楊九民 楊文蝶 陳輝 吳長城 皮忠玲

摘要：教師手勢作為教學視頻中教師社會交互的重要方式，其在提高學習效果、有效引導注意和降低認知負荷上是否具有穩(wěn)健性，目前大量實證研究的結論并不一致。為此運用元分析方法，分別探討了教師手勢的不同類型、視頻知識類型、先驗知識水平、視頻時長等對學習者學習效果、注意引導和認知負荷的影響機制及其邊界條件，結果表明：（1）教學視頻中加入教師手勢能顯著提高學習者的保持測驗成績（g=0.511）和對興趣區(qū)的注視時間（g=0.373）；然而，教師手勢對學習者的遷移測驗成績（g=0.168）和認知負荷（g=-0.075）的影響不顯著。（2）在保持測驗成績上，教學視頻中教師手勢的效果受到手勢類型、學習者年齡和視頻時長的調節(jié)作用，具體而言，混合手勢、指示性手勢、描述性手勢的促進作用顯著大于節(jié)拍性手勢；隨著視頻時長的增加，教師手勢對保持測驗成績的促進效果呈上升趨勢；隨著學習者年齡的增加，教師手勢對保持測驗成績的促進效果呈下降趨勢。而視頻的知識類型、學習者的先驗知識水平在教師手勢對保持測驗成績上的調節(jié)作用不顯著；在遷移測驗成績、注視時間和認知負荷上，也未發(fā)現(xiàn)存在顯著的調節(jié)作用。因此，教師在進行教學視頻設計時，應綜合考慮學習者年齡和視頻時長等因素，主動使用不同類型的教師手勢，以提升視頻教學的質量。

關鍵詞：教學視頻；教師手勢；學習效果；注意引導；認知負荷；元分析

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1009-5195（2022）01-0092-12 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2022.01.011

基金項目：國家自然科學基金面上項目“社會性交互對視頻課程教與學影響的認知神經機制與應用研究”（61877024）；教育部人文社科研究規(guī)劃基金項目“在線課程中視頻交互的個性化設計與應用研究”（19XJC880006）。

作者簡介：楊九民，博士，教授，博士生導師，華中師范大學人工智能教育學部（湖北武漢430079）；楊文蝶，本科生，華中師范大學人工智能教育學部（湖北武漢430079）；陳輝，碩士研究生，華中師范大學人工智能教育學部（湖北武漢430079）；吳長城，博士，華中師范大學教育信息技術協(xié)同創(chuàng)新中心（湖北武漢430079）；皮忠玲，博士，特聘研究員，陜西師范大學現(xiàn)代教學技術教育部重點實驗室（陜西西安710062）。

一、引言

2020年初，由于新冠肺炎疫情來襲，教育部提出了“停課不停學”政策，要求學校在延期開學期間，依托在線教學資源開展教學工作，這極大地促進了在線教育的發(fā)展。即使在復課之后，教育部仍強調在線教育要實現(xiàn)從“新鮮感”到“新常態(tài)”的轉變（張蓋倫，2020）。然而，線上教學中學習者的自主性不高、課堂參與不足等問題也制約著在線教育的進一步發(fā)展（原銘澤等，2020）。教學視頻作為基礎且核心的在線教學資源，其設計與質量是影響在線教育質量的重要因素。在教學視頻中呈現(xiàn)教師形象可以增強學習者的社會存在感和積極學習體驗，提高其課堂參與度（田媛等，2021）。如何對教學視頻中的教師形象進行合理的教學設計以提高學習者的視頻學習效果，成為越來越多研究者關注的問題。

