動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效應(yīng)及未來研究趨勢

林楠，張奇

遼寧師范大學(xué)，遼寧 大連 116029

動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效應(yīng)及未來研究趨勢

林楠，張奇

遼寧師范大學(xué)，遼寧 大連 116029

樣例學(xué)習(xí)能使新手高效地獲得專家問題解決方法，動態(tài)樣例利用視頻或動畫呈現(xiàn)樣例，豐富了樣例的呈現(xiàn)方式。文章闡述了動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果，回顧了動態(tài)樣例學(xué)習(xí)中的相關(guān)效應(yīng)，包括：教師代理效應(yīng)、分段效應(yīng)、線索效應(yīng)、先前知識效應(yīng)。最后，前瞻了動態(tài)樣例未來研究的核心問題：動態(tài)樣例適合的知識領(lǐng)域；動態(tài)樣例學(xué)習(xí)優(yōu)勢的有效利用；動態(tài)樣例的設(shè)計方法等。

樣例；動態(tài)樣例；教師代理；分段；線索；先前知識

VanLehn認為，樣例（Worked-out examples）包括假設(shè)、解決步驟、結(jié)論，并認為樣例是學(xué)習(xí)的重要資源。Spanjers等認為，樣例（Worked examples）是逐步呈現(xiàn)解題步驟的例題，包括假設(shè)和目標(biāo)的描述，也包括連續(xù)的問題解決步驟和要達到的目標(biāo)狀態(tài)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，相對于傳統(tǒng)靜態(tài)呈現(xiàn)的樣例，動態(tài)樣例促進了樣例學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域的擴大。

一、動態(tài)樣例的內(nèi)涵及研究的興起

（一）動態(tài)樣例的內(nèi)涵

動態(tài)樣例是相對于靜態(tài)樣例提出的。Lusk和Atkinson認為，根據(jù)呈現(xiàn)方式不同，樣例有兩種類型：靜態(tài)樣例（Static worked example）和動態(tài)樣例（Dynamic worked example）。靜態(tài)樣例，是以文本或者圖表的形式呈現(xiàn)樣例，一次或者幾次呈現(xiàn)完整樣例的內(nèi)容，直到學(xué)習(xí)結(jié)束，樣例信息才消失。動態(tài)樣例，是以視頻或者動畫形式呈現(xiàn)的樣例。動態(tài)樣例的信息連續(xù)呈現(xiàn)，前面的信息不斷被后面的信息替代。

（二）動態(tài)樣例研究的興起

樣例學(xué)習(xí)的研究起源于問題解決技能個體差異的比較研究，人們通常選用專家與新手對比。專家與新手在問題解決技能上的差異，主要是因為專家擁有新手不具備的相關(guān)領(lǐng)域的知識結(jié)構(gòu)，即問題解決的圖式。讓新手獲得問題解決圖式的有效方法，就是學(xué)習(xí)樣例。傳統(tǒng)的樣例學(xué)習(xí)主要應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理等結(jié)構(gòu)化程度高的學(xué)科領(lǐng)域。較為復(fù)雜的機械系統(tǒng)工作原理是否也能夠通過樣例進行學(xué)習(xí)？比如學(xué)習(xí)液壓制動系統(tǒng)、自行車打氣筒的工作原理等。Mayer和Anderson讓沒有機械方面知識的大學(xué)生觀看視頻動畫，動畫描述了自行車打氣筒打氣的操作過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在問題解決測試中，動畫過程中聽語言描述組成績較好。在這項實驗研究中研究者首次加入了動畫演示這個變量。視頻和動畫的應(yīng)用大大促進了樣例學(xué)習(xí)研究的發(fā)展，研究者也開始關(guān)注動態(tài)樣例的設(shè)計。對動態(tài)樣例學(xué)習(xí)的研究集中在動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果、影響動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效果的因素，動態(tài)樣例的設(shè)計方法、動態(tài)樣例中教師代理的作用，以及動態(tài)樣例的分段效果等等。

二、動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果及相關(guān)效應(yīng)

（一）動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果

動態(tài)樣例不同于傳統(tǒng)的靜態(tài)樣例，它是利用視頻或者動畫的形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，這種呈現(xiàn)是活動的、立體的、連貫的、形象的，含有很多靜態(tài)樣例沒有的元素。Thompson等人進行了動態(tài)圖表對數(shù)學(xué)論證理解影響的實驗研究。這種動態(tài)演示過程能直觀地呈現(xiàn)解決問題的程序，直觀地解釋程序后面的原理。動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)的知識類型有關(guān)。研究者認為，很多任務(wù)的完成都需要使用認知技能（比如河內(nèi)塔問題的解決），靜態(tài)的教學(xué)材料很少能直接教授這些技能，而材料動態(tài)呈現(xiàn)可以讓學(xué)習(xí)者獲得程序性知識。

