謝耀輝 楊九民 皮忠玲 戴晨艷 劉彩霞

【摘 要】

采用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法考察教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對注意分配和學(xué)習(xí)成績的影響，以及是否存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。49名高先前知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者與45名低先前知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者同時(shí)學(xué)習(xí)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(xué)視頻。研究發(fā)現(xiàn)，前嵌問題無反饋不僅能提高學(xué)習(xí)者對教學(xué)內(nèi)容的注意程度，還能提高學(xué)習(xí)成績。此外，教學(xué)視頻中前嵌問題與無反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)成績的影響中發(fā)生了經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，即前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻只提高了低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，但沒有提高高知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。研究發(fā)現(xiàn)為教學(xué)視頻的設(shè)計(jì)策略提供了有益的參考。

【關(guān)鍵詞】 ?教學(xué)視頻;前嵌問題;反饋;先前知識經(jīng)驗(yàn);學(xué)習(xí)成績;視覺注意;經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng);眼動(dòng)追蹤

【中圖分類號】 ? G442 ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)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(jì)，截至2020年5月7日，全球177個(gè)國家和地區(qū)停課，受影響學(xué)生人數(shù)高達(dá)12.68億，占注冊學(xué)生總數(shù)的72.4%。大規(guī)模長期在線教學(xué)成為保障教學(xué)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(yīng)用，教學(xué)視頻作為最主要的教學(xué)資源，其教學(xué)設(shè)計(jì)策略對教學(xué)效果的影響已成為在線教學(xué)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(dòng)接受、缺乏交互等特征，使之并不能完全保證良好的學(xué)習(xí)成績（Wachtler， Geier， & Ebner， 2015， pp.117-124）。以問題為導(dǎo)入被認(rèn)為是傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)中的一種有效教學(xué)策略，有助于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，從而提高他們的學(xué)習(xí)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(jì)和應(yīng)用也越來越廣泛，以提高教學(xué)視頻的互動(dòng)性和教學(xué)效果（Callender & Mcdaniel， 2007; Szpunar， et al.， 2013）。

視頻學(xué)習(xí)是相對復(fù)雜的認(rèn)知過程，教學(xué)者不僅要關(guān)注視頻本身的設(shè)計(jì)，還要了解學(xué)習(xí)者內(nèi)在知識的儲備情況，即先前知識經(jīng)驗(yàn)。專家—新手研究發(fā)現(xiàn)，教學(xué)視頻的設(shè)計(jì)對于高知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者和低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的影響作用是不同的（Boer， et al.）。前嵌問題的設(shè)計(jì)對視頻學(xué)習(xí)效果的影響，是否受到學(xué)習(xí)者先前知識經(jīng)驗(yàn)水平的調(diào)節(jié)，目前尚缺乏相關(guān)研究?；诖耍狙芯恐荚诳疾旖虒W(xué)視頻中前嵌問題設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)者先前知識經(jīng)驗(yàn)水平對學(xué)習(xí)者注意分配和學(xué)習(xí)成績的影響。

二、文獻(xiàn)綜述與問題提出

（一）教學(xué)視頻中前嵌問題設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)的影響

各大在線開放課程平臺的教學(xué)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(diǎn)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(diǎn)出現(xiàn)之后）（舒少全， 2016， p.16）。大量研究證實(shí)，在視頻中后嵌問題有利于學(xué)習(xí)者對知識的理解和掌握，這是由于教師在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過提問的方式對學(xué)習(xí)情況進(jìn)行測驗(yàn)，加強(qiáng)了對知識的鞏固（Rawson， et al.， 2015; Carpenter， 2009; Szpunar， et al.， 2013）。

在教學(xué)視頻中前嵌問題是否有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，認(rèn)知沖突理論提供了可能的解釋。該理論認(rèn)為，前嵌問題，即在知識點(diǎn)學(xué)習(xí)之前向?qū)W習(xí)者提出問題，能夠有效引起認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從而提高他們對學(xué)習(xí)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(xué)視頻學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，以考察前嵌問題設(shè)計(jì)對視頻教學(xué)效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前嵌問題不僅提高了學(xué)習(xí)者與嵌入問題有關(guān)的知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)成績，同時(shí)還提高了他們與嵌入問題無關(guān)的知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)成績（Szpunar， et al.， 2013）。然而，上述研究所用的含有前嵌問題的教學(xué)視頻材料并沒有提供反饋。這類研究忽視了一個(gè)問題，即問題反饋是否影響了前嵌問題設(shè)計(jì)的積極效應(yīng)。因此，加入反饋后前嵌問題對視頻學(xué)習(xí)的影響是否更能促進(jìn)學(xué)習(xí)，還有待進(jìn)一步探索。