教師手勢是教師形象設計的一個重要組成部分，其作用已成為教學視頻研究的重要領域之一（皮忠玲等，2019）。由于在線下課堂中，教師的手勢行為往往伴隨著言語而無意識產生，并且難以得到教學設計者精準的指導，所以研究者開始將注意轉向教學視頻中的手勢設計。并且已有研究比較了教師手勢在線下課堂教學與線上視頻教學中的作用差異，發(fā)現(xiàn)手勢對于視頻學習者學習效果的影響比現(xiàn)場教學中更強（Koumoutsakis et al.，2016）。教學視頻中的教師手勢主要可以分為四類：指示性手勢、描述性手勢、節(jié)拍性手勢和混合手勢。指示性手勢是指教師通過手指或手，指向教學視頻中特定的學習內容，以引導學習者注意力的一種方式（楊九民等，2019）。描述性手勢是指通過手形或手的運動軌跡來描繪言語的語義內容的各個方面，從畫面上或隱喻上喚起學習者對這一語義內容的心理圖式（Pi et al.，2019）。節(jié)拍性手勢屬于節(jié)律性手勢，是指由手臂帶動手在人的腰部和下巴高度范圍內的重復性的上升下落動作（朱芳芳，2020）。節(jié)拍性手勢能夠調節(jié)教師言語表達的節(jié)拍與速度，也能夠強調教師講授內容中的重要部分（So et al.，2012）。混合手勢是指將以上三種手勢中的任意兩種或三種結合使用。教師手勢不僅能補充教師言語的語義信息，而且可以引導學習者的注意分配并激發(fā)其積極的社會反應，影響學習者的認知過程，從而對學習者的學習效果、注意分配和認知負荷產生作用（皮忠玲等，2019）。然而，作為教學視頻中教師社會交互的重要形式之一，手勢的加入在提高學習效果、有效引導注意和降低認知負荷上是否具有穩(wěn)健性，目前大量的實證研究結論并不一致。為此本研究采用元分析方法，探討教學視頻中教師手勢的作用及其產生效果的潛在邊界條件。

二、研究現(xiàn)狀及問題提出

1.研究現(xiàn)狀

本研究首先通過“教師手勢”“Gesture”“Instructor”及“Video Lecture”等關鍵詞檢索多個中英文數據庫。其中，英文數據庫包括Web of Science、Education Research Complete、PsycINFO、Science Direct、ProQuest博碩士論文全文數據庫等，中文數據庫主要采用CNKI等。經檢索共搜集到與教學視頻和教師手勢相關的中英文實證研究論文95篇（中文28篇，英文67篇）。

根據研究目的，本研究將教師手勢對學習者的學習效果、注視時間和認知負荷的影響作為元分析的結果變量，以下圍繞這三方面進行綜述：

（1）教師手勢對學習者學習效果的影響

教學視頻中合理添加教師手勢能提高學習者的學習效果。比如，一項關于“生物克隆與繁殖”的視頻學習研究發(fā)現(xiàn)，教師的指示性手勢能促進學習者對學習內容的識記和理解，從而表現(xiàn)出更高的保持測驗和遷移測驗成績（Pi et al.，2019）。此外，Rueckert等（2017）認為教師手勢能夠促進學習者對抽象復雜的統(tǒng)計學概念的理解，進而顯著提升其學習成績。目前，教師手勢在學習效果上的積極效應已經在生物學（Kang et al.，2013；Pi et al.，2019）、統(tǒng)計學（Rueckert et al.，2017）、數學問題解決（Aldugom et al.，2020）、圖像處理（Pi et al.，2019）、敘事理解（Macoun et al.，2016）、語言習得（Igualada et al.，2017；Sweller et al.，2020）等多種學科教學的視頻學習中得到了證實。

但是，仍有一些研究發(fā)現(xiàn)視頻中的教師手勢并不一定能有效促進學習。例如，Kang等（2013）的研究結果發(fā)現(xiàn)，視頻中加入節(jié)拍性手勢并沒有對學習材料的遷移測驗成績產生顯著影響，甚至對保持測驗成績起到了阻礙作用。Yeo等（2017）在“線性方程”這一程序性知識的視頻學習研究中，提出了手勢的“冗余效應”，即當教師用描述性手勢來表達方程式時，學習者學習有手勢的教學視頻反而比沒有手勢的教學視頻效果更差。王紅艷等（2018）比較了在陳述性知識和程序性知識兩種知識類型的視頻學習中教師手勢的效果差異，結果發(fā)現(xiàn)教師指示性手勢僅提升了程序性知識的學習效果。楊九民等（2019）的研究發(fā)現(xiàn)，對于高經驗學習者，視頻中加入指示性手勢并沒有對學習者的遷移測驗成績產生顯著影響。上述研究結果可能是教師手勢類型、視頻內容知識類型以及學習者先驗知識水平的差異造成的。

