多媒體課堂冗余信號(hào)效應(yīng)探究

鄭碧波

〔關(guān)鍵詞〕心理實(shí)驗(yàn)；多媒體課堂；冗余信號(hào)效應(yīng)

一、問題的提出

認(rèn)知心理學(xué)指出：當(dāng)多個(gè)信號(hào)（刺激）同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，人們對(duì)于多個(gè)信號(hào)的反應(yīng)速度要比單個(gè)信號(hào)來得快。這種現(xiàn)象被稱為“冗余信號(hào)效應(yīng)”（Redundant Signal Effect， RSE）[1]。教育場(chǎng)域中的刺激是立體的、多維的。冗余信號(hào)效應(yīng)的提出，也使我們重新正視教學(xué)中長(zhǎng)久以來被忽視的問題：教師在改進(jìn)教學(xué)方法的同時(shí)，是否遵循了學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)，是否注意到了教學(xué)的科學(xué)性。

很多中小學(xué)都在教學(xué)中融入了多種材料，教學(xué)變得生動(dòng)、活潑。例如，教師利用多媒體進(jìn)行漢字教學(xué)時(shí)，通常會(huì)在教學(xué)課件中加入動(dòng)態(tài)的圖片、變化的文字、優(yōu)雅的音樂、豐富的旁白等，用來吸引學(xué)生的注意，加深其記憶。這種方式與傳統(tǒng)的“視—聽—寫”相比，刺激內(nèi)容更多。此時(shí)，教師是否注意到豐富的刺激可能會(huì)使學(xué)生分心，影響教學(xué)效果呢？中小學(xué)生自控能力較弱，注意力集中時(shí)間短。例如在學(xué)習(xí)漢字時(shí)，旁白的聲調(diào)、漢字出現(xiàn)的形式等無關(guān)刺激在一定程度上可能比學(xué)習(xí)目標(biāo)本身更吸引他們，從而影響學(xué)習(xí)效果，甚至形成認(rèn)知負(fù)荷[2]。冗余信號(hào)效應(yīng)引進(jìn)教育領(lǐng)域，將幫助教師們更好地利用多種教學(xué)資源，增加教學(xué)的有效性。

冗余信號(hào)在促進(jìn)大腦對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行加工的同時(shí)，也需要大腦對(duì)無關(guān)刺激的加工進(jìn)行抑制。這和反應(yīng)抑制執(zhí)行功能有關(guān)。反應(yīng)抑制較強(qiáng)的學(xué)生，能夠更快更好地集中注意力，避免無關(guān)刺激的進(jìn)一步干擾，反應(yīng)抑制能力在很大程度上影響了學(xué)生對(duì)內(nèi)部信息行為和自我導(dǎo)向行為的控制[3]。

有關(guān)反應(yīng)抑制的研究，通常采用信號(hào)停止任務(wù)這一經(jīng)典范式[4]，它模擬真實(shí)的生活情境，要求被試在實(shí)驗(yàn)中快速而準(zhǔn)確地執(zhí)行或停止一個(gè)行動(dòng)。通過該任務(wù)我們可以測(cè)量出被試的反應(yīng)速度，從而評(píng)估其抑制能力。在信號(hào)停止任務(wù)中，刺激類型主要有視覺刺激和聽覺刺激兩種，這兩種刺激通過不同的感覺通道作用于人的感官。那么，刺激的冗余程度是如何影響學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的信息加工呢？本研究將從不同冗余條件入手，探究冗余信號(hào)效應(yīng)對(duì)小學(xué)生的反應(yīng)抑制能力是否產(chǎn)生影響以及如何影響？

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）研究對(duì)象

實(shí)驗(yàn)被試共41人（10～13歲），均來自浙江省金華市某小學(xué)。被試智力正常，無品行問題、心身障礙和焦慮障礙等。被試視力或矯正視力正常，無色盲色弱，聽力正常，右利手。