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

在后嵌問題的教學(xué)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(xí)者提供反饋比無反饋更能提升學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)結(jié)束后對問題進(jìn)行回答，反饋能扮演對已犯錯(cuò)誤進(jìn)行糾正的角色，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)。在前嵌問題的教學(xué)視頻中，反饋是在學(xué)習(xí)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(rèn)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(dǎo)致學(xué)習(xí)者放松對學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)注。因此，在前嵌問題的教學(xué)視頻中是否需要加上反饋，仍需進(jìn)一步探究。

（二）經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)

在研究教學(xué)視頻對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果影響的同時(shí)，經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)（Expertise Reversal Effect）也受到學(xué)者普遍關(guān)注。奧蘇貝爾認(rèn)為，學(xué)習(xí)者的先前知識經(jīng)驗(yàn)是影響學(xué)習(xí)最重要的因素之一（施良方， 2001， p.221）。學(xué)習(xí)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(dāng)前學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的搜索;自下而上的加工方式，即根據(jù)當(dāng)前呈現(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行刺激驅(qū)動(dòng)的搜索（儲衡清， 等， 2004）。高經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者傾向使用前者，低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者傾向使用后者，這種加工方式的不同增加了部分教學(xué)設(shè)計(jì)原則起作用的邊界條件。經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)描述的就是這種現(xiàn)象，即對低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者有效的原則，對高經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者無效或起到了阻礙學(xué)習(xí)的作用（Kalyuga， 2014， pp.576-597）。例如，教學(xué)視頻中加入動(dòng)畫教學(xué)代理能夠改善低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，但對高經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者就沒有明顯作用（李文靜， 等， 2016）。

基于經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)推測，教學(xué)視頻中前嵌問題和反饋的設(shè)計(jì)對于高低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的影響可能存在差異。高知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢可能會(huì)彌補(bǔ)教學(xué)視頻缺乏互動(dòng)帶來的消極影響，而對于低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者，教學(xué)視頻中前嵌問題能否彌補(bǔ)他們的經(jīng)驗(yàn)劣勢尚不清楚。由于目前缺乏相關(guān)研究，因此教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋的設(shè)計(jì)是否存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)尚不明確，其作用和內(nèi)在機(jī)制還有待于進(jìn)一步深入研究。

三、研究目的與假設(shè)

本研究旨在考察教學(xué)視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計(jì)對不同先前知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者視覺注意分配和學(xué)習(xí)成績的影響，為提升教學(xué)視頻的應(yīng)用效果提供新的思路。為此，研究中被試隨機(jī)觀看三種教學(xué)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(dòng)追蹤技術(shù)實(shí)時(shí)記錄學(xué)習(xí)教學(xué)視頻時(shí)的眼球運(yùn)動(dòng)軌跡，并在教學(xué)結(jié)束之后填寫學(xué)習(xí)測驗(yàn)。

基于先前的文獻(xiàn)綜述，本研究提出以下3個(gè)研究假設(shè)：①對學(xué)習(xí)者在與問題相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的注意分配的影響中存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng);②對學(xué)習(xí)者在所有學(xué)習(xí)內(nèi)容的注意分配的影響中存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng);③對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績的影響中存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。

四、方法

（一）被試

從武漢市某高校隨機(jī)招募100名在校大學(xué)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(yàn)測驗(yàn)得分（被試對營養(yǎng)學(xué)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(yàn)組（前測成績≥7分）和低知識經(jīng)驗(yàn)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(yàn)組1名被試和低知識經(jīng)驗(yàn)組5名被試未通過眼動(dòng)矯正或未完成眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中部分眼動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后得到一份小禮物。

（二）實(shí)驗(yàn)儀器

采用Eyelink 1000眼動(dòng)儀實(shí)時(shí)記錄被試觀看教學(xué)視頻的眼球運(yùn)動(dòng)軌跡，屏幕為21英寸，分辨率為1，024*768，刷新率為75Hz。在實(shí)驗(yàn)過程中，被試坐在距離顯示器60cm處，眼動(dòng)儀的采樣率為1，000Hz。