（2）教師手勢對學習者注意力引導的影響

關于教師手勢對學習效果的影響，一些研究者試圖通過眼動技術探究其對學習者影響的內在認知機制。大部分眼動研究證實了教師手勢在引導學習者注意力上的優(yōu)勢。比如Ouwehand等（2015）的研究發(fā)現(xiàn)，教師手勢能將學習者的注意力從教師轉移到其正在講述的教學內容上，表現(xiàn)為對教學內容相關興趣區(qū)更長的平均注視時間。Pi等（2017）的研究也發(fā)現(xiàn)，學習者觀看包含教師手勢的教學視頻在相應幻燈片區(qū)域上分配了更多的視覺注意，投入了更長的總注視時間。

不同手勢類型對于注意力的引導機制不同。指示性手勢引導學習者的注意力集中在幻燈片的學習內容上，而描述性手勢則吸引學習者對教師的關注（Pi et al.，2019）。此外，有少量研究發(fā)現(xiàn)教師手勢未能有效提高學習者的注視加工。比如，楊九民等（2019）的研究發(fā)現(xiàn)，手勢引導在注視時間上出現(xiàn)了經驗反轉效應，對高經驗學習者在教學內容上的注視時間沒有顯著影響。

（3）教師手勢對學習者認知負荷的影響

關于教師手勢能否提高學習效果，一部分研究試圖從認知負荷理論的角度溯源。在教學視頻中，一方面，教師的手勢引導能夠幫助學習者及時搜索視頻中的有效信息，幫助他們合理調配認知資源，使其注意力集中在關鍵的學習內容上，從而降低認知負荷。另一方面，學習者通過視覺通道同時加工教師手勢與畫面中的學習內容時，可能會導致視覺通道的認知資源競爭，干擾學習者對學習內容的圖式構建，從而引發(fā)額外的認知負荷。在手勢對認知負荷的影響方面，以往研究也得出了不一致的結論。有研究顯示，對于低經驗學習者，手勢增加了認知負荷；而對于高經驗學習者，手勢則降低了認知負荷（孫崇勇，2016）。也有研究發(fā)現(xiàn)，教師手勢對視頻學習者的認知負荷無顯著影響（Ouwehand et al.， 2015；李麗，2019；朱芳芳，2020）。此外，Ouwehand等（2014）的研究發(fā)現(xiàn)，在視頻中加入教師指示性手勢能增加老年學習者的認知負荷，卻會減輕成年學習者的認知負荷。從發(fā)展心理學視角來看，學習者在不同年齡階段的認知模式不同。因此，學習者的年齡也可能是手勢效應的一個潛在調節(jié)變量。

2.問題提出

綜上所述，本研究聚焦以下研究問題：（1）教學視頻中的教師手勢能否提高學習效果、引導注意分配和降低認知負荷？（2）手勢作用效果的潛在邊界條件是什么？

前文對已有研究的歸納表明，教師手勢類型、視頻知識類型、學習者年齡以及先驗知識水平可能是手勢作用效果的潛在邊界條件。此外，雖然還未有實證研究探究視頻時長對手勢效應的潛在調節(jié)作用，但根據認知負荷理論和教學代理理論，視頻時長是影響學習者在視頻學習時注意分配和認知負荷的重要因素之一，所以本研究也將視頻時長作為潛在的調節(jié)變量?；诖?，本研究的研究變量設計如下：以教師手勢為自變量，以學習效果、注視時間、認知負荷為因變量，以手勢類型、視頻知識類型、先驗知識水平、視頻時長、學習者年齡為調節(jié)變量，變量間具體關系如圖1所示。

基于以上研究問題及變量設定，本研究提出如下假設：

H1：教學視頻中教師手勢能促進學習者的學習效果，表現(xiàn)為較好的保持測驗成績和遷移測驗成績。

H2：教學視頻中教師手勢能有效引導學習者的注意，表現(xiàn)為對教學內容相關興趣區(qū)更長的注視時間。

H3：教學視頻中教師手勢能降低學習者的認知負荷。

H4：教學視頻的知識類型、手勢類型、學習者先驗知識水平、視頻時長和學習者年齡，在教師手勢對學習效果、注視時間和認知負荷的影響中起到調節(jié)作用。

三、研究思路及方法

1.元分析方法

本研究采用的元分析軟件為CMA 3.0，分析過程包括以下5步：第一，根據文獻主題是否為教學視頻中的教師手勢對學習者學習效果、注意引導和認知負荷的影響，選擇符合元分析要求的文獻；第二，對文獻進行編碼并生成效應量；第三，選擇隨機效應模型作為研究模型；第四，對研究結果進行主效應檢驗、異質性檢驗、發(fā)表偏差檢驗；第五，對非連續(xù)的調節(jié)變量進行調節(jié)效應檢驗和對連續(xù)的調節(jié)變量進行元回歸分析。

