多媒體學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者控制的專長反轉(zhuǎn)效應(yīng)

趙立影, 林　璐

(浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 310014)

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多媒體學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者控制的專長反轉(zhuǎn)效應(yīng)

趙立影, 林璐

(浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 310014)

多媒體學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)者控制是否會對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生積極影響似乎受到學(xué)習(xí)者的知識水平和學(xué)習(xí)者控制類型的影響.兩組不同知識水平的學(xué)習(xí)者分別采用4種不同學(xué)習(xí)者控制類型進行學(xué)習(xí),并對學(xué)習(xí)之后的記憶和遷移成績進行測量.實驗結(jié)果表明,不同學(xué)習(xí)者控制類型條件下的學(xué)習(xí)效果受到學(xué)習(xí)者知識水平的影響,即存在知識反轉(zhuǎn)效應(yīng).信息傳遞和表征方式控制對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說,能夠提高其記憶成績.內(nèi)容控制作為一種高水平控制方式,對已有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,會促進遷移成績的改善.

多媒體學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)者控制;專長反轉(zhuǎn)效應(yīng)

0　引　言

在多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境中,學(xué)習(xí)者控制(learner control)是指學(xué)習(xí)者可以根據(jù)個人的需要和偏好選擇自己的學(xué)習(xí)活動,與系統(tǒng)控制(system control)對應(yīng)[1],是學(xué)習(xí)者與多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境進行交互的主要形式.雖然已有部分研究證明學(xué)習(xí)者控制對于學(xué)習(xí)效果的積極作用[2-3],但是也有研究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者控制的負面影響[4-5].Carolan等人對45篇學(xué)習(xí)者控制研究文獻進行元分析發(fā)現(xiàn),學(xué)習(xí)者控制的平均效應(yīng)大小近乎等于零(g=0.02),表明學(xué)習(xí)者控制對于學(xué)習(xí)效果無明顯作用.在這45篇研究中,10篇研究支持采用更多學(xué)習(xí)者控制,10篇研究建議采用較少或者無學(xué)習(xí)者控制方式,而其它25篇研究認為有無學(xué)習(xí)者控制對于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果無顯著影響[6].Katz和Assor在研究中指出要使選擇產(chǎn)生效果,一個關(guān)鍵因素是選擇權(quán)要與學(xué)習(xí)者的特征相匹配[7].這一條件可以分別指向?qū)τ趯W(xué)習(xí)者控制類型差異的關(guān)注和學(xué)習(xí)者個體特征的關(guān)注,這兩個因素實際上也是學(xué)習(xí)者控制對于學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響的中間因素,在一定程度上可以說明當前學(xué)習(xí)者控制研究結(jié)果出現(xiàn)不一致的原因.

雖然不同研究和實踐中均使用學(xué)習(xí)者控制這一術(shù)語,但是使用的學(xué)習(xí)者控制類型卻有所差異,主要分為3種不同的學(xué)習(xí)者控制方式:信息傳遞(information delivery)控制、表征方式(representational forms)控制和內(nèi)容(content)控制[8].信息傳遞控制包括自定步調(diào)(pacing)和序列(sequencing).表征方式控制是指學(xué)習(xí)者可以選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同表征形式,如靜態(tài)或動態(tài)表征,是否呈現(xiàn)視覺線索等.內(nèi)容控制是指學(xué)習(xí)者可以選擇要學(xué)習(xí)的內(nèi)容,呈現(xiàn)信息量的多少.不同的控制類型提供給學(xué)習(xí)者的選擇機會以及對他們的要求會有所差異,例如表征方式控制主要可以適應(yīng)學(xué)習(xí)者的不同學(xué)習(xí)風(fēng)格,對于學(xué)習(xí)者的要求要低于內(nèi)容控制,信息傳遞控制的難度也低于內(nèi)容控制.因此,不同控制類型會對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生不同的影響.例如,目前多數(shù)研究均認為信息傳遞進度控制和學(xué)習(xí)序列控制是比較有效的學(xué)習(xí)者控制方式,能夠降低學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的認知負荷水平,促進學(xué)習(xí)效果的改善[9].但對于內(nèi)容控制這一學(xué)習(xí)者控制方式,部分研究認為內(nèi)容控制會產(chǎn)生較高的認知加工需要[10],可能會造成學(xué)習(xí)者的認知超載[11],對于學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生負面影響.

