情緒設計對多媒體學習的影響*

龔少英 上官晨雨 翟奎虎 郭雅薇,2

(1華中師范大學心理學院暨青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室,武漢 430079)(2 College of Education,University of Georgia,Athens,Georgia 30602-7143,United States)

1 問題提出

多媒體學習(multimedia learning)是指對言語和圖片表征材料的學習,包括從包含文本和解說的課本、包含動畫和講解的基于計算機的課程、包含圖片和解說的幻燈片中學習(Mayer,2009)。隨著技術的不斷發(fā)展,人們越來越多地把多媒體技術應用到教育中,這為學習和教學帶來了更加豐富的資源和形式,同時也使我們對學習材料的設計有了更大的操作空間。學習者在學習中會體驗到各種各樣的情緒(Pekrun,Goetz,Titz,&Perry,2002),而以往很多研究發(fā)現積極情緒能夠促進學習(Efklides,Kourkoulou,Mitsiou,&Ziliaskopoulou,2006;Pekrun,2006),那么如何設計多媒體學習材料才能激發(fā)學習者的積極情緒？激發(fā)出的積極情緒能夠促進學習嗎？情緒對多媒體學習有何影響,如何影響的問題還沒有明確答案。因此,本研究試圖考察多媒體學習材料的情緒設計能否激發(fā)學習者的積極情緒,激發(fā)出的積極情緒是否影響學習者的動機、認知和學習結果。

1.1 情緒與多媒體學習

多媒體學習的認知理論關注學習者在多媒體學習中的認知過程,較少考慮動機、情緒對多媒體學習的影響(Mayer,2005)。Moreno認為僅僅從認知方面來解釋多媒體學習效果是不充分的,她提出了多媒體學習的認知?情緒理論(Moreno,2006)。該理論主張：動機和元認知會通過增加或者減少認知投入等方式影響多媒體學習,并提出多媒體學習材料視覺設計的兩大功能：一是認知功能,指對多媒體學習材料進行視覺設計能夠促進學習者對多媒體學習材料的認知加工;二是情感功能,指對多媒體學習材料進行視覺設計能夠影響學習者對多媒體學習材料的態(tài)度和動機(Moreno,2007;Moreno &Mayer,1999;Moreno &Mayer,2007)。

近年來多媒體學習中學習者情緒的作用開始受到研究者關注,但研究者在如何激發(fā)學習者的情緒上存在分歧。傳統的實驗室實驗通常使用外部手段誘發(fā)積極情緒,例如在任務開始前讓學習者看電影片段或者贈送禮物。然而將這種外部誘發(fā)積極情緒的方式應用到多媒體學習中存在一定局限,例如無法保證學習任務之前誘發(fā)的情緒的持續(xù)性。與傳統外部誘發(fā)方式相對的是通過學習環(huán)境本身來激發(fā)學習者的積極情緒(Linnenbrink &Pintrich,2002),例如對學習材料進行情緒設計,這種方式更加自然并且能夠貫穿整個學習過程(Um,Plass,Hayward,&Homer,2012),因而近幾年逐漸受到研究者關注。

以往研究在情緒如何影響多媒體學習效果上結果也不一致,存在兩種不同的觀點。一方面,情緒促進假說提出學習者在學習過程中體驗到的積極情緒可以促進學習。積極的情緒能夠增強學習者的動機、增加其對學習任務的投入(Efklides et al.,2006),促進認知加工(Pekrun,2006),從而提高學習效果。另一方面,認知負荷理論認為情緒是一種外在認知負荷,在學習材料中引入任何旨在誘發(fā)積極情緒的元素都將增加外在認知負荷,進而損害學習。例如,許多研究發(fā)現在多媒體學習材料中增加與學習目標無關但有趣的內容,誘發(fā)了學習者的積極情緒,但會干擾學習(Mayer,Heiser,&Lonn,2001;龔少英,段婷,王福興,周宗奎,盧春曉,2014),可能是因為這些裝飾材料增加了學習者的外在認知負荷,從而阻礙學習。這一假設與多媒體學習的一致性原則一致,該原則強調當無關的材料被排除時,學習者學得更好(Mayer,2005;Moreno&Mayer,2000)。因此,本研究旨在不增加額外內容的前提下,對學習材料本身進行情緒設計,并結合傳統的外部誘發(fā)方式,考察積極情緒對多媒體學習的影響。

