杜雪嬌 閆志明 林洪新 李孔琳

動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源何以有效？*——基于75項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究的元分析

杜雪嬌 閆志明 林洪新[通訊作者]李孔琳

（魯東大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025）

動(dòng)態(tài)可視化作為一種重要的數(shù)字教育資源呈現(xiàn)形式，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供所學(xué)內(nèi)容隨時(shí)間變化的直觀外部表征。然而，動(dòng)態(tài)可視化是否比靜態(tài)可視化更能提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果仍然存在爭(zhēng)議。對(duì)此，文章采用元分析方法，圍繞“動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源何以有效？”的問(wèn)題，對(duì)75項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了整體效應(yīng)分析和調(diào)節(jié)效應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)：動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化整體上更具優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，能取得更好的學(xué)習(xí)效果，且動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)受學(xué)習(xí)者學(xué)段、學(xué)習(xí)內(nèi)容元素交互性與可操作性、學(xué)習(xí)材料線索和學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)間壓力的影響。在此基礎(chǔ)上，文章針對(duì)動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源設(shè)計(jì)與應(yīng)用的優(yōu)化提出了建議，以期助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

動(dòng)態(tài)可視化；靜態(tài)可視化；數(shù)字教育資源；學(xué)習(xí)效果；元分析

動(dòng)態(tài)可視化（Dynamic Visualizations）是教育數(shù)字化的重要資源，完善動(dòng)態(tài)可視化設(shè)計(jì)、推進(jìn)動(dòng)態(tài)可視化深度融入教學(xué)可助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在教育科學(xué)領(lǐng)域，動(dòng)態(tài)可視化是指采用動(dòng)畫(huà)或視頻等方式對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行處理之后所形成的連續(xù)動(dòng)態(tài)影像[1]，可為學(xué)習(xí)者提供相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容隨時(shí)間連續(xù)變化的直觀外部表征[2]。與之對(duì)應(yīng)的概念是“靜態(tài)可視化”，其通常以靜態(tài)畫(huà)面的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。當(dāng)前，動(dòng)態(tài)可視化與靜態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果研究主要存在三種觀點(diǎn)：動(dòng)態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果優(yōu)于靜態(tài)可視化（下文將這種現(xiàn)象稱為“動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)”）[3][4]、動(dòng)態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果與靜態(tài)可視化沒(méi)有差異[5]、靜態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果優(yōu)于動(dòng)態(tài)可視化[6]。除了觀點(diǎn)不一，動(dòng)態(tài)可視化的相關(guān)研究成果與其在教學(xué)實(shí)踐中的設(shè)計(jì)應(yīng)用也還存在脫節(jié)的現(xiàn)象。對(duì)此，本研究構(gòu)建檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視化有效性的理論框架，并納入國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行元分析，重點(diǎn)探討以下問(wèn)題：動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化是否有效？動(dòng)態(tài)可視化對(duì)哪些學(xué)習(xí)者更有效？哪些學(xué)習(xí)內(nèi)容更適宜于通過(guò)動(dòng)態(tài)可視化呈現(xiàn)？如何設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)可視化的學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)過(guò)程，以最大程度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)效應(yīng)？

一 理論框架與調(diào)節(jié)變量

1 檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視化有效性的理論框架設(shè)計(jì)

多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論和認(rèn)知情感理論是支撐動(dòng)態(tài)可視化研究的重要理論。其中，多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行心理構(gòu)建的過(guò)程，該過(guò)程需要消耗認(rèn)知資源，如果認(rèn)知加工所需的認(rèn)知資源超過(guò)學(xué)習(xí)者擁有的認(rèn)知資源總量，就會(huì)阻礙學(xué)習(xí)。因此，某種呈現(xiàn)形式有效性的發(fā)揮往往存在一定的適宜條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn)[7]，如可能僅針對(duì)特定的學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容；只有通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)過(guò)程的合理設(shè)計(jì)，才能減少所需的認(rèn)知資源，從而發(fā)揮其有效性。多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知情感理論也表示，上述適宜條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn)影響學(xué)習(xí)情緒與動(dòng)機(jī)，而學(xué)習(xí)情緒和動(dòng)機(jī)通過(guò)調(diào)控認(rèn)知加工也會(huì)影響學(xué)習(xí)效果[8]。依托這兩個(gè)理論，本研究構(gòu)建了檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視化有效性的理論框架，如圖1所示。圖1顯示，動(dòng)態(tài)可視化的有效性受其適宜條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn)兩方面的制約。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于那些適宜的學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)內(nèi)容，借助設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)過(guò)程，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)可視化降低所需認(rèn)知資源、激發(fā)積極情緒、提高學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)，發(fā)揮動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)；而對(duì)于那些不適宜的學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)內(nèi)容，或者當(dāng)學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)過(guò)程設(shè)計(jì)不合理時(shí)，動(dòng)態(tài)可視化反而會(huì)增加所需認(rèn)知資源、激發(fā)消極情緒、降低學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而阻礙學(xué)習(xí)，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)消失，甚至發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

圖1 檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視化有效性的理論框架

2 影響動(dòng)態(tài)可視化有效性的調(diào)節(jié)變量選取

基于檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)可視化有效性的理論框架，梳理和分析以往動(dòng)態(tài)可視化與靜態(tài)可視化的對(duì)比研究成果，可以發(fā)現(xiàn)：這些研究在學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)材料、學(xué)習(xí)過(guò)程四個(gè)要素的部分特征上存在差異，這些特征可作為影響動(dòng)態(tài)可視化有效性的重要調(diào)節(jié)變量。