（二） 實(shí)驗(yàn)過程

研究主要探究小學(xué)生在3種信號(hào)冗余條件（無冗余信號(hào)、反應(yīng)信號(hào)冗余、停止信號(hào)冗余）下的反應(yīng)抑制情況。全部被試接受所有的實(shí)驗(yàn)處理。

1.實(shí)驗(yàn)儀器和刺激材料

（1）實(shí)驗(yàn)儀器為帶有耳麥的17英寸臺(tái)式計(jì)算機(jī)。

（2）該實(shí)驗(yàn)程序用Delphi語言進(jìn)行編寫，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)刺激呈現(xiàn)和計(jì)時(shí)精度為1ms。

（3）每一試次開始前都有注視點(diǎn)位于屏幕中央。該注視點(diǎn)為0.76o×0.8o視角的黑色十字。

（4）靶刺激為一個(gè)紅色五角形，其外接圓直徑為1.5o視角，隨機(jī)出現(xiàn)于注視點(diǎn)兩邊。靶刺激在注視點(diǎn)中心水平線兩側(cè)0.96o視角處。

（5）停止信號(hào)為蜂鳴聲，頻率為1000Hz，響度以耳朵舒適為準(zhǔn)。

2.實(shí)驗(yàn)程序

被試離計(jì)算機(jī)屏幕60cm。主試向被試介紹實(shí)驗(yàn)任務(wù)，待被試完全理解實(shí)驗(yàn)要求后，主試按“開始”鍵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

下面以“無冗余信號(hào)條件”為例介紹實(shí)驗(yàn)的具體過程。

實(shí)驗(yàn)開始，計(jì)算機(jī)屏幕上先出現(xiàn)黑色十字注視點(diǎn)，呈現(xiàn)500ms。隨后注視點(diǎn)消失，呈現(xiàn)靶刺激。靶刺激隨機(jī)呈現(xiàn)在注視點(diǎn)的某一邊，要求被試看到靶刺激后做出又快又準(zhǔn)的按鍵反應(yīng)：當(dāng)靶刺激呈現(xiàn)于注視點(diǎn)左邊，被試按小鍵盤上的“1”鍵；當(dāng)靶刺激呈現(xiàn)于注視點(diǎn)右邊，被試按小鍵盤上的“2”鍵。靶刺激呈現(xiàn)時(shí)間為1000ms。靶刺激呈現(xiàn)后消失，計(jì)算機(jī)顯示為灰屏，灰屏持續(xù)時(shí)間為1000ms。被試對(duì)靶刺激的反應(yīng)時(shí)間不能超過2秒鐘，否則視為出錯(cuò)。

被試被告知：在靶刺激出現(xiàn)后的某個(gè)不恒定的時(shí)間后，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)表示停止的蜂鳴聲，要求被試在聽到蜂鳴聲后馬上停止按鍵。如果他們不能停止按鍵反應(yīng)也不用擔(dān)心，因?yàn)榉澍Q聲是隨機(jī)出現(xiàn)的，有時(shí)候可以停止按鍵有時(shí)卻不可以。當(dāng)然，被試也被告知無須等待停止信號(hào)。主試多次強(qiáng)調(diào)被試必須作出又快又準(zhǔn)的按鍵反應(yīng)。蜂鳴聲的呈現(xiàn)時(shí)間為100ms。

在信號(hào)冗余條件下，被試分別被告知靶刺激或停止聲音出現(xiàn)的形式將有所改變：反應(yīng)信號(hào)冗余時(shí)，在靶刺激出現(xiàn)的同時(shí)伴有一個(gè)聲音，這個(gè)聲音和蜂鳴聲完全不同；停止信號(hào)冗余時(shí)，在蜂鳴聲出現(xiàn)的同時(shí)伴有一個(gè)小紅太陽。