除不同學(xué)習(xí)者控制類型會對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響之外,學(xué)習(xí)者特征也是非常重要的一個影響因素.已有研究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者控制似乎只適合某些具有特定特征的學(xué)習(xí)者,例如具有較高先前知識[12],更好自我調(diào)節(jié)能力[13],對待學(xué)習(xí)具有更加積極態(tài)度等[14].在諸多特征中,學(xué)習(xí)者的先前知識是一項關(guān)鍵特征.Kalyuga等人在研究中發(fā)現(xiàn),多媒體學(xué)習(xí)呈現(xiàn)方式有效與否與學(xué)習(xí)者的知識水平密切相關(guān)[15].原本適應(yīng)低知識水平學(xué)習(xí)者的呈現(xiàn)方式,隨著學(xué)習(xí)者知識水平的提高,會逐漸失去其效用,有時甚至?xí)a(chǎn)生負面效果,這種現(xiàn)象被稱之為專長反轉(zhuǎn)效應(yīng)(Expertise Reversal Effect).超媒體是學(xué)習(xí)者控制中內(nèi)容控制的一種主要方式.Chen等研究者對于學(xué)習(xí)者已有知識水平和超媒體有效性之間關(guān)系的研究綜述發(fā)現(xiàn),對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說,超媒體非線性結(jié)構(gòu)在提供給學(xué)習(xí)者自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時也對其造成過高的認知負荷,從而產(chǎn)生更多負面作用.學(xué)習(xí)者只有在具有足夠的預(yù)備知識前提下才適合采取復(fù)雜的超媒體學(xué)習(xí)方式,而對于低水平的學(xué)習(xí)者,應(yīng)直接采用系統(tǒng)控制[16].這一研究結(jié)果意味著只有已經(jīng)具有一定知識的學(xué)習(xí)者才適合采用復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容控制.從已有部分研究結(jié)果來看,多媒體學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)者控制似乎存在著專長反轉(zhuǎn)效應(yīng).

1　方　法

1.1實驗設(shè)計

本實驗采用2(知識水平:低知識水平、已有一定知識)×4(控制類型:無控制、信息傳遞控制、表征方式控制、學(xué)習(xí)內(nèi)容控制)的被試間設(shè)計.因變量為記憶和遷移成績.

1.2被試

選取浙江工業(yè)大學(xué)本科生160人,分別來自教育技術(shù)學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、機械工程及自動化教育、電氣工程及自動化教育、應(yīng)用心理學(xué)5個專業(yè),年齡在18-22歲之間,其中男生95名,女生65名.其中教育技術(shù)學(xué)和計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生共80人,他們在之前的專業(yè)課程中對于學(xué)習(xí)材料有過一定的接觸,因此可作為已有一定知識的被試,機械工程及自動化教育、電氣工程及自動化教育和應(yīng)用心理學(xué)專業(yè)的學(xué)生共80人,對于本實驗學(xué)習(xí)內(nèi)容之前沒有學(xué)習(xí)過,作為低知識水平者.

1.3實驗材料

1.3.1學(xué)習(xí)材料

學(xué)習(xí)材料采用網(wǎng)頁形式呈現(xiàn),主要內(nèi)容是關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識,包括IP地址、路由器、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、域名系統(tǒng)和家庭網(wǎng)絡(luò)5個內(nèi)容,分為5個頁面.頁面主體內(nèi)容采用文字與圖片形式呈現(xiàn).學(xué)習(xí)材料根據(jù)控制方式的差異分為4個版本:無學(xué)習(xí)者控制、表征方式控制、信息傳遞控制和學(xué)習(xí)內(nèi)容控制.無控制條件作為實驗的控制組,在這一版本中,學(xué)習(xí)者順序?qū)W習(xí)5個頁面,頁面呈現(xiàn)完整的學(xué)習(xí)內(nèi)容,在完成一個頁面學(xué)習(xí)之后,學(xué)習(xí)者可以通過屏幕下方的控制按鈕進入下一頁面的學(xué)習(xí).在表征方式控制中,頁面屏幕文字下方設(shè)有聲音播放控制按鈕,當點擊這一按鈕時,會出現(xiàn)相應(yīng)的聲音解說,解說內(nèi)容與文本部分相同.信息傳遞控制學(xué)習(xí)材料采用序列控制方式,設(shè)置為多媒體學(xué)習(xí)中經(jīng)常采用的導(dǎo)航條控制,頁面上方設(shè)有5個學(xué)習(xí)內(nèi)容的導(dǎo)航熱區(qū),學(xué)習(xí)者可以利用導(dǎo)航選擇學(xué)習(xí)順序.根據(jù)已有研究中對于學(xué)習(xí)內(nèi)容控制方式的設(shè)置,主要有兩種方式:縮減(full-minus)控制和擴充(lean-plus)控制[17].縮減控制方式中,最初呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者是完整的學(xué)習(xí)內(nèi)容,但學(xué)習(xí)者可以選擇忽略或者跳過某些內(nèi)容.擴充控制是指最初提供給學(xué)習(xí)者的內(nèi)容比較簡單,但是學(xué)習(xí)者能夠增加或者選擇新的學(xué)習(xí)內(nèi)容.在本實驗中,采用擴充內(nèi)容控制方式,最初只呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的文字部分,對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的圖片解釋采用超鏈接方式隱藏起來,只有當學(xué)習(xí)者點擊超鏈接時,圖片才會顯現(xiàn),此時呈現(xiàn)的是完整學(xué)習(xí)內(nèi)容.