（1）學(xué)習(xí)者特征：文化背景和學(xué)段

以往研究關(guān)于學(xué)習(xí)者的差異主要集中在文化背景和學(xué)段上：①不同文化背景下學(xué)習(xí)者的思維模式、學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主學(xué)習(xí)偏好可能不同[9]，對(duì)動(dòng)態(tài)可視化的喜好和依賴程度也存在差異，可能會(huì)影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)。②Wong等[10]以小學(xué)生為被試發(fā)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，而Mayer等[11]以大學(xué)生為被試并未發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)——這可能是因?yàn)椴煌瑢W(xué)段的學(xué)生在生理和認(rèn)知上存在差異，導(dǎo)致其對(duì)動(dòng)態(tài)可視化與靜態(tài)可視化的興趣、態(tài)度、認(rèn)知加工均有不同，最終影響學(xué)習(xí)效果。由此推測(cè)，文化背景和學(xué)段是影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的重要調(diào)節(jié)變量。

（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容特征：所屬學(xué)科、元素交互性和可操作性

以往研究所選取的學(xué)習(xí)內(nèi)容也有較大差異，主要體現(xiàn)在所屬學(xué)科、元素交互性和可操作性上：①不同研究者選取了不同學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容[12][13]。相較于語(yǔ)文、數(shù)學(xué)學(xué)科，物理、生物、化學(xué)等學(xué)科通常包含大量隨時(shí)間和空間演變的學(xué)習(xí)內(nèi)容，其動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)可能更大。②不同研究者選取的學(xué)習(xí)內(nèi)容在元素交互性上存在差異。所謂“元素交互性”，是指?jìng)€(gè)體學(xué)習(xí)某一內(nèi)容時(shí)在工作記憶中需同時(shí)加工的元素之間的交互作用程度[14]。有些學(xué)習(xí)內(nèi)容包含的各部分元素是同時(shí)發(fā)生變化的，且需要協(xié)同作用，屬于高元素交互性內(nèi)容，如滑輪系統(tǒng)中幾個(gè)滑輪的運(yùn)轉(zhuǎn)原理[15]；而有些學(xué)習(xí)內(nèi)容包含的各部分元素是按時(shí)間順序相繼發(fā)生變化的，元素間交互作用較少，學(xué)習(xí)者可以逐一加工，屬于低元素交互性內(nèi)容，如閃電形成過(guò)程[16]。當(dāng)學(xué)習(xí)高元素交互性內(nèi)容時(shí)，由于動(dòng)態(tài)可視化中的畫(huà)面轉(zhuǎn)瞬即逝，學(xué)習(xí)者在某一時(shí)間點(diǎn)較難同時(shí)感知并加工所有的變化元素，故動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)可能會(huì)受到制約。③不同研究者選取的學(xué)習(xí)內(nèi)容在可操作性上也存在差異。所謂“可操作性”，是指客體所具有的可以使用手或身體進(jìn)行操作的屬性[17]。以往研究顯示，在諸如打結(jié)、解迷津環(huán)等可操作性內(nèi)容上動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)往往更大[18]；而在諸如解決概率問(wèn)題、記憶抽象符號(hào)序列等不可操作性內(nèi)容上動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)往往較小，甚至消失[19]，故可操作性會(huì)影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)。綜上可以推測(cè)，所屬學(xué)科、元素交互性和可操作性是值得探討的調(diào)節(jié)變量。

（3）學(xué)習(xí)材料特征：線索和可控性

以往研究在學(xué)習(xí)材料上的差異主要涉及線索和可控性：①有些研究添加了線索[20]，而有些研究并未添加線索[21]。線索是指能夠吸引注意力的非學(xué)習(xí)內(nèi)容性信息，如箭頭等[22]。線索對(duì)動(dòng)態(tài)可視化和靜態(tài)可視化的促進(jìn)作用往往不同，進(jìn)而可能影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)。②以往研究在可控性上也各不相同。例如，Yang等[23]的研究中學(xué)習(xí)者可進(jìn)行播放、下一步、暫停、快進(jìn)、快退控制，即完全可控；Sanchez等[24]的研究中學(xué)習(xí)者可進(jìn)行播放、下一步和暫?？刂疲床糠挚煽?；Rekik等[25]的研究中學(xué)習(xí)者可進(jìn)行播放和下一步控制，即輕度可控；而Mayer等[26]的研究中學(xué)習(xí)材料完全由實(shí)驗(yàn)者控制，即不可控。前三種可控的條件可以緩解動(dòng)態(tài)可視化中的信息瞬時(shí)性問(wèn)題，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。由此推測(cè)，線索和可控性是重要的調(diào)節(jié)變量。

（4）學(xué)習(xí)過(guò)程特征：時(shí)間壓力

以往研究在學(xué)習(xí)過(guò)程上的差異集中在時(shí)間壓力上。有的研究要求學(xué)習(xí)者在有限時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)任務(wù)[27]，即有時(shí)間壓力；有的研究并未對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行限制或設(shè)置了較長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間[28]，即無(wú)時(shí)間壓力。動(dòng)態(tài)可視化提供了所學(xué)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)外部表征，學(xué)習(xí)者可直接“讀取”這些表征，即使有時(shí)間壓力，也可快速構(gòu)建出相應(yīng)的心理表征；而靜態(tài)可視化僅提供相關(guān)靜態(tài)畫(huà)面，學(xué)習(xí)者往往需要更多的時(shí)間進(jìn)行推測(cè)。由此推測(cè)，時(shí)間壓力也是影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的調(diào)節(jié)變量。

二 研究設(shè)計(jì)