適當(dāng)條件下，動態(tài)樣例確實比靜態(tài)樣例具有一些明顯的優(yōu)勢，信息呈現(xiàn)短暫，刺激連續(xù)，知識呈現(xiàn)連貫，有助于吸引學(xué)習(xí)者的注意力，有利于學(xué)習(xí)者以形象化的方式存儲知識。動態(tài)樣例的積極作用是可以肯定的，需要研究者考慮的問題是如何改進動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果，探討提高動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效果的方法，及產(chǎn)生積極的相關(guān)效應(yīng)等。

（二）動態(tài)樣例學(xué)習(xí)的相關(guān)效應(yīng)

1.教師代理效應(yīng)。在動態(tài)樣例學(xué)習(xí)的研究中，動畫教師代理的作用備受關(guān)注。動畫教師代理就是在動態(tài)視頻播放過程中，由特殊程序產(chǎn)生的模擬教師形象在視頻中進行教學(xué)引導(dǎo)。教師代理提供重要的相關(guān)輔助信息引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

Atkinson研究了基于計算機學(xué)習(xí)環(huán)境的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合使用動畫教師代理，教會學(xué)生怎樣解決詞匯問題。設(shè)計代理傳遞文本的或者口語的教學(xué)解釋，同時使用注視和姿勢指導(dǎo)學(xué)習(xí)者集中注意樣例的相關(guān)部分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，教師代理的口語解釋有助于提高樣例學(xué)習(xí)效果，證明了教師代理的積極作用。另外，Lusk和Atkinson研究了動畫教師代理在學(xué)習(xí)環(huán)境中“表現(xiàn)程度”改變的影響。教師代理完全不動，屬于低表現(xiàn)，或者只用教師代理的聲音，也屬于低表現(xiàn)；教師代理有簡單的動作屬于中等程度表現(xiàn)；教師代理接近真實課堂教師的表現(xiàn)屬于高表現(xiàn)。在高表現(xiàn)條件下，教師代理非常接近真實教學(xué)環(huán)境下的教師，語言解釋信息與非語言信息（運動、姿勢、凝視）協(xié)調(diào)進行，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。在低表現(xiàn)條件下，教師代理僅提供口語解釋信息，但代理形象靜止在屏幕上；或者在只有聲音的條件下，不呈現(xiàn)教師代理形象，只提供口語解釋信息（這種條件只是用了教師代理的聲音，沒有形象，可以說教師代理的表現(xiàn)極低）。在高表現(xiàn)條件組，遠、近遷移答案正確率高于其他兩組。Mayer認為，教師代理通過多種方式提供學(xué)習(xí)加工線索，比如：姿勢、面部表情、眼睛凝視、運動、聲音、個人談話風(fēng)格、禮貌度等。這些線索也有助于學(xué)習(xí)者注意的保持，有助于提高學(xué)習(xí)交流的自然性，有助于形成對教師代理的同伴感覺。

對于教師代理的研究正在逐步深入，但在動態(tài)樣例學(xué)習(xí)的過程中，還有些研究沒有展開，譬如，如何選擇具有合適特征（性別、年齡、衣著、聲音等特征）的教師代理作為教學(xué)引導(dǎo)，以及哪些年齡階段的學(xué)習(xí)者在與教師代理的互動中學(xué)習(xí)效果，等等。

2.分段效應(yīng)。分段是在把連續(xù)的學(xué)習(xí)材料分為若干有意義的小段。動態(tài)樣例是連續(xù)呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料，材料呈現(xiàn)時間短暫，導(dǎo)致記憶負荷增加。這種負荷的增加成為影響動態(tài)樣例效果的因素。Hasler等研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)主體控速的動態(tài)教學(xué)比系統(tǒng)控速的動態(tài)教學(xué)效果好，即主體控速時動畫的多次間斷減少了對工作記憶的需要，降低了額外負荷，學(xué)習(xí)成績得到提高。Spanjers等考查了動態(tài)樣例中分段的學(xué)習(xí)效果，實驗中采用兩種分段形式，一組以分段的形式呈現(xiàn)樣例，另一組指導(dǎo)學(xué)生主動分段。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)已經(jīng)分段的樣例，與學(xué)習(xí)沒有分段的樣例相比，需要較少的努力就能獲得相同的學(xué)習(xí)結(jié)果；而在主動分段條件下的學(xué)生，比已經(jīng)分段條件下的學(xué)生，在學(xué)習(xí)中投入更多的努力，并沒有獲得更好的成績。