（三）實(shí)驗(yàn)材料

1. 視頻材料

選擇學(xué)習(xí)者關(guān)注度較為一致的健康類教學(xué)視頻進(jìn)行測試，以確保研究結(jié)論對于在線教學(xué)中普遍采用的教學(xué)視頻具有較強(qiáng)的借鑒意義。因此，本研究采用主題為《控制體重？從認(rèn)識卡路里開始》的教學(xué)微視頻作為學(xué)習(xí)材料。由于是面向廣大青年的運(yùn)動(dòng)健康類內(nèi)容，關(guān)注度較高，可有效激發(fā)被試學(xué)習(xí)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(dǎo)練習(xí)，由3位實(shí)驗(yàn)主試編制，編制結(jié)束后請某高校生命科學(xué)學(xué)院一位營養(yǎng)學(xué)專業(yè)教師修改后最終定稿。

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

為避免其他因素的影響，三種教學(xué)視頻除前嵌問題和反饋的設(shè)計(jì)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(yàn)測驗(yàn)

共13道題，包括4道判斷題（每題1分）、6道單項(xiàng)選擇題（每題1分）、1道多項(xiàng)選擇題和2個(gè)問答題（每題2分，答錯(cuò)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(jì)算方面等內(nèi)容。在測量評價(jià)方面，主試負(fù)責(zé)評價(jià)并對評分結(jié)果進(jìn)行分析，得分越高表明預(yù)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(xué)習(xí)測驗(yàn)

主要從知識的保持和遷移兩個(gè)水平對短時(shí)學(xué)習(xí)成績進(jìn)行考察，包括保持測驗(yàn)和遷移測驗(yàn)，涵蓋的知識點(diǎn)分別來自教學(xué)視頻中學(xué)習(xí)內(nèi)容。具體信息如下：

保持測驗(yàn)主要考察被試對教學(xué)視頻中的知識內(nèi)容的識記程度。圍繞教學(xué)視頻進(jìn)行選題設(shè)計(jì)，經(jīng)某高校一位營養(yǎng)學(xué)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(xiàng)選擇題（每題1分）和1道多項(xiàng)選擇題（每題2分，錯(cuò)選或漏選不得分）。在保持測試評價(jià)方面，得分越高說明對學(xué)習(xí)內(nèi)容的保持學(xué)習(xí)成績越好，相反則說明對學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握較差。測驗(yàn)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(yàn)主要考察被試將從教學(xué)視頻中學(xué)習(xí)到的內(nèi)容應(yīng)用到新情境中的能力。該測驗(yàn)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(dú)立評分，并取兩者平均值為最終測驗(yàn)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(shí)該測驗(yàn)具有較高的內(nèi)部一致性信度（Cronbach’s α = 0.77）。

3. 眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析

本研究從兩個(gè)方面考察視頻中嵌入問題與反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者注意分配的影響。第一，將與嵌入問題直接相關(guān)的教學(xué)視頻內(nèi)容作為興趣區(qū)，以興趣區(qū)的注視時(shí)間所占比例以及首次注視興趣區(qū)的時(shí)間，考察視頻中嵌入問題或問題反饋對學(xué)習(xí)者注意與問題直接相關(guān)的教學(xué)視頻內(nèi)容的影響。其中，興趣區(qū)的注視時(shí)間所占比例是指注視興趣區(qū)的時(shí)間占該畫面出現(xiàn)總時(shí)間的比例;興趣區(qū)內(nèi)首次注視到達(dá)時(shí)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(shí)間。第二，以學(xué)習(xí)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(jì)出注視教學(xué)視頻畫面的總時(shí)間，考察視頻中嵌入問題與問題反饋對學(xué)習(xí)者注意視頻畫面的影響?？傋⒁晻r(shí)間是指在整個(gè)視頻學(xué)習(xí)過程中被試注視視頻畫面所有時(shí)間的總和。

4. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與程序

本研究采用3×2的被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。自變量包括教學(xué)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(yàn)水平（低經(jīng)驗(yàn)和高經(jīng)驗(yàn)）。在武漢某高校的眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)自施測，被試進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室首先填寫個(gè)人基本信息和先前知識經(jīng)驗(yàn)測驗(yàn)，接著主試講解實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)流程，然后被試隨機(jī)分配觀看一種教學(xué)視頻。在觀看教學(xué)視頻之前，被試需要通過眼動(dòng)儀的9點(diǎn)校準(zhǔn)。通過校準(zhǔn)之后，被試開始觀看教學(xué)視頻，并被實(shí)時(shí)記錄眼球運(yùn)動(dòng)情況。學(xué)習(xí)結(jié)束后，被試填寫學(xué)習(xí)測驗(yàn)（保持測驗(yàn)和遷移測驗(yàn)）。實(shí)驗(yàn)約需要30分鐘。