1.3.2測試材料

通過實驗研究了脈寬為2.5 ms的單脈沖毫秒激光對鋁靶材打孔過程中的熔融物噴濺情況。實驗結(jié)果表明：隨著激光能量的增加，噴濺物的速度持續(xù)增加，隨后又趨于穩(wěn)定。當激光能量為7.5 J時，氣化及噴濺現(xiàn)象在1.38 ms即截止。當激光能量為46.2 J時，熔融物噴濺速度達到約12.6 m/s。進一步的模擬計算得到的噴濺速率在數(shù)值上與實驗結(jié)果比較一致，在變化趨勢上略有差異，考慮到實驗誤差與理想的計算模型所帶來的實驗誤差，實驗結(jié)果與模擬計算結(jié)果總體是相符的。研究結(jié)果對毫秒激光打孔過程中熔融物噴濺遷移現(xiàn)象提供理論依據(jù)，有助于激光打

測試材料包括先前知識測驗、記憶和遷移后測題目.先前知識測驗主要目的是考查學(xué)習(xí)者的初始知識情況.題目是關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)基本知識的填空題,如IP地址有幾位；寬帶路由器通過協(xié)議從電信運營商處獲取IP地址等網(wǎng)絡(luò)配置信息.這些題目也是之前學(xué)習(xí)的知識.前測一共有16個題目,每個題目計1分,共16分.

后測題目分為兩個部分:記憶測試和遷移測試.記憶測試與前測題目相同,但題目順序進行重新編排.遷移測試考查學(xué)習(xí)者對之前學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解以及分析問題的能力,共7個題目,包括4個填空題和3個問答題,題目如IP地址1為10.10.1.2,子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0, IP地址2為10.10.2.1,子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0,則兩臺主機處于是否處于同一子網(wǎng)？請說明理由.遷移測試題總分為10分.

學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)在計算機上完成,前測、后測采用紙質(zhì)材料呈現(xiàn).

1.4實驗程序

實驗在計算機機房進行.每次同時進行實驗人數(shù)為40人.被試可以隨機選擇可用的電腦,每個被試一臺,帶有一副耳機.在正式開始實驗前,主試向被試宣讀指導(dǎo)語,說明實驗程序和基本要求,告訴他們將要學(xué)習(xí)一份關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)材料,學(xué)習(xí)結(jié)束后需要回答問題,因此需要認真學(xué)習(xí)并仔細作答.在確定所有被試明確實驗基本要求之后,發(fā)放紙質(zhì)前測問卷,測試學(xué)習(xí)者的初始知識水平.在全體被試均完成前測之后,才要求被試進入學(xué)習(xí)階段,學(xué)習(xí)時間限定為10 min.學(xué)習(xí)完成之后要求被試關(guān)掉運行程序,主試發(fā)放測試問卷,進行記憶和遷移測試,后測完成時間約為15 min,整個實驗進行的時間約為35～40 min.數(shù)據(jù)采用SPSSl9.0進行統(tǒng)計分析與處理.

2　結(jié)　果

參與實驗的160名被試,已有一定知識組共80人,低知識水平組80人,由于每一位學(xué)生隨機學(xué)習(xí)某一控制類型內(nèi)容,最終形成8個實驗組,每組均有被試20人.8個實驗組前測成績的描述統(tǒng)計結(jié)果如表1所示.