1 文獻(xiàn)檢索與篩選

本研究的中文文獻(xiàn)以“動(dòng)態(tài)可視化”或“靜態(tài)可視化”或“視頻”或“動(dòng)畫(huà)”或“靜態(tài)圖”為關(guān)鍵詞，數(shù)據(jù)來(lái)源于知網(wǎng)、維普和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)；英文文獻(xiàn)則以“Dynamic Visualization”或“Static Visualization”或“Video”或“Animation”或“Static Picture”為關(guān)鍵詞，數(shù)據(jù)來(lái)源于PsycINFO、ERIC、Taylor & Francis、Science Direct和ProQuest數(shù)據(jù)庫(kù)。為避免遺漏，本研究采用文獻(xiàn)回溯法進(jìn)一步檢索相關(guān)文獻(xiàn)，并使用Google Scholar和百度學(xué)術(shù)補(bǔ)查遺漏文獻(xiàn)。梳理以往研究，本研究發(fā)現(xiàn)Rieber[29]于1989年首次比較了動(dòng)態(tài)可視化與靜態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果，故本研究文獻(xiàn)檢索的時(shí)間范圍設(shè)為1989年1月至2022年12月，共檢索到中英文文獻(xiàn)1001篇。

圖2 文獻(xiàn)篩選流程

結(jié)合研究需要與元分析要求，本研究按照以下標(biāo)準(zhǔn)篩選檢索到的文獻(xiàn)：①應(yīng)為實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，排除非實(shí)驗(yàn)研究；②應(yīng)為對(duì)比動(dòng)態(tài)可視化和靜態(tài)可視化學(xué)習(xí)效果的研究，排除無(wú)靜態(tài)可視化對(duì)照組的研究；③動(dòng)態(tài)可視化應(yīng)為解釋學(xué)習(xí)內(nèi)容的連續(xù)動(dòng)態(tài)影像，排除僅起裝飾或吸引注意作用的研究和僅逐步呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的研究；④靜態(tài)可視化應(yīng)為靜態(tài)畫(huà)面，排除僅為文本的研究；⑤研究分析應(yīng)包含學(xué)習(xí)后的測(cè)驗(yàn)成績(jī)，且包含用于生成元分析效應(yīng)量所需的完整數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)篩選流程具體如圖2所示，其中n代表文獻(xiàn)數(shù)量，k代表獨(dú)立效應(yīng)量數(shù)量。最終，納入元分析的共有75篇文獻(xiàn)，生成110個(gè)獨(dú)立效應(yīng)量。

2 文獻(xiàn)編碼

本研究將納入元分析的75篇文獻(xiàn)按調(diào)節(jié)變量逐條進(jìn)行編碼，具體情況如表1所示。為保證可靠性，編碼由兩位經(jīng)過(guò)元分析編碼標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)的研究者分別進(jìn)行，結(jié)果顯示一致性系數(shù)Kappa值為0.95，說(shuō)明編碼具有較高的一致性；對(duì)于編碼的分歧之處，由兩位研究者協(xié)商解決。

表1 編碼情況

理論框架中的要素調(diào)節(jié)變量編碼類別 適宜條件學(xué)習(xí)者文化背景國(guó)內(nèi)、國(guó)外 學(xué)段小學(xué)、初中、高中、大學(xué) 學(xué)習(xí)內(nèi)容所屬學(xué)科語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理、其他 元素交互性低元素交互性、高元素交互性 可操作性可操作性、不可操作性 設(shè)計(jì)要點(diǎn)學(xué)習(xí)材料線索有線索、無(wú)線索 可控性完全可控、部分可控、輕度可控、不可控 學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)間壓力有時(shí)間壓力、無(wú)時(shí)間壓力

3 分析工具與效應(yīng)量計(jì)算

本研究將動(dòng)態(tài)可視化組設(shè)為實(shí)驗(yàn)組、靜態(tài)可視化組設(shè)為控制組，以測(cè)驗(yàn)成績(jī)?yōu)榻Y(jié)果變量，采用CMA 3.0進(jìn)行元分析。本研究選擇Hedges’s g為效應(yīng)量指標(biāo)，計(jì)算效應(yīng)量g值，并從整體效應(yīng)和調(diào)節(jié)效應(yīng)兩個(gè)方面進(jìn)行結(jié)果分析。為避免單篇文獻(xiàn)生成過(guò)多效應(yīng)量、占用權(quán)重過(guò)高，引起結(jié)果偏差，本研究參考謝和平等[30]的效應(yīng)量合并方式對(duì)包含多種條件的文獻(xiàn)進(jìn)行合并處理：如果一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)報(bào)告多種條件下的學(xué)習(xí)效果，且這些條件不是本研究關(guān)注的調(diào)節(jié)變量，就將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)效應(yīng)量；同時(shí)，為保證效應(yīng)量間的獨(dú)立性，如果一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告了同一樣本的多項(xiàng)測(cè)驗(yàn)結(jié)果，就采用CMA 3.0將多項(xiàng)測(cè)驗(yàn)結(jié)果的效應(yīng)量合并后納入元分析。

圖3 發(fā)表偏差檢驗(yàn)漏斗圖

4 發(fā)表偏差檢驗(yàn)

發(fā)表偏差檢驗(yàn)漏斗圖如圖3所示，可以看出：樣本文獻(xiàn)的效應(yīng)值基本在合并效應(yīng)值對(duì)稱軸兩側(cè)對(duì)稱分布，初步顯示樣本數(shù)據(jù)不存在發(fā)表偏差。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，失安全系數(shù)為3767，遠(yuǎn)大于臨界值5k+10；Egger線性回歸檢驗(yàn)的截距為0.08，接近0；95% CI為[-1.14, 1.31]，包含0；值為0.893，不顯著。上述數(shù)據(jù)表明，樣本數(shù)據(jù)存在發(fā)表偏差的可能性較小，比較有效可靠。