五、結(jié)果分析

（一）學(xué)習(xí)者注意分配

為探究被試的先前知識經(jīng)驗(yàn)水平與不同教學(xué)視頻類型對學(xué)習(xí)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(xué)視頻所有內(nèi)容的注意（熱區(qū)圖如圖1所示）。各眼動(dòng)指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

1. 興趣區(qū)分析

為考察教學(xué)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(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，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(shí)間所占比例為因變量，進(jìn)行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應(yīng)顯著（F（2， 88）=9.96，p<.001，η2=0.19），被試類型主效應(yīng)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(yīng)不顯著（F（2， 88）=0.02，p>.05，η2<0.001）。對視頻類型主效應(yīng)進(jìn)行LSD事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被試在觀看前嵌問題且有反饋教學(xué)視頻中，對與問題相關(guān)內(nèi)容的注視時(shí)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(dá)時(shí)間為因變量，進(jìn)行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應(yīng)顯著（F（2， 88）=12.98，MSE=0.25，p<.001，η2=0.23），被試類型主效應(yīng)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(yīng)不顯著（F（2， 88）=0.44，MSE=0.25，p>.05，η2=0.01）。對視頻類型主效應(yīng)進(jìn)行LSD事后檢驗(yàn)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(xué)視頻中，首次注視與問題相關(guān)內(nèi)容的時(shí)間顯著短于觀看無嵌入問題的教學(xué)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(xué)視頻和前嵌問題有反饋教學(xué)視頻的兩組被試的首次注視到達(dá)時(shí)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(yàn)的學(xué)習(xí)者來說，教學(xué)視頻中嵌入問題能夠縮短首次注視到達(dá)的時(shí)間，提高對相關(guān)內(nèi)容的注意力，但教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)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(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，不支持假設(shè)①。

2.總注視時(shí)間分析

為考察教學(xué)視頻類型對被試注視整個(gè)教學(xué)視頻中所有學(xué)習(xí)內(nèi)容的影響，以及是否存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，以視頻類型和被試類型為自變量，以總注視時(shí)間為因變量，進(jìn)行兩因素方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應(yīng)邊緣顯著（F（2， 88）=2.65，MSE=0.03，p=.08，η2=0.06），被試類型主效應(yīng)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(yīng)不顯著（F（2， 88）=1.35，MSE=0.03，p>.05，η2=0.03）。對視頻類型主效應(yīng)進(jìn)行LSD事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被試在觀看前嵌問題無反饋教學(xué)視頻時(shí)，對所有相關(guān)內(nèi)容的總注視時(shí)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(xué)視頻類型對被試注視整個(gè)教學(xué)視頻的時(shí)間有一定影響，前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻能有效提高被試對所學(xué)習(xí)內(nèi)容的總注視時(shí)間，但教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者的總注視時(shí)間影響也不存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，不支持假設(shè)②。

（二）學(xué)習(xí)成績分析

本研究采用了保持測驗(yàn)和遷移測驗(yàn)兩種方式，分別考察教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對被試的學(xué)習(xí)成績的影響中是否存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。學(xué)習(xí)成績（保持和遷移）的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

1. 保持成績分析

為考察教學(xué)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(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，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(jìn)行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應(yīng)不顯著（F（2， 88）=2.12，p>.05，η2=0.05），被試類型主效應(yīng)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(yīng)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(yīng)進(jìn)一步簡單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)如圖2所示，對于低知識經(jīng)驗(yàn)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(xué)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(shí)，他們之間的保持成績沒有顯著差異。對于高知識經(jīng)驗(yàn)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(yàn)組觀看前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻時(shí)，保持學(xué)習(xí)效果顯著增加，說明前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻對于低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的保持學(xué)習(xí)效果能夠起到促進(jìn)作用，教學(xué)視頻前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對被試的保持成績的影響中存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，支持假設(shè)③。

2. 遷移成績分析

為考察教學(xué)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(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，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(jìn)行兩因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，視頻類型主效應(yīng)不顯著（F（2， 88）=0.40，p>.05），被試類型主效應(yīng)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(yīng)不顯著（F（2， 88）=1.40，p>.05）。被試類型主效應(yīng)說明，在三種視頻類型下高知識經(jīng)驗(yàn)者的遷移成績均高于低知識經(jīng)驗(yàn)者。結(jié)果表明，不同的教學(xué)視頻類型對高低知識經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)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(xué)視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計(jì)對不同先前知識經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者視覺注意和學(xué)習(xí)成績的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績的影響存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。具體表現(xiàn)為，低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者觀看前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻保持成績最好，但高經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者無此差異。這說明，前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻能夠提高學(xué)習(xí)成績，但這存在一個(gè)邊界條件，即對低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者有效，對高知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者無效。