實(shí)驗(yàn)共有3個(gè)區(qū)段（Block）。每個(gè)區(qū)段的實(shí)驗(yàn)試次（Trial）為48個(gè)，共有144個(gè)試次。停止信號(hào)由計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生，停止信號(hào)的數(shù)量為靶刺激的25%，每個(gè)區(qū)段的停止信號(hào)為12個(gè)。為了更好地測(cè)量被試的反應(yīng)抑制能力，在一個(gè)區(qū)段中，對(duì)停止信號(hào)的設(shè)置，遵循以下要求：（1）停止信號(hào)不在每個(gè)區(qū)段的第一個(gè)試次中產(chǎn)生；（2）不能在三個(gè)及以上試次中連續(xù)出現(xiàn)停止信號(hào)。對(duì)于停止信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間設(shè)置遵循Schachar和Logan等人的追蹤算法。

每一試次呈現(xiàn)的時(shí)間為500ms（注視點(diǎn)）+1000ms（刺激呈現(xiàn)）+1000ms（灰屏），共計(jì)2500ms。其中第一個(gè)區(qū)段為練習(xí)組。在這個(gè)區(qū)段中，被試只須完成反應(yīng)任務(wù)，對(duì)靶刺激作按鍵反應(yīng)，有停止信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，被試不需要停止按鍵。在這一區(qū)段，停止信號(hào)的作用是讓被試習(xí)慣停止信號(hào)的出現(xiàn)形式，感受到停止信號(hào)的出現(xiàn)是隨機(jī)的。區(qū)段二和區(qū)段三為正式實(shí)驗(yàn)，這兩組實(shí)驗(yàn)區(qū)段中，被試必須完成反應(yīng)任務(wù)和停止任務(wù)。如果沒有停止信號(hào)出現(xiàn)，被試只需對(duì)靶刺激進(jìn)行按鍵反應(yīng)，如果有停止信號(hào)出現(xiàn)，被試必須馬上停止按鍵。

3.三種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)刺激特征設(shè)置的要求

與“無冗余信號(hào)”條件相比，“反應(yīng)信號(hào)冗余”和“停止信號(hào)冗余”條件除了在刺激信號(hào)的冗余度上有所不同外，其余全部相同。

“反應(yīng)信號(hào)冗余”條件改變了靶刺激的冗余度。在靶刺激（紅色五角形）呈現(xiàn)的同時(shí)，增加了另一個(gè)提示聲音，和紅色五角形同時(shí)呈現(xiàn)并同時(shí)消失。該提示聲音的頻率為500Hz，持續(xù)時(shí)間為1000ms。

“停止信號(hào)冗余”條件改變了停止信號(hào)的冗余度。在蜂鳴聲出現(xiàn)的同時(shí)，在屏幕中上方、離靶刺激中心水平線2o視角處出現(xiàn)一個(gè)小紅太陽（直徑為0.8o視角）。和蜂鳴聲同時(shí)呈現(xiàn)。該小紅太陽呈現(xiàn)時(shí)間為200ms。

（三）數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)

全部數(shù)據(jù)采用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。為了保證數(shù)據(jù)的有效性，盡量避免被試提前按鍵的情況，實(shí)驗(yàn)剔除了反應(yīng)時(shí)小于250ms的數(shù)據(jù)。

三、結(jié)果分析

（一）不同冗余信號(hào)條件下，被試的反應(yīng)任務(wù)執(zhí)行情況分析

由表1可知，反應(yīng)任務(wù)存在冗余信號(hào)效應(yīng)。對(duì)被試組在三種信號(hào)冗余條件下的反應(yīng)時(shí)作進(jìn)一步方差分析，結(jié)果表明，被試的反應(yīng)時(shí)差異顯著（F=9.43，p<0.01）。

LSD檢驗(yàn)表明，被試在三種條件下的反應(yīng)時(shí)（MRT）差異都極其顯著，MRT（停止信號(hào)冗余）

（二）不同冗余信號(hào)條件下，被試的停止任務(wù)執(zhí)行情況分析

由方差分析可知，停止任務(wù)存在冗余信號(hào)效應(yīng)。停止信號(hào)冗余條件下的反應(yīng)時(shí)顯著短于其他兩種條件（F=3.13，p<0.01），反應(yīng)信號(hào)冗余與無冗余信號(hào)差異不顯著。