三 研究分析

1 整體效應(yīng)分析

本研究依據(jù)Borenstein等[31]提出的模型選擇標(biāo)準(zhǔn)和異質(zhì)性檢驗(yàn)中的Q檢驗(yàn)、I2檢驗(yàn)，來(lái)確定研究分析所采用的模型——如果效應(yīng)量異質(zhì)性顯著且程度較高，就選擇隨機(jī)效應(yīng)模型。Q檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Q=616.35，df=109，＜0.001；I2檢驗(yàn)結(jié)果顯示，I2=82.87%。這表明效應(yīng)量異質(zhì)性顯著且程度較高，故本研究選用隨機(jī)效應(yīng)模型。本研究采用隨機(jī)效應(yīng)模型評(píng)估動(dòng)態(tài)可視化對(duì)測(cè)驗(yàn)成績(jī)的影響，結(jié)果顯示：合并效應(yīng)值g=0.29，為小效應(yīng)量[32]；＜0.001，動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著。也就是說(shuō)，動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化整體上更具優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，且這種優(yōu)勢(shì)效應(yīng)具有一定的普遍性和穩(wěn)定性，其原因主要在于：①動(dòng)態(tài)可視化能直觀地在視覺(jué)上呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容元素間的動(dòng)態(tài)變化關(guān)系，為學(xué)習(xí)者提供所學(xué)內(nèi)容隨時(shí)間變化的外部表征[33]，進(jìn)而促進(jìn)他們更好地構(gòu)建內(nèi)部心理表征。②動(dòng)態(tài)可視化能直觀地展示學(xué)習(xí)內(nèi)容的細(xì)微變化[34]，有效避免了學(xué)習(xí)者因難以想象出這些細(xì)微變化而產(chǎn)生的困擾和錯(cuò)誤理解。因此相較于靜態(tài)可視化，動(dòng)態(tài)可視化的認(rèn)知加工所需資源更少，更能激發(fā)學(xué)習(xí)者的積極情緒并提高其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而取得更好的學(xué)習(xí)效果。

2 調(diào)節(jié)效應(yīng)分析

（1）學(xué)習(xí)者特征

學(xué)習(xí)者文化背景和學(xué)段的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示，具體分析如下：

表2 學(xué)習(xí)者文化背景和學(xué)段的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

調(diào)節(jié)變量類別效應(yīng)數(shù)效應(yīng)值（g）95%置信區(qū)間漸進(jìn)組間效應(yīng) 下限上限Z值p值 文化背景國(guó)內(nèi)160.22-0.020.461.830.068QB=0.36p=0.549 國(guó)外940.300.180.434.47＜0.001 學(xué)段小學(xué)90.540.230.853.440.001QB=8.54p=0.036 初中140.530.330.735.12＜0.001 高中100.410.160.653.200.001 大學(xué)770.200.050.352.600.008

①文化背景的調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著（QB=0.36，=0.549）。雖然國(guó)內(nèi)、國(guó)外不同文化背景下學(xué)習(xí)者的思維模式、學(xué)習(xí)習(xí)慣等存在差異，但這些差異對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的影響較弱，導(dǎo)致其調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著?？梢?jiàn)，動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)具有跨文化一致性，這方面的國(guó)外研究結(jié)論也適用于國(guó)內(nèi)。值得注意的是，本研究包含的國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)者樣本量較少，未來(lái)應(yīng)在借鑒國(guó)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，深入調(diào)查我國(guó)不同地區(qū)、學(xué)校面臨的普遍性和突出性問(wèn)題，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)可視化的本土化研究。

②學(xué)段的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著（QB=8.54，=0.036）。進(jìn)一步檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小學(xué)（g=0.54）和初中（g=0.53）的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于大學(xué)（g=0.20），其他學(xué)段間的差異均不顯著。究其原因，主要在于具體形象思維是小學(xué)生、初中生的主要思維形式，而動(dòng)態(tài)可視化具有生動(dòng)形象性，更能激發(fā)他們的積極情緒、提高其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣；另外，小學(xué)生、初中生的空間想象能力和抽象邏輯思維尚不完善，僅通過(guò)靜態(tài)可視化可能難以理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，因此動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)更大。而大學(xué)生的演繹推理和空間想象能力較強(qiáng)，抽象邏輯思維比較完善、自主學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)[35]，他們更關(guān)注知識(shí)本身，僅通過(guò)靜態(tài)可視化也能理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，因此動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)相對(duì)更小。

（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容特征

學(xué)習(xí)內(nèi)容所屬學(xué)科、元素交互性與可操作性的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，具體分析如下：

表3 學(xué)習(xí)內(nèi)容所屬學(xué)科、元素交互性與可操作性的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

調(diào)節(jié)變量類別效應(yīng)數(shù)效應(yīng)值（g）95%置信區(qū)間漸進(jìn)組間效應(yīng) 下限上限Z值p值 所屬學(xué)科語(yǔ)文40.18-0.380.750.640.521QB=5.34p=0.500 數(shù)學(xué)40.14-0.190.470.830.409 物理220.210.030.402.220.027 化學(xué)100.15-0.490.790.470.636 生物320.380.220.544.67＜0.001 地理50.08-0.220.370.510.610 其他330.370.130.622.970.003 元素交互性低元素交互性920.370.270.486.96＜0.001QB=7.12p=0.008 高元素交互性18-0.15-0.520.22-0.800.423 可操作性可操作性210.620.230.924.13＜0.001QB=6.18p=0.013 不可操作性890.220.100.343.65＜0.001