（一）教學(xué)視頻中前嵌問題和反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)具有正向影響

研究發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中前嵌問題無反饋不僅可以有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，同時(shí)還能夠提高他們的學(xué)習(xí)成績;教學(xué)視頻中前嵌問題有反饋僅能提高學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)成績。這一結(jié)果符合認(rèn)知沖突理論和相關(guān)研究結(jié)果。在教學(xué)視頻中前嵌問題但不提供反饋時(shí)有利于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，是由于這種交互形式提高了他們對整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的注意程度;在教學(xué)視頻中前嵌問題且提供反饋時(shí)，之所以不能提高學(xué)習(xí)成績，是因?yàn)檫@種交互形式僅提高了學(xué)習(xí)者對前嵌問題相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容的注意，并沒有提高對教學(xué)視頻中所有知識內(nèi)容的注意。依據(jù)認(rèn)知沖突理論，在視頻學(xué)習(xí)之前設(shè)置問題情境，當(dāng)原有知識與新知識、新情境不相符時(shí)，能夠引發(fā)學(xué)習(xí)者認(rèn)知沖突，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使得他們積極投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，利用原有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)組織和整合現(xiàn)有學(xué)習(xí)材料，最終實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)（Rahim， et al.， 2015; 袁啟林， 2015）。

此外，教學(xué)視頻中前嵌問題無論是否提供反饋，均能作為線索，減少學(xué)習(xí)者對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容首次注視到達(dá)時(shí)間，說明前嵌問題能提高學(xué)習(xí)者對相應(yīng)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(dòng)作等）不同的是，其他常見的線索只能提高學(xué)習(xí)者對被提示的內(nèi)容的注意（王福興， 等， 2013; 謝和平， 等， 2016），而當(dāng)教學(xué)視頻中前嵌問題，但不向?qū)W習(xí)者提供答案反饋時(shí)，不僅能提高對相關(guān)內(nèi)容的注意程度，同時(shí)還能夠提高對整個(gè)教學(xué)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(xué)設(shè)計(jì)對注意引導(dǎo)的作用優(yōu)于其他常規(guī)線索。與教學(xué)視頻無嵌問題相比，前嵌問題在引起學(xué)習(xí)者視覺注意的同時(shí)也會(huì)激發(fā)學(xué)習(xí)者思維活動(dòng)的改變，使其接受問題信息時(shí)主動(dòng)啟動(dòng)加工編碼程序，完成對問題的主動(dòng)建構(gòu)，實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)。這些結(jié)果補(bǔ)充了以往教學(xué)視頻中前嵌問題影響學(xué)習(xí)的機(jī)制研究。

（二）教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績的影響存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)

研究還發(fā)現(xiàn)，教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋的設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績的影響中存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。具體而言，對于低知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者來說，在觀看前嵌問題無反饋的教學(xué)視頻時(shí)取得了更好的學(xué)習(xí)成績，但有一定知識經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)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(yàn)水平的學(xué)習(xí)者與高知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中采用的認(rèn)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(yàn)水平的學(xué)習(xí)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(rèn)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(dāng)教學(xué)視頻中前嵌問題時(shí)，減少了低知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者不必要的視覺搜索，降低了他們的外部認(rèn)知負(fù)荷，使得他們釋放出更多的認(rèn)知資源用于知識信息的整合，從而提高了他們的學(xué)習(xí)成績。

