

（二）學習成績分析

本研究采用了保持測驗和遷移測驗兩種方式，分別考察教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對被試的學習成績的影響中是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。學習成績（保持和遷移）的描述性統(tǒng)計結(jié)果如表3所示。

1. 保持成績分析

為考察教學視頻類型對被試的保持成績的影響情況以及是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，以視頻類型和被試類型為自變量，以被試的保持成績?yōu)橐蜃兞浚M行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應不顯著（F（2， 88）=2.12，p>.05，η2=0.05），被試類型主效應邊緣顯著（F（1， 88）=3.27，p=.07，η2=0.04），視頻類型與被試類型交互效應顯著（F（2， 88）=3.88，p<.05，η2=0.08）。對視頻類型與被試類型交互效應進一步簡單效應分析發(fā)現(xiàn)如圖2所示，對于低知識經(jīng)驗者，在三種視頻中保持成績有顯著差異，他們觀看前嵌問題且不提供反饋的教學視頻后，保持成績最高（F（2， 42）=6.51，p<.01，η2=0.24）;在觀看沒有嵌入問題和前嵌問題提供反饋時，他們之間的保持成績沒有顯著差異。對于高知識經(jīng)驗者，在三種視頻中保持成績沒有顯著差異（F（2， 46）=0.16，p>.05），保持成績基本一致。

上述結(jié)果表明，低知識經(jīng)驗組觀看前嵌問題無反饋的教學視頻時，保持學習效果顯著增加，說明前嵌問題無反饋的教學視頻對于低知識經(jīng)驗學習者的保持學習效果能夠起到促進作用，教學視頻前嵌問題與反饋設(shè)計對被試的保持成績的影響中存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，支持假設(shè)③。

2. 遷移成績分析

為考察教學視頻類型對被試的遷移成績的影響情況以及是否存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，以視頻類型和被試類型為自變量，以遷移成績?yōu)橐蜃兞浚M行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應不顯著（F（2， 88）=0.40，p>.05），被試類型主效應邊緣顯著（F（1， 88）=3.49，p=.07，η2=0.04），視頻類型與被試類型交互效應不顯著（F（2， 88）=1.40，p>.05）。被試類型主效應說明，在三種視頻類型下高知識經(jīng)驗者的遷移成績均高于低知識經(jīng)驗者。結(jié)果表明，不同的教學視頻類型對高低知識經(jīng)驗的學習者學習遷移效果沒有顯著影響，不支持假設(shè)③。

六、研究結(jié)論

本研究探究了在教學視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計對不同先前知識經(jīng)驗水平學習者視覺注意和學習成績的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在教學視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計對學習者的學習成績的影響存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。具體表現(xiàn)為，低經(jīng)驗學習者觀看前嵌問題無反饋的教學視頻保持成績最好，但高經(jīng)驗學習者無此差異。這說明，前嵌問題無反饋的教學視頻能夠提高學習成績，但這存在一個邊界條件，即對低知識經(jīng)驗學習者有效，對高知識經(jīng)驗學習者無效。

（一）教學視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計對學習者學習具有正向影響

研究發(fā)現(xiàn)，在教學視頻中前嵌問題無反饋不僅可以有效引導學習者的注意力，同時還能夠提高他們的學習成績;教學視頻中前嵌問題有反饋僅能提高學習者對于問題相關(guān)內(nèi)容的視覺搜索效率和注意程度，但沒有提高他們的學習成績。這一結(jié)果符合認知沖突理論和相關(guān)研究結(jié)果。在教學視頻中前嵌問題但不提供反饋時有利于學習者學習，是由于這種交互形式提高了他們對整個教學內(nèi)容的注意程度;在教學視頻中前嵌問題且提供反饋時，之所以不能提高學習成績，是因為這種交互形式僅提高了學習者對前嵌問題相關(guān)的教學內(nèi)容的注意，并沒有提高對教學視頻中所有知識內(nèi)容的注意。依據(jù)認知沖突理論，在視頻學習之前設(shè)置問題情境，當原有知識與新知識、新情境不相符時，能夠引發(fā)學習者認知沖突，從而激發(fā)他們的學習動機，使得他們積極投入到學習活動中，利用原有認知經(jīng)驗組織和整合現(xiàn)有學習材料，最終實現(xiàn)有意義學習（Rahim， et al.， 2015; 袁啟林， 2015）。