①所屬學(xué)科的調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著（QB=5.34，=0.500）。所屬學(xué)科不影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，可能是因?yàn)椴徽搶儆诤畏N學(xué)科，大部分動(dòng)態(tài)可視化和靜態(tài)可視化對(duì)比研究所選取的學(xué)習(xí)內(nèi)容均包含隨時(shí)間或空間演變的內(nèi)容，需要學(xué)習(xí)者從時(shí)間、空間或邏輯等維度進(jìn)行整合，才能建立起相應(yīng)的心理表征。而動(dòng)態(tài)可視化可直接為學(xué)生提供用以構(gòu)建這一心理表征的外部模型，對(duì)這部分學(xué)習(xí)內(nèi)容有一定促進(jìn)作用。此外，本研究中部分學(xué)科包含的樣本量較少，學(xué)習(xí)內(nèi)容較為集中，或許不足以反映該學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容的本質(zhì)特征。綜上，所屬學(xué)科對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)并沒(méi)有顯著影響。

②元素交互性的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著（QB=7.12，=0.008），低元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于高元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容（0.37＞-0.15）。究其原因，在于動(dòng)態(tài)可視化的信息具有瞬時(shí)性的特點(diǎn)，當(dāng)采用動(dòng)態(tài)可視化呈現(xiàn)高元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，學(xué)習(xí)者必須同時(shí)感知這些同步變化的高交互性信息元素，并理解不同元素之間的協(xié)同變化關(guān)系，這需要消耗大量的認(rèn)知資源，致使學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷過(guò)高、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)較低，因而學(xué)習(xí)效果較差；而靜態(tài)可視化的信息具有持續(xù)性的特點(diǎn)，當(dāng)采用靜態(tài)可視化呈現(xiàn)高元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，學(xué)習(xí)者可以先逐一觀察這些同步變化的信息元素，再進(jìn)一步理解這些元素之間的協(xié)同變化關(guān)系，學(xué)習(xí)效果往往較好，因此在高元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容上，動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化并無(wú)優(yōu)勢(shì)。相反，在低元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容上，由于各個(gè)信息元素的變化是相繼發(fā)生的，即使是動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)者也能逐一觀察這些相繼變化的元素，進(jìn)而理解所學(xué)內(nèi)容，因此低元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著。

③可操作性的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著（QB=6.18，=0.013），可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于不可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容（0.62＞0.22）?？刹僮餍詫W(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)可視化往往涉及手和身體的可操作性動(dòng)作，觀察這些動(dòng)作可以激活學(xué)習(xí)者大腦中的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，幫助他們通過(guò)觀察和模仿進(jìn)行學(xué)習(xí)[36]。而根據(jù)具身認(rèn)知理論的觀點(diǎn)，這些動(dòng)作賦予了所學(xué)內(nèi)容以額外的身體運(yùn)動(dòng)表征，將原本抽象的認(rèn)知過(guò)程建立在個(gè)體與外界環(huán)境有目的交互的基礎(chǔ)上[37]。另外，這些動(dòng)作可以將學(xué)習(xí)者的注意力吸引到關(guān)鍵內(nèi)容上，促進(jìn)他們對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)先認(rèn)知加工。綜上，與不可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容相比，可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)更大。

（3）學(xué)習(xí)材料特征

學(xué)習(xí)材料線索和可控性的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示，具體分析如下：

表4 學(xué)習(xí)材料線索和可控性的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

調(diào)節(jié)變量類別效應(yīng)數(shù)效應(yīng)值（g）95%置信區(qū)間漸進(jìn)組間效應(yīng) 下限上限Z值p值 線索有線索480.11-0.080.301.110.265QB=7.73p=0.005 無(wú)線索620.430.310.566.79＜0.001 可控性完全可控190.21-0.020.431.800.072QB=3.34p=0.342 部分可控140.19-0.030.411.670.094 輕度可控160.15-0.280.590.700.486 不可控610.380.240.535.24＜0.001

①線索的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著（QB=7.73，=0.005），無(wú)線索的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于有線索（0.43＞0.11）。究其原因，主要在于以往研究采用的線索多為吸引注意力的視覺(jué)線索，可以提高學(xué)習(xí)者對(duì)靜態(tài)可視化中關(guān)鍵元素的注意。但是，動(dòng)態(tài)可視化中動(dòng)態(tài)變化的元素本身就具有較強(qiáng)的視覺(jué)凸顯性，已經(jīng)起到了視覺(jué)上吸引注意力的作用，且由于動(dòng)態(tài)信息轉(zhuǎn)瞬即逝，學(xué)習(xí)者在加工動(dòng)態(tài)可視化材料時(shí)對(duì)視覺(jué)通道資源的依賴性較強(qiáng)[38]，而添加這類線索可能會(huì)與學(xué)習(xí)內(nèi)容競(jìng)爭(zhēng)視覺(jué)通道認(rèn)知資源[39]，故添加這類線索對(duì)動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用相對(duì)較小。除了吸引注意力的視覺(jué)線索，以往研究還多采用標(biāo)示方向的線索，可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容運(yùn)動(dòng)或變化的方向。靜態(tài)可視化較難呈現(xiàn)上述信息，添加這類線索可以提升其學(xué)習(xí)效果；但動(dòng)態(tài)可視化本身較好地呈現(xiàn)了這些信息，添加這類線索反而畫(huà)蛇添足，故添加這類線索對(duì)動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用相對(duì)較小。綜上，相較于有線索，無(wú)線索的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)更大。