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

需要指出的是，教學(xué)視頻中前嵌問題與反饋設(shè)計(jì)對學(xué)習(xí)者的視覺注意的影響并不存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，即前嵌問題提高了所有學(xué)習(xí)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(shí)提高了他們對整個(gè)教學(xué)視頻的注意程度。結(jié)合學(xué)習(xí)成績來看，盡管視頻中前嵌問題可以提高所有學(xué)習(xí)者對相關(guān)內(nèi)容的注意，卻只提高了低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。由此推測，對于高知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者，盡管沒有分配過多的注意力于教學(xué)內(nèi)容，也能取得較好的學(xué)習(xí)成績。這些結(jié)果暗示，在教學(xué)視頻學(xué)習(xí)過程中影響低知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者與高知識經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)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(xué)視頻中前嵌問題無反饋不僅可以提高學(xué)習(xí)者對所學(xué)內(nèi)容的注意力，還能提升低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，但不能提升高知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績。這意味著：在教學(xué)視頻中前嵌問題無反饋，對學(xué)習(xí)者的注意影響不存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，但對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績的影響存在經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。相關(guān)研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，如Arslan-Ari（2018）的研究就證實(shí)，低知識經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者受益于有教學(xué)線索的視頻且視頻中的線索會(huì)吸引學(xué)習(xí)者的注意力，而對于高知識經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者來說有無視覺線索對其并無影響;Pi等人（2017）進(jìn)行的研究也表明，線索的設(shè)置能有效幫助學(xué)習(xí)者將有限的注意力投入到關(guān)鍵或重點(diǎn)信息材料的加工;還有學(xué)者證實(shí)，嵌入問題的反饋機(jī)制對學(xué)習(xí)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(yīng)了本研究獲得的結(jié)論?；诖耍梢詫虒W(xué)視頻的設(shè)計(jì)給出以下建議。

（一）有效創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)視頻學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣與潛能

本研究結(jié)論可以直接用于指導(dǎo)教學(xué)視頻的交互設(shè)計(jì)，即在教學(xué)視頻中嵌入一些有意義的問題，有助于提高學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的注意力，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。具體來說，在教學(xué)視頻中嵌入有意義的問題，可以以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)植入與所學(xué)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(xué)習(xí)者的注意力水平，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，保持學(xué)習(xí)投入度（Choi & Johnson， 2005）。此外，還可以考慮引入具身認(rèn)知理論，在教學(xué)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(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和境脈化的學(xué)習(xí)支架，以利于學(xué)習(xí)者注意力的保持，促進(jìn)學(xué)習(xí)的遷移（Hung， et al.， 2018）。這些做法，也可用于課堂教學(xué)實(shí)踐，指導(dǎo)教師有效利用視頻資源開展線上教學(xué)活動(dòng)，即教師在播放相關(guān)視頻資源之前，通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的問題情境來集中學(xué)習(xí)者的注意力，使學(xué)習(xí)者帶著問題學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。值得提出的是，在創(chuàng)設(shè)問題情境時(shí)要注重問題設(shè)計(jì)的劣構(gòu)化，要設(shè)計(jì)沒有標(biāo)準(zhǔn)答案、存在多種解決方法的開放式問題。

（二）分類設(shè)計(jì)前嵌問題，提升不同層次學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績效

本研究中發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)表明，對于低知識經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者來說，在學(xué)習(xí)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(xué)策略能夠有效提升其學(xué)習(xí)成績。Khacharem等人（2015）的研究也表明，使教學(xué)設(shè)計(jì)的干預(yù)措施與學(xué)習(xí)者既有知識經(jīng)驗(yàn)水平相匹配是有效教學(xué)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(jì)對于低知識經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者更有益。具體來說，對于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較低的學(xué)習(xí)者，可在教學(xué)視頻前通過多種方式嵌入相關(guān)問題，有效引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)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(biāo)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(jìn)行切片（Spanjers， et al.， 2011），可有效提升低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。對于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較高的學(xué)習(xí)者，則不需要在教學(xué)視頻前嵌相關(guān)問題和反饋，而應(yīng)采取其他措施，以適應(yīng)其自上而下的認(rèn)知加工方式，提高學(xué)習(xí)效果。

本研究發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中設(shè)置前嵌問題但不反饋能夠有效提高學(xué)習(xí)者的視覺搜索效率和學(xué)習(xí)成績，但仍有諸多問題有待進(jìn)一步研究和驗(yàn)證，如教學(xué)視頻中前嵌問題對學(xué)習(xí)遷移效果的影響中未發(fā)生經(jīng)驗(yàn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)的深層次原因，研究樣本較小以及性別差異較大可能會(huì)影響應(yīng)用推廣的范圍等。未來可以考慮在線上教學(xué)中加以應(yīng)用檢驗(yàn)，還可以采用腦電技術(shù)深入驗(yàn)證研究結(jié)論的客觀性，進(jìn)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(xué)人工智能教育學(xué)部國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心（430079）。

楊九民，博士，教授，博士生導(dǎo)師，本文通訊作者，華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部（430079）。

皮忠玲，博士，特聘研究員，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（710062）。

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

責(zé)任編輯 韓世梅