分段對于新手學(xué)習(xí)動態(tài)材料有積極效果，Spanjers等認為有兩個可能的解釋：其一，分段減少了信息短暫呈現(xiàn)產(chǎn)生的高認知負荷，動態(tài)視頻被分成比較小的信息單位，在多次停頓中增加了加工這些信息單元的額外時間；其二，分段把動態(tài)視頻分解成有意義的片段，這給學(xué)習(xí)者提供了一個時間線索，有助于學(xué)習(xí)者理解動態(tài)樣例描述的加工過程或程序的潛在結(jié)構(gòu)。

3.線索效應(yīng)。線索，是非內(nèi)容信息的附加物，比如顏色、箭頭等。在de Koning等研究中，使用線索作為指導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意教學(xué)視頻重要方面的策略。研究發(fā)現(xiàn)，觀看線索指導(dǎo)視頻的學(xué)習(xí)者，在理解和遷移問題上，比觀看沒有線索指導(dǎo)視頻的學(xué)習(xí)者成績好。結(jié)果說明：通過線索強調(diào)動態(tài)樣例中的重要方面、弱化其他方面，減少了因不必要的搜索而導(dǎo)致的額外認知負荷。

在Kriz和Hegarty的研究中，當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)描述沖洗水箱機制的動畫時，記錄他們眼動數(shù)據(jù)。有兩種實驗條件，有線索和無線索。研究發(fā)現(xiàn)，線索能引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更多注意任務(wù)相關(guān)信息，但是并沒有帶來對呈現(xiàn)信息更好的理解。不過，de Koning的研究卻發(fā)現(xiàn)視覺線索促進了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。為了解決兩個研究的矛盾，de Koning等利用眼動記錄技術(shù)研究觀看動畫過程中，線索對外在注意分配的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者對線索提示部分注視次數(shù)更多、注視時間更長。Amadieu等研究了動態(tài)視頻理解中，注意引導(dǎo)效應(yīng)和認知負荷的問題，即線索對認知負荷、對描述動態(tài)過程視頻理解的影響。Spanjers等研究了動畫學(xué)習(xí)中停頓和時間線索的作用。動態(tài)樣例的分段對于新手學(xué)習(xí)和減少認知負荷有積極效應(yīng)。對分段效應(yīng)有兩種不同的解釋，第一，段與段之間插入停頓，為學(xué)習(xí)者提供額外時間，進行必要的認知加工；第二，分段是把視頻分成有意義的片段，這提供了一種時間線索，可以支持學(xué)習(xí)者感知視頻描述的程序、材料加工的潛在結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)停頓和線索在分段效應(yīng)中有重要作用。

綜上可見，線索的作用沒有一致的結(jié)論。不過，為了保證動態(tài)呈現(xiàn)的效果，教學(xué)視頻應(yīng)該避免引起較高的額外認知負荷，這是研究者們共同的認識。

4.先前知識效應(yīng)。先前知識，是指學(xué)習(xí)者具備的與即將學(xué)習(xí)的材料有關(guān)的知識。Spanjers，Wouters，van Gog，van Merrienboer的研究發(fā)現(xiàn)，在加工新材料過程中，具有高先前知識水平的學(xué)生，比具有低先前知識水平的學(xué)生，有更多的剩余心理資源去處理額外負荷導(dǎo)致的認知加工（即整合顯示中完全獨立部分中的相關(guān)元素），和從事導(dǎo)致相關(guān)認知負荷的加工（即學(xué)習(xí)不同問題的變式）。高先前知識水平學(xué)習(xí)者，可以投入很小的心理努力學(xué)習(xí)給定的主題，這樣，就能使用更多的剩余認知能量來理解動態(tài)視頻材料。所以，動態(tài)樣例之所以產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)效果，其中一個很重要的原因可能就是因為學(xué)習(xí)者具有較高先前知識水平。

如何研究先前知識的作用呢？Amadieu，Mariné研究了先前知識（高、低）和概念圖結(jié)構(gòu)（等級圖結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)）的影響。實驗結(jié)果表明，對于低先前知識水平的學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)等級圖結(jié)構(gòu)的知識，自由回憶成績更好。高先備知識水平的學(xué)習(xí)者，兩種結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)效果都好于低先前知識水平者，并且對網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)中知識記憶更好。但是，先前知識和結(jié)構(gòu)類型沒有交互作用。Wetzels，Kester，Van Merri?nboer利用了兩種策略：一是動員策略，就是讓學(xué)習(xí)者回想他們擁有的特定領(lǐng)域的知識。然后閱讀材料，與所回想知識相關(guān)的信息的記憶效果好。二是觀點采擇策略，這是文本加工和理解研究中使用的策略，加工文本前，分配被試接受兩種觀點中的一種。激活對應(yīng)于采擇觀點的先前知識。發(fā)現(xiàn)激活信息與文本相關(guān)越高，自由回憶成績越高。這兩種策略在不同先前知識被試之間作用不同。低先前知識被試，動員策略更有效，高先前知識被試，觀點采擇策略更有效。