②可控性的調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著（QB=3.34，=0.342）。可控性不影響動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，這可能是因?yàn)椋阂环矫妫谕耆煽?、部分可控、輕度可控這三種情況下，學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)自己的理解情況調(diào)整信息的呈現(xiàn)狀態(tài)，這可以提高他們的積極主動(dòng)性，解決動(dòng)態(tài)可視化的信息瞬時(shí)性問(wèn)題；但另一方面，控制任務(wù)本身會(huì)分散學(xué)習(xí)者的注意力，消耗一定的認(rèn)知資源[40]，且學(xué)習(xí)者往往不能準(zhǔn)確監(jiān)控和判斷自己的學(xué)習(xí)情況，這會(huì)導(dǎo)致他們過(guò)多或過(guò)少地進(jìn)行相關(guān)控制[41]，從而錯(cuò)過(guò)一些關(guān)鍵信息，影響動(dòng)態(tài)可視化信息的完整性和流暢性。因此，可控性有利有弊，需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)控制方式。值得一提的是，未來(lái)研究需要驗(yàn)證可控性與其他變量（如學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知監(jiān)控能力）的交互作用，并探討學(xué)習(xí)者進(jìn)行控制操作的頻率與學(xué)習(xí)效果的關(guān)系、控制操作對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和注意力分配的影響等問(wèn)題，以進(jìn)一步解釋該結(jié)果。

（4）學(xué)習(xí)過(guò)程特征

學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)間壓力的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示，具體分析如下：時(shí)間壓力的調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著（QB=5.05，=0.025），有時(shí)間壓力的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)大于無(wú)時(shí)間壓力（0.43＞0.17）。這可能是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者可以根據(jù)動(dòng)態(tài)可視化提供的動(dòng)態(tài)外部表征，快速構(gòu)建出相應(yīng)的內(nèi)部心理表征，學(xué)習(xí)效率較高；而學(xué)習(xí)者在靜態(tài)可視化學(xué)習(xí)時(shí)，需要對(duì)比、分析靜態(tài)圖之間的差異，推測(cè)發(fā)生的變化，并在心理上將其動(dòng)態(tài)化[42]，這需要一定的時(shí)間。故在有時(shí)間壓力時(shí)，動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)者能夠快速理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，而部分靜態(tài)可視化學(xué)習(xí)者較難理解學(xué)習(xí)內(nèi)容；相應(yīng)地，在無(wú)時(shí)間壓力時(shí)，所有學(xué)習(xí)者均有足夠的時(shí)間理解所學(xué)內(nèi)容。因此，相較于無(wú)時(shí)間壓力，有時(shí)間壓力的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)更大。

表5 學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)間壓力的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

調(diào)節(jié)變量類別效應(yīng)數(shù)效應(yīng)值（g）95%置信區(qū)間漸進(jìn)組間效應(yīng) 下限上限Z值p值 時(shí)間壓力有時(shí)間壓力530.430.170.594.94＜0.001QB=5.05p=0.025 無(wú)時(shí)間壓力570.170.020.322.200.028

四 優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源設(shè)計(jì)與應(yīng)用的教學(xué)建議

元分析結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化整體上更具優(yōu)勢(shì)效應(yīng)，能取得更好的學(xué)習(xí)效果，且動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)受學(xué)習(xí)者學(xué)段、學(xué)習(xí)內(nèi)容元素交互性與可操作性、學(xué)習(xí)材料線索和學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)間壓力的影響。基于此結(jié)論，針對(duì)動(dòng)態(tài)可視化在教學(xué)實(shí)踐中存在的適用條件不明晰、設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，本研究提出優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源設(shè)計(jì)與應(yīng)用的教學(xué)建議，具體如下：

1 強(qiáng)化動(dòng)態(tài)可視化在小學(xué)和初中學(xué)段的本土化運(yùn)用

學(xué)習(xí)者特征方面的數(shù)據(jù)分析表明，動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)具有跨文化一致性，且小學(xué)生和初中生的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于大學(xué)生。據(jù)此，本研究建議借鑒和吸收國(guó)外相關(guān)研究成果，推動(dòng)動(dòng)態(tài)可視化在我國(guó)小學(xué)和初中學(xué)段的本土化應(yīng)用。例如，針對(duì)我國(guó)小學(xué)和初中教育教學(xué)中存在的知識(shí)量大、需求多樣化、師生負(fù)擔(dān)重等問(wèn)題，可以結(jié)合我國(guó)學(xué)生的文化背景、思維模式和學(xué)習(xí)習(xí)慣，開(kāi)發(fā)兼顧小學(xué)和初中各學(xué)段學(xué)生實(shí)際需求與個(gè)體差異的、優(yōu)質(zhì)且高效的動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源。同時(shí)，應(yīng)找準(zhǔn)動(dòng)態(tài)可視化適宜群體、教育教學(xué)實(shí)際需求與學(xué)生學(xué)習(xí)特征的交叉融合點(diǎn)，加強(qiáng)教師信息技術(shù)和各學(xué)段學(xué)科教學(xué)的融合與實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源精準(zhǔn)推送、有針對(duì)性運(yùn)用和規(guī)?；虿氖┙痰挠袡C(jī)結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)模式，推動(dòng)教育數(shù)字化的發(fā)展與轉(zhuǎn)型。

2 深化動(dòng)態(tài)可視化在低元素交互性與可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容上的應(yīng)用