在本研究的元分析過程中，文獻的納入與排除采用如下標準：（1）僅納入與教師手勢有關的實驗或準實驗研究；（2）研究中使用的學習材料屬于教學視頻，非教學視頻中的教師手勢予以排除；（3）研究需要包括有、無手勢的對比研究，未設置無手勢對照組的文獻予以排除；（4）研究需要報告可生成效應量的關鍵數據（如樣本量、均值、標準差等）；（5）研究至少需報告保持測驗成績、遷移測驗成績、對興趣區(qū)的注視時間、認知負荷四類結果變量中的一種。依據上述原則，文獻時間跨度為2000年至2021年，共篩選出可納入元分析的文獻40篇（中文8篇，英文32篇）。

2.文獻編碼及效應量

文獻選擇的主要編碼元素為手勢類型、知識類型、學習者年齡、先驗知識水平、視頻時長等，編碼結果如表1所示。其中，在知識類型編碼方面，根據Anderson（1995）對知識的描述而劃分為陳述性和程序性知識兩類。在先驗知識水平編碼方面，參照已有研究對先驗知識水平的劃分方式，將先驗知識測驗中排名前27%的被試作為高經驗學習者，排名后27%的被試作為低經驗學習者。本研究選取Hedgess g作為效應量，以校正Cohens d的估計偏差。若納入的文獻中沒有直接提供效應量，則通過樣本量、均值、標準差、t值等進行效應量的轉換。由于一篇文獻可能含有多個實驗，如果實驗變量為本文研究的調節(jié)變量，則拆開為不同的效應量；若非調節(jié)變量，則合并為同一個效應量。最終，在保持測驗成績、遷移測驗成績、注視時間和認知負荷4個結果變量上分別生成了61、17、11和10個獨立的效應量。

四、研究結果

1.主效應檢驗

由于本研究納入的文獻在研究對象和干預措施等方面存在不同，故選擇隨機效應模型進行主效應檢驗。研究分別對保持測驗成績、遷移測驗成績、注視時間、認知負荷的主效應進行隨機模型分析，結果發(fā)現(xiàn)（具體數據如表2所示）：對于保持測驗成績和注視時間，手勢的平均效應量中等，即加入手勢后對保持測驗成績和注視時間有顯著的促進作用；手勢對遷移測驗成績和認知負荷的影響不顯著。

2.異質性檢驗

研究分別對保持測驗成績、遷移測驗成績、注視時間、認知負荷進行異質性檢驗（結果如表3所示），發(fā)現(xiàn)4個結果變量的Q檢驗均顯著（ps<0.05），表明本研究中的4個結果變量的效應量顯著異質。另外，從I2值來看，4個結果變量由效應量的真實差異造成的變異各占總變異的比例分別為68.860%、62.075%、69.907%和59.504%。根據Higgins（2003）對異質性高低的劃定標準（即I2值為25%、50%、75%分別表示異質性為低、中、高程度），本研究4個結果變量的效應量的異質性均為中等及以上，這說明教師手勢對學習效果的影響可能存在潛在的調節(jié)變量（謝和平等，2016），需要進一步對結果變量進行調節(jié)效應檢驗和回歸分析，以考察手勢效應的邊界條件。

通過對手勢類型、知識類型、先驗知識水平三個變量是否對手勢效應起到調節(jié)作用進行分析發(fā)現(xiàn)：在保持測驗成績上（見表4），手勢類型會顯著調節(jié)手勢的作用（Q（3）=13.766，p<0.05），其中，混合手勢、指示性手勢、描述性手勢三者對于保持測驗成績的促進效果均顯著大于節(jié)拍性手勢；知識類型和先驗知識水平的調節(jié)作用均不顯著（ps>0.05）。由于先驗知識水平在遷移測驗成績、注視時間和認知負荷上的獨立效應量不足，故未對其進行調節(jié)效應檢驗。在遷移測驗成績上（見表5），手勢類型和知識類型的調節(jié)作用均不顯著（ps>0.05）。在注視時間上（見表6），知識類型的調節(jié)效應不顯著（p>0.05）。在認知負荷上（見表7），手勢類型和知識類型的調節(jié)作用均不顯著（ps>0.05）。