表1　8個實驗組的前測成績的平均值(M)和標準差(SD)

對兩種知識水平學(xué)習(xí)者的前測成績進行獨立樣本T檢驗,t(158)=36.74,p<0.01,Cohen’sd=5.82,說明兩組學(xué)習(xí)者的知識水平具有極其顯著差異.對于低知識水平學(xué)習(xí)者4種控制類型被試的前測成績進行單因素方差分析,F(3,76)=0.02,p> 0.05,表明在低知識水平學(xué)習(xí)者中,4種控制類型的被試前測成績無顯著差異.同樣,對于已有一定知識學(xué)習(xí)者在4種實驗條件下被試前測成績進行單因素方差分析,F(3,76)=0.63,p> 0.05,表明已有一定知識學(xué)習(xí)者在4種實驗條件下的前測成績也無顯著差異.

不同知識水平的學(xué)習(xí)者在4種實驗條件下的記憶和遷移后測成績描述性統(tǒng)計結(jié)果如表2所示.

表2　8個實驗組記憶和遷移后測成績的平均值和標準差(M±SD)

為了解學(xué)習(xí)者知識水平與控制類型對于學(xué)習(xí)結(jié)果的影響以及兩者之間是否存在交互作用,對于學(xué)習(xí)者的知識水平與控制類型的交互作用進行多因素方差分析,結(jié)果見表3.

表3　學(xué)習(xí)者知識水平與控制類型對于記憶和遷移成績的交互作用

注:*p< 0.05,**p< 0.01

圖1　知識水平與控制方式對于記憶成績交互作用圖Fig. 1　The correlation between prior knowledge and control forms on memory scores

圖2　知識水平與控制方式對于遷移成績交互作用圖Fig. 2　The correlation between prior knowledge and control forms on transfer scores

3　討　論

實驗結(jié)果表明，知識水平與控制類型在記憶成績方面具有顯著交互作用.進一步分析發(fā)現(xiàn)對于低知識水平的學(xué)習(xí)者來說,在4種不同類型的控制方式下,信息傳遞和表征方式控制組的記憶成績均顯著高于內(nèi)容控制組.但是對于已有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,內(nèi)容控制組的記憶成績卻好于信息傳遞和表征方式控制組,雖然沒有達到顯著差別,這一結(jié)果表現(xiàn)出知識反轉(zhuǎn)效應(yīng)的特征.同時,學(xué)習(xí)者知識水平與控制類型在遷移成績方面也存在顯著交互作用,已有一定知識學(xué)習(xí)者在內(nèi)容控制條件下的遷移成績顯著高于無控制條件,但是低知識水平學(xué)習(xí)者在兩種條件下遷移成績并無顯著差別,從另一側(cè)面體現(xiàn)出知識反轉(zhuǎn)效應(yīng).

本實驗中信息傳遞控制采用的是選擇學(xué)習(xí)序列(sequence)這一方式,是一種超文本結(jié)構(gòu),是學(xué)習(xí)者控制的一種常用方式.已有研究認為,超文本導(dǎo)航能夠使得學(xué)習(xí)者根據(jù)自身對于信息的需求選擇學(xué)習(xí)的先后順序,增加學(xué)習(xí)的自由度,激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)習(xí)效果.但是這些效用的發(fā)揮與學(xué)習(xí)者知識水平和導(dǎo)航形式有關(guān).對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說,線性的結(jié)構(gòu)化導(dǎo)航更加有效,而對于已有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,更適合采用網(wǎng)狀非線性導(dǎo)航[18].本實驗中,采用的是線性導(dǎo)航方式,導(dǎo)航條目比較少(僅有5個),在給予學(xué)習(xí)者一定自由度的基礎(chǔ)上卻不會給低知識水平學(xué)習(xí)者增加過高的認知負擔(dān).因此,此時利用導(dǎo)航這一傳遞方式產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果比較好.但是對于已有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,這種導(dǎo)航方式卻不會對學(xué)習(xí)效果起到很大的促進作用.值得注意的是,上述提及的研究在一定程度上表明,本實驗發(fā)現(xiàn)的信息傳遞控制對于低知識水平學(xué)習(xí)者的有效作用可能僅限于簡單的信息傳遞控制方式,如果是比較復(fù)雜的信息傳遞控制(如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)航),則會對低知識水平學(xué)習(xí)者產(chǎn)生負面影響,而有利于已有一定知識學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí).對于這一問題,還有待于進一步研究證明.

在表征方式控制條件下,學(xué)習(xí)者可以選擇是否采用聲音方式來呈現(xiàn)學(xué)習(xí)信息.在這種情況下,可以實現(xiàn)多媒體學(xué)習(xí)中形式效應(yīng)的要求.形式效應(yīng)指出,學(xué)習(xí)者同時學(xué)習(xí)圖片和聽覺說明的學(xué)習(xí)效果要好于圖片和視覺文本結(jié)合的學(xué)習(xí)效果[19].這可以解釋低知識水平學(xué)習(xí)者在本實驗表征方式控制中產(chǎn)生較好記憶成績的原因.根據(jù)形式效應(yīng)的知識反轉(zhuǎn)效應(yīng)研究,形式效應(yīng)對于已有一定知識學(xué)習(xí)者的影響不大,本實驗結(jié)果也是如此,已有一定知識學(xué)習(xí)者在表征方式控制下的學(xué)習(xí)成績并無明顯提高.