學(xué)習(xí)內(nèi)容特征方面的數(shù)據(jù)分析表明，動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)具有跨學(xué)科的穩(wěn)定性，且低元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于高元素交互性學(xué)習(xí)內(nèi)容、可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于不可操作性學(xué)習(xí)內(nèi)容。據(jù)此，本研究建議打破學(xué)科壁壘，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)可視化在各學(xué)科中的應(yīng)用。同時(shí)，優(yōu)先選用動(dòng)態(tài)可視化呈現(xiàn)其低元素交互性內(nèi)容；而對(duì)于那些高元素交互性內(nèi)容，可采用靜態(tài)可視化呈現(xiàn)，或者先通過(guò)分塊逐步展示、添加關(guān)鍵靜態(tài)畫(huà)面等方式降低這類學(xué)習(xí)內(nèi)容的高元素交互性，再選用動(dòng)態(tài)可視化呈現(xiàn)。此外，我國(guó)中小學(xué)教學(xué)中應(yīng)多加設(shè)置含有手和身體可操作性動(dòng)作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并借助實(shí)物教具、VR設(shè)備、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等增加學(xué)生的實(shí)際操作與切身體驗(yàn)，以促使學(xué)生深化具身認(rèn)知，優(yōu)化學(xué)習(xí)效果。

3 細(xì)化動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)材料中的線索與可控性設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)材料特征方面的數(shù)據(jù)分析表明，無(wú)線索的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)顯著大于有線索，而可控性對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)沒(méi)有顯著影響。據(jù)此，本研究建議在本身視覺(jué)信息比較豐富的動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)材料中要慎重添加吸引注意力的視覺(jué)線索或標(biāo)示方向的線索——如確需使用，可適當(dāng)添加不占用過(guò)多視覺(jué)工作記憶資源的聽(tīng)覺(jué)通道線索。此外，可控性有利有弊，需要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)，應(yīng)確?？刂品绞降暮?jiǎn)單便捷性和動(dòng)態(tài)可視化信息的連貫完整性，同時(shí)盡量符合我國(guó)學(xué)習(xí)者的控制習(xí)慣。

4 優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)過(guò)程中的時(shí)間設(shè)定

學(xué)習(xí)過(guò)程特征方面的數(shù)據(jù)分析表明，有時(shí)間壓力時(shí)的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)效應(yīng)大于無(wú)時(shí)間壓力。據(jù)此，本研究建議教師進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)過(guò)程中的時(shí)間設(shè)定。例如，可以根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)、不同學(xué)校學(xué)生的實(shí)際情況，在安排學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)可視化學(xué)習(xí)時(shí)適當(dāng)縮減其學(xué)習(xí)時(shí)間，以增加學(xué)生的時(shí)間壓力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和潛能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)與教學(xué)過(guò)程的減負(fù)、提質(zhì)與增效。

總之，相關(guān)專家學(xué)者、教育資源開(kāi)發(fā)者應(yīng)與一線教師加強(qiáng)溝通合作，立足我國(guó)教育教學(xué)實(shí)際需求，借鑒、吸收上述科學(xué)研究成果，優(yōu)化我國(guó)動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

五 結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)75項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了元分析，探究了動(dòng)態(tài)可視化相較于靜態(tài)可視化的學(xué)習(xí)效果及其影響因素，并為優(yōu)化動(dòng)態(tài)可視化數(shù)字教育資源的本土化、科學(xué)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用提出了相關(guān)建議，以期助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。需要指出的是，本研究還存在一些不足，有待后續(xù)研究進(jìn)一步完善，如本研究?jī)H納入了中英文相關(guān)文獻(xiàn)，后續(xù)研究可進(jìn)一步納入其他語(yǔ)種文獻(xiàn)；本研究?jī)H探究了動(dòng)態(tài)可視化何以有效的問(wèn)題，后續(xù)研究可以借助近紅外腦功能成像、功能性核磁共振等認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)手段深入探索其內(nèi)在加工機(jī)制。

[1]Berney S, Betrancourt M, Molinari G, et al. How spatial abilities and dynamic visualizations interplay when learning functional anatomy with 3D anatomical models[J]. Anatomical Sciences Education, 2015,(5):452-462.

[2]Rekik G, Belkhir Y, Jarraya M, et al. Uncovering the role of different instructional designs when learning tactical scenes of play through dynamic visualizations: A systematic review[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2020,(1):256-278.

[3][10][27]Wong A, Marcus N, Ayres P, et al. Instructional animations can be superior to statics when learning human motor skills[J]. Computers in Human Behavior, 2009,(2):339-347.

[4]閆志明,付加留,唐夏夏,等.多媒體學(xué)習(xí)中的動(dòng)畫(huà)效應(yīng)研究——基于認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)業(yè)情緒的視角[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2017,(2):72-78.

[5]Hoeffler T N, Schwartz R N. Effects of pacing and cognitive style across dynamic and non-dynamic representations[J]. Computers and Education, 2011,(2):1716-1726.

[6][11]Mayer R E, Hegarty M, Mayer S, et al. When static media promote active learning: Annotated illustrations versus narrated animations in multimedia instruction[J]. Journal of Experimental Psychology: Applied, 2005,(4):256-265.

[7]Mayer R E. Multimedia learning (3rd ed.)[M]. London: Cambridge University Press, 2021:223-239.

[8]Moreno R. Learning in high-tech and multimedia environments[J]. Current Directions in Psychological Science, 2006,(2):63-67.

[9]楊曉宏,黨建寧.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式本土化策略研究——基于中美教育文化差異比較的視角[J].中國(guó)電化教育,2014,(11):101-110.

[12][22]Soemer A, Schwan S. Task-appropriate visualizations: Can the very same visualization format either promote or hinder learning depending on the task requirements?[J]. Journal of Educational Psychology, 2016,(7):960-968.

[13]Kühl T, Navratil S D, Münzer S. Animations and static pictures: The influence of prompting and time of testing[J]. Learning and Instruction, 2018,58:201-209.