3.元回歸方程模型分析

對多個調節(jié)變量組合進行元回歸分析不僅能夠分離不同調節(jié)變量對研究間異質性的貢獻，而且能較好地避免虛假效應（Steel et al.，2002）。本研究以保持測驗成績?yōu)榻Y果變量，將視頻時長和學習者年齡組合放入模型進行元回歸分析。如圖2所示，視頻時長的元回歸方程模型結果顯著（B=0.063，p=0.006），即隨著視頻時長的增加，教師手勢對保持測驗成績的促進效果呈上升趨勢。如圖3所示，學習者年齡的元回歸方程模型結果顯著（B=-0.015，p=0.031），即隨著學習者年齡的增加，教師手勢對其保持測驗成績的促進效果呈下降趨勢。由于遷移測驗成績、注視時間和認知負荷的獨立效應量個數均不足20個，未達到參數估計的要求（方俊燕等，2020），故不對其進行元回歸分析。

4.發(fā)表偏差檢驗

本研究采用失安全系數和Egger線性回歸檢驗來評估發(fā)表偏差（見表8）。從失安全系數（Rosenthals Nfs）來看，在保持測驗成績和注視時間上，該指標值均大于“5k+10”（k指納入元分析的獨立效應量個數），表明存在發(fā)表偏差的可能性較??；但在遷移測驗成績和認知負荷上，該指標值均小于“5k+10”，表明可能存在發(fā)表偏差。從Egger線性回歸來看，在遷移測驗成績、注視時間、認知負荷上p值均大于0.05，表明存在發(fā)表偏差的可能性較小。針對在保持測驗成績、遷移測驗成績和認知負荷上檢驗結果的差異，使用剪補法對合成效應量兩側的文獻進行剪補，結果發(fā)現(xiàn)，保持測驗成績效應量仍顯著，遷移測驗成績、注視時間和認知負荷的效應量仍不顯著。綜上，可以認為本研究不存在較大的發(fā)表偏差。

五、研究結論與討論

本研究通過元分析技術著重探究了教學視頻中教師手勢對學習者學習效果、注意引導和認知負荷的影響，并通過調節(jié)效應檢驗考察了手勢效應的邊界條件。結果表明，手勢提高了學習者的保持測驗成績，也增加了其對學習內容的注視時間，但是對學習者的遷移測驗成績和認知負荷并無顯著影響。因此，教師手勢的加入確實促進了學習者對學習材料的識記效果，也引導了學習者的注意分配。手勢效應在一定程度上受到手勢類型、視頻時長、學習者年齡等因素的調節(jié)作用。具體分析及討論如下：

1.手勢對學習效果的影響

根據元分析的主效應檢驗結果可知，教師手勢對學習者的保持測驗成績具有顯著影響（g=0.511），對遷移測驗成績的影響不顯著（H1部分成立）。即與無教師手勢相比，在教學視頻中加入教師手勢可以促進學習者對學習材料的識記效果。這與Hostetter（2011）和Dargue等（2019）的元分析結果類似。

教學視頻中的教師手勢能促進學生的淺層記憶，表現(xiàn)為更高的保持測驗成績，這與以往大量實證研究的結論相一致（Congdon et al.，2017；Wakefield et al.，2018；Pi et al.，2019；Sweller et al.，2020）?？赡艿脑蛉缦拢旱谝唬鶕⒁庖龑Ъ僬f，教學視頻中的線索能將學習者的注意力引導到特定的學習內容區(qū)域，并在學習的知覺加工階段發(fā)揮對信息的選擇功能（謝和平等，2016）。教師手勢本身可以作為一種視覺線索，手勢的引導能增加學習者對畫面中關鍵信息的注視時間，減少其對無關內容的關注，從而促進其對學習內容的記憶效果。第二，教師手勢可以承載一定的語義信息。根據Paivio的雙重編碼理論，學習者可以通過表象系統(tǒng)和語義系統(tǒng)分別對手勢和言語內容建立單獨的心理表征，并將二者聯(lián)結起來。當一種心理表征退化或被遺忘時，另一種心理表征仍能激活記憶，從而促進其對學習材料的識記效果（Sweller et al.，2020）。第三，根據社會存在感理論，教師手勢的加入可以提升學習者對視頻中教師的社會存在感知，并伴隨右側前額葉和右側顳葉更大程度的腦激活，促進其對學習內容的主動認知加工，進而提升其記憶效果（田媛等，2021）。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)教師手勢在保持測驗成績上的效應量（g=0.511）高于遷移測驗成績（g=0.168），這與以往的部分研究結果相一致（Congdon et al.， 2017；Pi et al.，2017；Wakefield et al.，2018；楊九民等， 2019；田媛等，2021）。這表明教師手勢可能更利于對學習內容的淺層識記或回憶。一方面，教師手勢的作用更多體現(xiàn)在引導學習者對相關學習內容的注意并提升其注視時間方面，而遷移測驗往往需要學習者對學習材料不同元素間的交互作用進行推理并建構更為復雜的心理模型，教師手勢在這方面的作用有限（謝和平等，2016）。另一方面，本研究納入元分析的文獻中遷移測驗成績的獨立效應量數目偏少，可能導致遷移測驗成績的綜合效應量與真實效應量之間存在系統(tǒng)性誤差。