此外，教學視頻中前嵌問題無論是否提供反饋，均能作為線索，減少學習者對相關(guān)教學內(nèi)容首次注視到達時間，說明前嵌問題能提高學習者對相應內(nèi)容的視覺搜索效率。有必要指出的是，與其他線索（如箭頭、加粗和教師指示性動作等）不同的是，其他常見的線索只能提高學習者對被提示的內(nèi)容的注意（王福興， 等， 2013; 謝和平， 等， 2016），而當教學視頻中前嵌問題，但不向?qū)W習者提供答案反饋時，不僅能提高對相關(guān)內(nèi)容的注意程度，同時還能夠提高對整個教學內(nèi)容的注意程度。從這層意義上來說，前嵌問題且不提供反饋的這種教學設(shè)計對注意引導的作用優(yōu)于其他常規(guī)線索。與教學視頻無嵌問題相比，前嵌問題在引起學習者視覺注意的同時也會激發(fā)學習者思維活動的改變，使其接受問題信息時主動啟動加工編碼程序，完成對問題的主動建構(gòu)，實現(xiàn)有意義的學習。這些結(jié)果補充了以往教學視頻中前嵌問題影響學習的機制研究。

（二）教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對學習者學習成績的影響存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應

研究還發(fā)現(xiàn)，教學視頻中前嵌問題與反饋的設(shè)計對學習者的學習成績的影響中存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。具體而言，對于低知識經(jīng)驗水平的學習者來說，在觀看前嵌問題無反饋的教學視頻時取得了更好的學習成績，但有一定知識經(jīng)驗的學習者卻沒有表現(xiàn)出這種差異。這與以往研究結(jié)果一致。研究者指出，低知識經(jīng)驗水平的學習者與高知識經(jīng)驗水平的學習者在學習過程中采用的認知加工方式存在著一定的差異，具體表現(xiàn)在，低知識經(jīng)驗水平的學習者主要采用自下而上的加工方式，換句話說，他們的注意分配或者認知資源分配更容易受到視覺信息的凸顯性的影響（Arslan-Ari， 2018; Kalyuga， et al.， 2012）。當教學視頻中前嵌問題時，減少了低知識經(jīng)驗水平的學習者不必要的視覺搜索，降低了他們的外部認知負荷，使得他們釋放出更多的認知資源用于知識信息的整合，從而提高了他們的學習成績。

此外，根據(jù)認知沖突理論，當教學視頻中前嵌問題時，學習者頭腦中的先前知識經(jīng)驗可能與問題發(fā)生交互作用，產(chǎn)生認知沖突，由于低知識經(jīng)驗水平與高知識經(jīng)驗水平的學習者頭腦中的先前知識經(jīng)驗水平存在差異，因此教學視頻中的前嵌問題在激發(fā)學習者認知沖突時也可能存在差異，可能更容易引起低知識經(jīng)驗水平的學習者的認知沖突，從而導致在教學視頻中前嵌問題能更有效地提高他們的學習成績（Rahim， et al.， 2015; 袁啟林， 2015）。

需要指出的是，教學視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計對學習者的視覺注意的影響并不存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，即前嵌問題提高了所有學習者對與問題相關(guān)內(nèi)容的搜索效率，且前嵌問題無反饋時提高了他們對整個教學視頻的注意程度。結(jié)合學習成績來看，盡管視頻中前嵌問題可以提高所有學習者對相關(guān)內(nèi)容的注意，卻只提高了低知識經(jīng)驗學習者的學習成績。由此推測，對于高知識經(jīng)驗水平的學習者，盡管沒有分配過多的注意力于教學內(nèi)容，也能取得較好的學習成績。這些結(jié)果暗示，在教學視頻學習過程中影響低知識經(jīng)驗水平的學習者與高知識經(jīng)驗水平的學習者的學習成績的因素可能存在一定差異。

七、啟示與展望

研究發(fā)現(xiàn)，在教學視頻中前嵌問題無反饋不僅可以提高學習者對所學內(nèi)容的注意力，還能提升低知識經(jīng)驗學習者的學習成績，但不能提升高知識經(jīng)驗學習者的學習成績。這意味著：在教學視頻中前嵌問題無反饋，對學習者的注意影響不存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應，但對學習者的學習成績的影響存在經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應。相關(guān)研究也證實了這一點，如Arslan-Ari（2018）的研究就證實，低知識經(jīng)驗的學習者受益于有教學線索的視頻且視頻中的線索會吸引學習者的注意力，而對于高知識經(jīng)驗的學習者來說有無視覺線索對其并無影響;Pi等人（2017）進行的研究也表明，線索的設(shè)置能有效幫助學習者將有限的注意力投入到關(guān)鍵或重點信息材料的加工;還有學者證實，嵌入問題的反饋機制對學習可能有干擾作用或者沒有作用（Price， et al.， 2010）。這些研究都在不同程度上呼應了本研究獲得的結(jié)論?；诖?，可以對教學視頻的設(shè)計給出以下建議。