[14]Lu J, Kalyuga S, Sweller J. Altering element interactivity and variability in example-practice sequences to enhance learning to write Chinese characters[J]. Applied Cognitive Psychology, 2020,(4):837-843.

[15][28][34]Boucheix J M, Schneider E. Static and animated presentations in learning dynamic mechanical systems[J]. Learning and Instruction, 2009,(2):112-127.

[16]Schmidt-weigand F. Does animation amplify the modality effect or is there any modality effect at all[J]. Zeitschrift Für P?dagogische Psychologie, 2011,(4):245-256.

[17][18]De Koning B B, Marcus N, Brucker B, et al. Does observing hand actions in animations and static graphics differentially affect learning of hand-manipulative tasks?[J]. Computers and Education, 2019,141:103636.

[19]Scheiter K, Gerjet P, Catrambone R. Making the abstract concrete: Visualizing mathematical solution procedures[J]. Computers in Human Behavior, 2006,(1):9-25.

[20]Hoffler T N, Leutner D. The role of spatial ability in learning from instructional animations-evidence for an ability-as-compensator hypothesis[J]. Computers in Human Behavior, 2011,(1):209-216.

[21]Rodemer M, Lindner M A, Eckhard J, et al. Dynamic signals in instructional videos support students to navigate through complex representations: An eye-tracking study[J]. Applied Cognitive Psychology, 2022,(4):852-863.

[23]Yang C, Jen C H, Chang C Y, et al. Comparison of animation and static-picture based instruction: Effects on performance and cognitive load for learning genetics[J]. Journal of Educational Technology and Society, 2018,(4):1-11.

[24]Sanchez C A, Wiley J. The role of dynamic spatial ability in geoscience text comprehension[J]. Learning and Instruction, 2014,(3):33-45.

[25]Rekik G, Khacharem A, Belkhir Y, et al. The effect of visualization format and content complexity on acquisition of tactical actions in basketball[J]. Learning and Motivation, 2019,65:10-19.

[26]Mayer R E, Deleeuw K E, Ayres P. Creating retroactive and proactive interference in multimedia learning[J]. Applied Cognitive Psychology, 2007,(6):795-809.

[29]Rieber L P. The effects of computer animated elaboration strategies and practice on factual and application learning in an elementary science lesson[J]. Journal of Educational Computing Research, 1989,(4):431-444.

[30]謝和平,王福興,周宗奎,等.多媒體學(xué)習(xí)中線索效應(yīng)的元分析[J].心理學(xué)報(bào),2016,(5):540-555.

[31]Borenstein M, Hedges L V, Higgins J R, et al. Introduction to meta-analysis[M]. Chichester, UK: John Wiley and Sons Ltd, 2009:77-85.

[32]Cohen J. Statistical power analysis for the behavioral sciences[M]. New York: Routledge, 1988:19-74.

[33]Aysolmaz B, Reijers H A. Animation as a dynamic visualization technique for improving process model comprehension[J]. Information and Management, 2021,(5):103478.

[35]蔡慧英,董海霞,王琦.教師如何有效設(shè)計(jì)圖示化支架支持STEM課程教學(xué)——基于30項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究的元分析[J].電化教育研究,2020,(10):73-81.

[36][37]Du X, Zhang Q. Tracing worked examples: Effects on learning in geometry[J]. Educational Psychology, 2019,(2):169-187.

[38][42]Stebner F, Kuhl T, Hoeffler T N, et al. The role of process information in narrations while learning with animations and static pictures[J]. Computers and Education, 2017,104:34-48.

[39]王福興,謝和平,李卉.視覺(jué)單通道還是視聽(tīng)雙通道?——通道效應(yīng)的元分析[J].心理科學(xué)進(jìn)展,2016,(3):335-350.

[40][41]Lin Y C, Liu T C, Kalyuga S. Strategies for facilitating processing of transient information in instructional videos by using learner control mechanisms[J]. Instructional Science, 2022,(6):863-877.

How can Dynamic Visualization of Digital Educational Resources be Effective?——A Meta-Analysis Based on 75 Empirical or Quasi-Empirical Studies

DU Xue-jiao YAN Zhi-ming LIN Hong-xin[Corresponding Author]LI Kong-lin

Dynamic visualization, as an essential form of presentation of digital educational resources, can provide learners with an intuitive external representation of the changes of their learned content over time. However, whether dynamic visualization is more effective in improving learners’ learning effects as compared to static visualization is still controversial. Therefore, this paper adopted a meta-analysis method to carry out the overall effect analysis and moderator effect analysis of 75 empirical or quasi-empirical studies by focusing on the problem of “how can dynamic visualization of digital educational resources be effective?” It was found that the dynamic visualization had more overall advantage effect and could achieve better learning effects, as compared to static visualization. And the dynamic advantage effect was affected by learner learning segment, interaction and operability of learning content elements, learning material cues and time pressure during the learning process. Based on this, some suggestions were proposed for the optimization of the design and application of dynamic visualization digital educational resources, expecting to assist the digital transformation and high-quality development of education.

dynamic visualization; static visualization; digital educational resource; learning effect; meta-analysis

G40-057

A

1009—8097（2023）09—0099—11

10.3969/j.issn.1009-8097.2023.09.010

本文受國(guó)家社科基金社會(huì)學(xué)一般項(xiàng)目“‘互聯(lián)網(wǎng)+教育’促進(jìn)城鄉(xiāng)教育均等化的機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)：22BSH014）資助。

杜雪嬌，講師，博士，研究方向?yàn)閷W(xué)習(xí)與認(rèn)知，郵箱為duxuejiao19900330@163.com。

2023年1月26日

編輯：小米