Saw曾經(jīng)指出,內(nèi)容控制對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說會產(chǎn)生負面影響,而對于已經(jīng)具有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,則會產(chǎn)生較好學(xué)習(xí)效果[20].本研究結(jié)果與之相一致.內(nèi)容控制方式對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說是一種比較無效的控制方式.這是因為,在這一控制條件下,最初呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者的僅是少量信息,對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說理解起來會比較困難,同時也有可能忽略部分關(guān)鍵性的解釋信息,Kopcha和Sullivan就曾指出,如果學(xué)習(xí)者控制是允許學(xué)習(xí)者忽略某些教學(xué)內(nèi)容,那么很有可能會對學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生負面影響[21].也就是說低知識水平學(xué)習(xí)者缺少足夠的能力和認知資源去應(yīng)對內(nèi)容控制條件,從而影響這一控制類型的有效性.Granger和Levine在其研究中也發(fā)現(xiàn),在學(xué)習(xí)復(fù)雜內(nèi)容時,學(xué)習(xí)內(nèi)容控制對于記憶和遷移成績起到負面影響,而在學(xué)習(xí)簡單內(nèi)容時,有無內(nèi)容控制的學(xué)習(xí)效果差異不大[22].實際上也說明對于低知識水平學(xué)習(xí)者來說,學(xué)習(xí)復(fù)雜內(nèi)容時不適合采用內(nèi)容控制方式.對于已有一定知識的學(xué)習(xí)者來說,內(nèi)容控制條件下的記憶成績最高,雖然并沒有與其他3種方式產(chǎn)生顯著差異.同樣,已有一定知識的學(xué)習(xí)者在內(nèi)容控制條件下的遷移成績也最高.這可能是因為在本實驗中,采用部分-整體內(nèi)容呈現(xiàn)方式,學(xué)習(xí)者可以根據(jù)具體情況減少自己認為不重要或者已經(jīng)理解內(nèi)容的加工,從而可以有更多時間用來學(xué)習(xí)不熟悉或者更為重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容.此外,部分內(nèi)容呈現(xiàn)使得學(xué)習(xí)者在缺少更為詳細信息的基礎(chǔ)上去理解學(xué)習(xí)材料,必然要進行深度加工,在此基礎(chǔ)上選擇查看更為具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容是對個人已經(jīng)形成理解或驗證、或解釋、或?qū)Ρ鹊恼J知行為,會促進學(xué)習(xí)者的深層理解,從而產(chǎn)生更高的遷移成績.

在本研究中,對于低知識水平學(xué)習(xí)者在4種控制方式下并未發(fā)現(xiàn)其在遷移成績方面的差異.這可能是因為本實驗選擇的學(xué)習(xí)內(nèi)容為計算機網(wǎng)絡(luò)知識,相對而言低知識水平學(xué)習(xí)者更少接觸這類知識,其中某些專業(yè)術(shù)語被試可能從來沒有接觸過,而且內(nèi)容本身也比較抽象枯燥,因此被試很難在短時間內(nèi)對原理有較好的理解和內(nèi)化,最終表現(xiàn)為在遷移水平上未有明顯差別.

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Expertise Reversal Effect of Leaner Control in Multimedia Learning

ZHAO Liying, LIN Lu

(College of Education and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Both learners’ prior knowledge and control forms may have some influences on the effectiveness of learner control. Two groups of learners with different prior knowledge use four different forms of learner control to study respectively, and then have a memory and transfer test. The results show that the learning performances under different learner control forms are influenced by learners’ prior knowledge, that is expertise reversal effect. Information delivery and representational forms have positive effect on memory test for novice learners, while content control can promote transfer performance of learners with higher levels of knowledge.

multimedia learning; learner control; expertise reversal effect

2016-03-13

教育部人文社科青年基金項目(11YJCZH246);2015年度浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃項目.

趙立影(1978—),女,副教授,博士,主要從事多媒體學(xué)習(xí)研究.E-mail:zly@zjut.edu.cn

10.3969/j.issn.1674-232X.2016.05.004

G434

A

1674-232X(2016)05-0466-06