2.手勢對注視時間的影響

教師手勢對注視時間的作用顯著（g=0.373）（H2成立），即教師手勢可以改善視頻學習者的注意力分配方式，這與以往大量實證研究的結論相一致（Carlson et al.，2014；Macoun et al.，2016；Rueckert et al.，2017；Pi et al.，2019）。元分析證實了教學視頻中教師手勢對注意引導的積極效果。其作用機制可能有以下兩點：第一，教師手勢作為一種社會線索，它能吸引學習者關注相關教學內容，并將注意力引導到關鍵信息上（Pi et al.，2017）。第二，與無手勢相比，學習者會覺得做手勢的教師講課更有條理，具有更高的教學能力（Maricchiolo et al.，2009），同時傾向于認為視頻中運用手勢的教師是一個更好的教學信息提供者（Wakefield et al.，2021）。因此，教師手勢在一定程度上能提升視頻教學中教師的教學魅力，吸引學習者對學習內容的關注。該研究結論啟發(fā)教師在設計教學視頻時，應善用教師手勢，從社會層面激發(fā)學習者的學習動機和學習興趣，讓學習者投入更多的認知資源；從認知層面優(yōu)化學習者的注意分配，使其將更多的認知資源投入到學習內容的組織和整合上，從而促進其對淺層知識的識記和對深層知識的加工（皮忠玲等，2019）。

3.手勢對認知負荷的影響

教師手勢對認知負荷的影響不顯著（H3不成立），這與以往的部分研究結果相一致（Ouwehand et al.，2015；李麗，2019；朱芳芳，2020）?？赡苡幸韵氯齻€原因：第一，根據認知負荷理論（Sweller et al.， 1998），認知負荷可以分為內在認知負荷、外在認知負荷和關聯(lián)認知負荷，三種認知負荷是此消彼長的關系，共同構成學習者總的認知負荷。以往一些研究沒有區(qū)分這三種認知負荷，而是測量學習者的總認知負荷，因而導致教師手勢對認知負荷的影響不顯著（李麗，2019；朱芳芳，2020）。第二，根據雙通道理論，學習者的視覺通道與聽覺通道相互獨立，且都有容量限制。一方面，教師手勢能通過視覺通道呈現(xiàn)語義信息，促進學習者對教師言語表達的理解，有助于減輕學習者聽覺通道的認知負荷（皮忠玲等，2019）；但另一方面，學習者在進行視頻學習時，將通過視覺通道同時加工教師手勢與畫面中的學習內容，因而又容易造成視覺通道的競爭甚至認知超載（孫崇勇，2016）。第三，由于以往研究中認知負荷的測量大都采用自我報告的問卷，可能會產生社會期望偏差效應（鄭俊等，2012），未來可以采用更加客觀的認知負荷測量方式（如認知神經機制、生理信號測量等方法）來探究教師手勢對認知負荷的影響。

4.手勢效應的邊界條件

從調節(jié)效應的結果來看，教學視頻中教師手勢對保持測驗成績的影響存在一定的邊界條件，其中手勢類型、視頻時長和學習者的年齡對于手勢對保持測驗成績的影響有顯著的調節(jié)作用，而知識類型、先驗知識水平的調節(jié)作用不顯著。在遷移測驗成績、注視時間和認知負荷上，并未發(fā)現(xiàn)存在顯著的調節(jié)作用（H4部分成立）。