（一）有效創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)視頻學習者學習興趣與潛能

本研究結(jié)論可以直接用于指導教學視頻的交互設(shè)計，即在教學視頻中嵌入一些有意義的問題，有助于提高學習者對學習內(nèi)容的注意力，進而激發(fā)學習者的學習興趣。具體來說，在教學視頻中嵌入有意義的問題，可以以建構(gòu)主義理論為指導植入與所學內(nèi)容相關(guān)的境脈，從而形成基于境脈的視頻（Context-based video），可以有效提升學習者的注意力水平，激發(fā)學習動機，保持學習投入度（Choi & Johnson， 2005）。此外，還可以考慮引入具身認知理論，在教學視頻中嵌入具身的問題與情境，構(gòu)造具身型交互式視頻（embodied interactive video），使用自然交互技術(shù)提供具身的學習經(jīng)驗和境脈化的學習支架，以利于學習者注意力的保持，促進學習的遷移（Hung， et al.， 2018）。這些做法，也可用于課堂教學實踐，指導教師有效利用視頻資源開展線上教學活動，即教師在播放相關(guān)視頻資源之前，通過創(chuàng)設(shè)與學習內(nèi)容相關(guān)的問題情境來集中學習者的注意力，使學習者帶著問題學習，進而提高學習效率。值得提出的是，在創(chuàng)設(shè)問題情境時要注重問題設(shè)計的劣構(gòu)化，要設(shè)計沒有標準答案、存在多種解決方法的開放式問題。

（二）分類設(shè)計前嵌問題，提升不同層次學習者的學習績效

本研究中發(fā)生的經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應表明，對于低知識經(jīng)驗水平學習者來說，在學習相關(guān)內(nèi)容之前嵌入一些問題但不提供問題反饋的教學策略能夠有效提升其學習成績。Khacharem等人（2015）的研究也表明，使教學設(shè)計的干預措施與學習者既有知識經(jīng)驗水平相匹配是有效教學的關(guān)鍵之一?；诒狙芯揩@得的結(jié)論，總體而言，前嵌問題的設(shè)計對于低知識經(jīng)驗學習者更有益。具體來說，對于學習基礎(chǔ)較低的學習者，可在教學視頻前通過多種方式嵌入相關(guān)問題，有效引導學生的學習思維活動，提高學習成績。比如，通過在前嵌問題中植入序列化表征（Khacharem， et al.， 2013）、添加標志性表征（Plass， et al.， 2009; Homer & Plass， 2010; Lee， et al.， 2006）、使用口頭解釋（Plass， et al.， 2007; Kalyuga， et al.， 2000）、對問題進行切片（Spanjers， et al.， 2011），可有效提升低經(jīng)驗學習者的學習效果。對于學習基礎(chǔ)較高的學習者，則不需要在教學視頻前嵌相關(guān)問題和反饋，而應采取其他措施，以適應其自上而下的認知加工方式，提高學習效果。

本研究發(fā)現(xiàn)，在教學視頻中設(shè)置前嵌問題但不反饋能夠有效提高學習者的視覺搜索效率和學習成績，但仍有諸多問題有待進一步研究和驗證，如教學視頻中前嵌問題對學習遷移效果的影響中未發(fā)生經(jīng)驗反轉(zhuǎn)效應的深層次原因，研究樣本較小以及性別差異較大可能會影響應用推廣的范圍等。未來可以考慮在線上教學中加以應用檢驗，還可以采用腦電技術(shù)深入驗證研究結(jié)論的客觀性，進一步拓展研究結(jié)論使用的范圍等。

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收稿日期：2020-08-06

定稿日期：2021-01-01

作者簡介：謝耀輝，博士研究生，華中師范大學人工智能教育學部國家數(shù)字化學習工程技術(shù)研究中心（430079）。

楊九民，博士，教授，博士生導師，本文通訊作者，華中師范大學人工智能教育學部（430079）。

皮忠玲，博士，特聘研究員，陜西師范大學現(xiàn)代教學技術(shù)教育部重點實驗室（710062）。

戴晨艷，碩士研究生;劉彩霞，博士研究生。華中師范大學人工智能教育學部（430079）。

責任編輯 韓世梅