四、討論與建議

（一）冗余信號(hào)效應(yīng)對(duì)兒童反應(yīng)抑制能力的影響

對(duì)于反應(yīng)任務(wù)來說，冗余信號(hào)效應(yīng)普遍存在于反應(yīng)信號(hào)冗余和停止信號(hào)冗余這兩種條件下。這對(duì)于我們進(jìn)一步探究教學(xué)環(huán)境的刺激類型和數(shù)量是有現(xiàn)實(shí)意義的。

更有意思的是，實(shí)驗(yàn)顯示，在停止信號(hào)冗余條件下，被試的反應(yīng)時(shí)顯著短于其他兩種條件。這似乎意味著停止信號(hào)冗余反而提高了被試在反應(yīng)任務(wù)中的反應(yīng)速度。

對(duì)于停止任務(wù)來說，冗余信號(hào)效應(yīng)存在于停止信號(hào)冗余條件下。

綜上所述，用于停止信號(hào)的刺激越豐富，占用的刺激通道越多，那么學(xué)生不僅更容易停止正在進(jìn)行的反應(yīng)，而且能促進(jìn)反應(yīng)任務(wù)中的反應(yīng)，即對(duì)目標(biāo)學(xué)習(xí)行為的反應(yīng)。

（二）冗余信號(hào)效應(yīng)的實(shí)踐意義分析

我們的研究表明，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)時(shí)，我們可以通過改善學(xué)習(xí)環(huán)境，來改變環(huán)境中的冗余信號(hào)。比如要盡量減少無關(guān)刺激的干擾，避免讓兒童分心；同時(shí)要增強(qiáng)目標(biāo)刺激的強(qiáng)度，對(duì)于課堂分心行為進(jìn)行有利的控制，使兒童把注意力高度集中起來。教學(xué)上對(duì)于環(huán)境的控制，主要包括增加學(xué)習(xí)目標(biāo)冗余度和減少與學(xué)習(xí)目標(biāo)不一致的分心物兩方面。有研究者指出，許多和多動(dòng)沖動(dòng)有關(guān)的行為似乎都是對(duì)環(huán)境的即時(shí)反應(yīng)，因此控制環(huán)境會(huì)對(duì)個(gè)體產(chǎn)生一定的作用[5]。

在具體教學(xué)實(shí)踐中，可以使用黑色印刷體字作為作業(yè)和考試用字，盡量避免使用手寫或彩色字體；將重要知識(shí)部分用線、圈等符號(hào)表示；如果可能的話，用彩色筆在作業(yè)或考卷中作為提醒，減少學(xué)生可能犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)；允許學(xué)生在閱讀時(shí)用鉛筆或手指指著念；教會(huì)學(xué)生在說話之前對(duì)自己說“停下——想想”，鼓勵(lì)深思熟慮的反應(yīng)；利用多感覺通道來呈現(xiàn)課程，但一定要注意使用視聽?zhēng)椭鷷r(shí)要讓干擾因素保持最小，例如，保證有趣的圖片或聲音與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)，千萬不要盲目使用多媒體材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊治良.實(shí)驗(yàn)心理學(xué)[M].杭州：浙江教育社.2003，（2）：126-133.

[2]Cristiana Cavina-Pratesi， Emanuela Bricolo Massimo Prior.Redundancy Gain in the Stop-Signal Paradigm： Implications for the Locus of Coactivation in Simple Reaction Time[J].Journal of Experimental Psychology， 2001， 27（4）：932-941.

[3]Logan G D， Cowan W B.On the Ability to Inhibit Thought and Action： A Theory of an Act of Control[J].Psychological Review， 1984（91）：295-327.

[4]Pennington B，Ozonoff S.Executive Functions and Developmental Psychopathology[J].Journal of Child Psychology and Psychiatry，1996，37：51-87.

[5]張明，陳騏.注意定勢(shì)及時(shí)間不確定性對(duì)基于空間的返回抑制的影響[J].應(yīng)用心理學(xué)， 2002， 8（3）：15-21.

（作者單位：浙江省紹興市稽山中學(xué)，紹興，）

編輯/王抒文 終校/于 洪