手勢類型在手勢對保持測驗成績上的促進效應中起到了顯著的調節(jié)作用，其中混合手勢、指示性手勢、描述性手勢的促進作用顯著大于節(jié)拍性手勢，即指示性手勢和描述性手勢相對于節(jié)拍性手勢更能促進學習者對學習內容的記憶。該結果與Macoun等人（2016）的研究結果一致?？赡艿脑蛴腥c：第一，指示性手勢能更有效地引導學習者將注意力分配到重點學習內容上，而節(jié)拍性手勢對注意的引導作用還缺乏直接的證據。第二，描述性手勢通過提供語義信息，能輔助教師的言語表達，進而影響學習者的知識組織與整合，從而促進深度學習的產生（皮忠玲等，2019），而節(jié)拍性手勢不能提供語義信息。第三，相比指示性手勢與描述性手勢，學習者對節(jié)拍性手勢的敏感度更低，即教學視頻中的節(jié)拍性手勢更容易被學習者忽略（Macoun et al.，2016）。因此，當教師在錄制教學視頻時，應主動控制并豐富自身的手勢運用，在重點內容的講解上可適當增加相應的指示性手勢和描述性手勢。

視頻時長在手勢對保持測驗成績上的促進效應中起到了顯著的調節(jié)作用。即隨著視頻時長的增加，教師手勢對保持測驗成績的促進效果呈上升趨勢?？赡艿脑蛴袃蓚€：一方面，由于教學視頻中呈現(xiàn)的內容不斷切換，隨著視頻時長的增加，學習者的認知負荷逐漸增大，其在學習過程中的疲勞程度也越來越明顯（楊紅云等，2020），此時教師手勢的加入可以幫助學習者快速捕捉到關鍵內容，減少其視覺篩選信息的過程，降低無關認知資源的消耗，從而促進其對學習內容的記憶加工。另一方面，隨著視頻時長的增加，教師手勢的不斷出現(xiàn)能使學習者在視頻學習過程中一直感知到教師的存在，從而增強其學習動機與學習興趣，進而促進其學習效果。因此，教師在錄制時長較長的教學視頻時，應在講解時適當運用相關手勢，以提升視頻的教學效果。

學習者年齡在手勢對保持測驗成績的影響中起到了顯著的調節(jié)作用。即隨著學習者年齡的增加，教師手勢對其保持測驗成績的促進效果呈下降趨勢?？赡苡幸韵氯c原因：第一，相比高年齡段的學習者，手勢能更加有效地吸引低年齡段學習者的注意力，從而引導他們關注到相應的學習內容（Valenzeno et al.，2003）。第二，低年齡段學習者的語言理解能力不如高年齡段學習者，手勢能幫助低年齡段學習者更好地理解學習內容（Hostetter，2011）。第三，本研究中青少年、老年被試的研究數目偏少，這可能導致系統(tǒng)性誤差偏大。從實踐的角度來看，教學視頻越來越多地被各個年齡段的學習者使用，如何根據不同年齡段學習者的認知差異來設計教學視頻顯得尤為重要。

知識類型在手勢對保持測驗成績和遷移測驗成績的影響中沒有顯著的調節(jié)作用。即在陳述性知識和程序性知識這兩種知識類型的視頻學習中，教師手勢對學習效果的影響沒有顯著差異。但從效應量來看，陳述性知識下手勢的綜合效應量均要大于程序性知識下手勢的綜合效應量，但是未達到統(tǒng)計顯著水平。由此可見，教師手勢在陳述性知識的視頻學習中更能促進學習效果，這一結果與謝和平等（2016）的一項多媒體學習中線索效應的元分析結果一致。從知識習得的角度看，相比程序性知識，陳述性知識更為抽象，圖文信息心理表征的建構更為困難，不利于學習者穩(wěn)固地記憶，因此需要借助一定的線索技術才能進一步促進圖文信息的組織和整合（謝和平等，2016）。而教師手勢可以作為一種社會線索，因此加入教師手勢對陳述性知識習得的促進效果更明顯。未達到顯著水平的可能原因是以往教師手勢的實證研究大多使用陳述性知識的學習材料，導致本研究在知識類型上的獨立效應量分布不均，因而導致系統(tǒng)性誤差偏大。