綜上可知，學(xué)習(xí)者自身的知識儲備影響動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果。同樣的動態(tài)樣例內(nèi)容，會因為學(xué)習(xí)者先前知識水平的不同，有很大差異。這是未來進行動態(tài)樣例設(shè)計和選擇時應(yīng)該注意的問題。

三、動態(tài)樣例學(xué)習(xí)未來研究方向

樣例學(xué)習(xí)的研究受到教育心理學(xué)家的極大關(guān)注，樣例研究的領(lǐng)域不斷擴大以及計算機技術(shù)的發(fā)展，為樣例學(xué)習(xí)注入新的元素，產(chǎn)生了動態(tài)樣例及動態(tài)樣例學(xué)習(xí)的研究。研究者用不同的設(shè)計證明了動態(tài)樣例的積極效應(yīng)，以及動態(tài)樣例中教師代理、分段、線索效應(yīng)等。但是以往研究還有一些問題沒有一致結(jié)論，需要在未來研究中繼續(xù)探索。

第一，動態(tài)樣例適合的知識領(lǐng)域是未來動態(tài)樣例研究要解決的核心問題。有些研究證明動態(tài)樣例有效，也有人提出相反的意見。動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效果不是總能好于靜態(tài)樣例，動態(tài)樣例和靜態(tài)樣例或許各有優(yōu)勢。對于現(xiàn)代教學(xué)來說，動態(tài)樣例和靜態(tài)樣例二者是有益的補充。對動態(tài)樣例優(yōu)勢學(xué)習(xí)內(nèi)容的研究有助于動態(tài)樣例的有效使用。

第二，動態(tài)樣例學(xué)習(xí)優(yōu)勢的有效利用是未來研究要深入探究的問題。動態(tài)樣例以其呈現(xiàn)形式的動態(tài)性，凸顯出其特殊的屬性。動態(tài)呈現(xiàn)是連續(xù)的，可以不斷改變刺激的屬性，如顏色、形狀、大小等，也可以改變刺激呈現(xiàn)的屬性，如顯現(xiàn)時間、呈現(xiàn)的空間位置等。動態(tài)呈現(xiàn)可以使具體概念視覺化，用具體事件表征抽象概念，可以從不同角度呈現(xiàn)物體，可以變大變小等。動態(tài)呈現(xiàn)也可以通過運動或者閃動來引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意關(guān)鍵信息等。動態(tài)樣例以動畫形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料，可以彌補有些學(xué)生想象物體運動能力的不足。尤其是在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜設(shè)備的功能、運轉(zhuǎn)原理的學(xué)習(xí)中，動態(tài)樣例更是顯示出無可比擬的優(yōu)勢。

第三，動態(tài)樣例的設(shè)計依然是動態(tài)樣例研究中的重要問題。動態(tài)樣例的有效性依托于良好的設(shè)計，動態(tài)樣例必須有助于學(xué)習(xí)者的感知和理解，動態(tài)樣例的內(nèi)容構(gòu)思要與人類個體的思維程序適合。從前述可知，靜態(tài)樣例是學(xué)習(xí)者控制速度，并根據(jù)意義單位進行分段加工。而動態(tài)樣例是計算機控制速度，并且連續(xù)播放。所以，動態(tài)樣例不具有個體適合性，也會導(dǎo)致額外認知負荷增加。未來研究應(yīng)該關(guān)注動態(tài)樣例學(xué)習(xí)效果的改進，提高動態(tài)樣例設(shè)計的質(zhì)量，分段、線索、教師代理的設(shè)計與使用有積極作用。學(xué)習(xí)者的個體效應(yīng)，也是未來研究需要關(guān)注的。先前知識、年齡、空間注意能力等都會影響動態(tài)樣例的學(xué)習(xí)效果。研究者可以設(shè)計不同版本的動態(tài)樣例，學(xué)習(xí)者有選擇地進行學(xué)習(xí)，會更有針對性地提高學(xué)習(xí)效果。

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（責(zé)任編輯：武亮）

林楠（1973-），女，遼寧營口人，沈陽師范大學(xué)學(xué)前與初等教育學(xué)院副教授，遼寧師范大學(xué)心理學(xué)院博士在讀，研究方向：學(xué)習(xí)與教學(xué)心理；張奇（1965-），男，遼寧遼陽人，遼寧師范大學(xué)心理學(xué)院教授，研究方向：學(xué)習(xí)與教學(xué)心理研究。

2016-05-18

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