先驗知識水平在手勢對保持測驗成績的影響中沒有顯著的調節(jié)作用。即在視頻學習中，教師手勢對高低經驗學習者的知識保持的影響沒有顯著差異。但從效應量來看，手勢對低經驗學習者的綜合效應量（g=0.608）大于手勢對高經驗學習者的綜合效應量（g=0.168），但是未達到統(tǒng)計顯著水平。由此可見，教師手勢更能促進低經驗學習者的保持測驗成績。可能的原因是，相比高經驗學習者，低經驗學習者缺乏學習內容的相關圖式，在學習時缺乏來自圖式的內部指導，而教師手勢的加入提供了外在教學支持，彌補了內部圖式的缺失，進而促進了對學習內容的知識保持效果；而高經驗學習者已經具備相關知識圖式，加入教師手勢可能與內部圖式的指導重合，因而成為無效的冗余信息（趙婷婷等，2021）。未達到顯著水平的原因可能是，以往探究教師手勢對不同先驗知識水平的學習者之影響的實證研究中使用的先驗知識測驗的難度不同，所以每篇文獻中被試的高經驗與低經驗都是相對的，這可能導致調節(jié)效應檢驗的結果存在誤差。

在遷移測驗成績、注視時間和認知負荷上，并未發(fā)現(xiàn)存在顯著的調節(jié)作用。具體而言，手勢類型與知識類型在手勢對遷移測驗成績與認知負荷的影響中均沒有顯著的調節(jié)作用；知識類型在手勢對注視時間的影響中沒有顯著的調節(jié)作用。但是值得注意的是，在遷移測驗成績上發(fā)現(xiàn)了與保持測驗成績相似的調節(jié)效應，即混合手勢、指示性手勢、描述性手勢對遷移測驗成績的促進作用大于節(jié)拍性手勢，但是均未達到統(tǒng)計顯著水平。這也進一步說明了指示性手勢和描述性手勢相比于節(jié)拍性手勢在促進學習效果上的優(yōu)勢。未達到顯著水平的原因可能是，本研究中遷移測驗成績、注視時間和認知負荷的獨立效應量個數均偏少（不足20個），因而導致調節(jié)效應檢驗結果的系統(tǒng)性誤差偏大。未來隨著手勢研究的深入，可以考慮納入更多的研究進行檢驗。

六、總結與展望

本研究得出如下結論：首先，在教學視頻中加入教師手勢有助于促進學習者對學習材料的記憶效果，表現(xiàn)為更好的保持測驗成績，同時教師手勢也有助于引導學習者的注意分配，增加其對學習內容的注視時間。其次，教師手勢對學習者的遷移測驗成績和認知負荷的影響不顯著。最后，教學視頻中教師手勢的積極效應在一定程度上受到手勢類型、視頻時長和學習者年齡等因素的調節(jié)。

本研究主要存在以下不足：其一，主效應檢驗中注視時間和認知負荷的文獻樣本太少，因此效應量個數較少；以及調節(jié)效應檢驗中部分變量的獨立效應量較少或分布不均，導致未能對其進行調節(jié)效應檢驗。其二，由于已有實證研究大多集中在探究不同手勢類型對視頻學習的影響，而少有研究涉及手勢的其他屬性（如手勢的頻率、幅度等），故本研究未能探討手勢的頻率、幅度、手勢是否與言語同步以及手勢是否增加了額外信息等對效應量的影響，而這些都可能是重要的調節(jié)變量，值得未來進一步深入探究。

隨著在線教育與視頻教學的大規(guī)模發(fā)展，教學視頻的實踐及研究也日趨多元和深入。研究者仍然需要深入探索如何合理地設計教師非言語信息（教師手勢、姿勢、面部表情等）以提高學習者的學習效果，未來教師手勢研究可以考慮從以下幾個方面深入：一是采用腦電技術、近紅外技術、核磁共振技術、情緒識別技術等綜合考察教師手勢如何通過影響學習者的認知神經活動而影響其認知負荷和學習效果的。二是重視教師言語表達與非言語表達對學習效果影響的綜合效應。三是雖然本研究發(fā)現(xiàn)教師節(jié)拍性手勢對于保持測驗成績的效果顯著弱于其他類型的手勢，但仍有少量研究證實了節(jié)拍性手勢在一定條件下能促進學習者的知識保持和注意分配（Austin et al.，2018；朱芳芳，2020）。未來可以進一步探討教師節(jié)拍性手勢對視頻學習者的學習效果、注意引導和認知負荷等變量起作用的邊界條件，以解釋其存在的合理性。四是由于教師手勢對青少年學習效果的研究文獻較多，而針對中老年學習者的影響的研究很少，隨著終身學習理念與實踐的逐步推進，未來可以針對中老年學習群體開展教學視頻設計的實證研究。

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