1.2 多媒體學習中的情緒設計

情緒設計是指運用視覺設計元素激發(fā)學習者情緒、促進其學習的方式(Um et al.,2012)。內部積極情緒設計即通過對學習材料本身進行設計以引發(fā)學習者積極情緒的方式。多媒體學習中情緒設計的已有研究著重探討了顏色和形狀這兩種元素對多媒體學習的影響。例如,Um等(2012)運用顏色和形狀對多媒體學習材料“人體的免疫過程”進行情緒設計,結果發(fā)現暖色和圓形可以激發(fā)學習者的積極情緒,降低感知到的難度并且提高理解和遷移成績。多數研究發(fā)現對多媒體學習材料進行情緒設計能夠激發(fā)學習者的積極情緒,促進學習者的理解(Mayer &Estrella,2014;Plass,Heidig,Hayward,Homer,&Um,2014;Um et al.,2012)和遷移(Um et al.,2012)。然而,也有研究發(fā)現對學習材料進行情緒設計并沒有激發(fā)學習者的積極情緒,也沒有促進學習者的成績(Heidig,Müller,&Reichelt,2015;Park,Kn?rzer,Plass,&Brünken,2015)。導致這種不一致結果的主要原因可能有：(1)以往研究使用的積極情緒設計元素維度單一,對不同元素的結合如何影響多媒體學習也沒有系統探查。例如在顏色方面僅考察了冷色和暖色,但Plass等(2014)的研究發(fā)現暖色本身不能激發(fā)積極情緒,將暖色和圓形結合才能激發(fā)學習者積極情緒。這說明僅僅考慮暖色或者幾種顏色的對比可能并不構成積極情緒產生的充分條件,并且在實際的學習材料設計中也很少只使用某一種顏色。(2)對不同情緒設計元素的探討有限,例如部分研究在對學習材料進行形狀設計這一內部情緒設計的元素上,已經帶有擬人化的傾向,采用類似嬰兒臉型的圓形設計(Park et al.,2015;Um et al.,2012),但僅考察了形狀的擬人,擬人化程度較低。Park等(2015)發(fā)現圓形的擬人化設計沒有激發(fā)學習者的積極情緒,這可能是因為擬人化程度較低的形狀難以激發(fā)學習者的積極情緒。而Mayer和Estrella(2014)的研究發(fā)現采用圓形、表情豐富的擬人化設計能夠促進多媒體學習。這一結果為上述推論提供了支持。

基于以往多媒體學習中情緒設計的相關研究,本研究選擇彩色和擬人化兩種元素,因為它們可以在大多數學習資源的可視化界面得以實現,同時又不會增加額外的學習內容;其次,研究者對多媒體學習中兩種元素如何影響學習沒有取得一致結果,還有待進一步探究。本研究將對擬人化和顏色設計元素進行進一步的優(yōu)化設計,并探討兩者對多媒體學習的影響。擬人化(Anthropomorphism)是指人為賦予非人類事物以人類的某些特征,使其在一定程度上被感知為人類(Epley,Waytz,&Cacioppo,2007)。擬人化方式有兩種,一是把人類的物理特征賦予非人類;二是將人類的精神特質賦予非人類(Waytz et al.,2010)。Epley等(2007) 提出了擬人化的三因素理論解釋人類什么時候傾向于擬人化,這三個因素分別是：代理知識、效能動機和社會性動機。代理知識指以人類為中心的知識更具可接近性和可利用性,擬人化物體更易激發(fā)與自身的相似感;效能動機指人具有理解和解釋他人行為的動機;社會性動機指人類具有保持社會聯系和友好關系的動機。根據擬人化的三因素理論：當所學知識與學習者對于自身的認知差距較大時,使用擬人化的學習材料將會產生更好的效果。擬人化中值得注意的是童真擬人化,它是指對產品中類似嬰兒的單純、天真爛漫的特征進行模擬。嬰兒特征可能會激起那些原本看到嬰兒才會有的積極情緒反應(Glocker et al.,2009)。童真擬人化的特征可能存在多種維度(Hellén&S??ksj?rvi,2013;Yano,2004),包括大小、形狀、質地和顏色,與之對應的特征是小巧、圓形、柔軟、粉色。研究發(fā)現,擬人化可使學習者產生較為積極的情緒體驗,進而提高學習效果(Moreale &Watt,2004)。因此,本研究所采用的擬人化設計不僅形狀擬人,且更接近于童真擬人化;顏色設計也不局限于冷色與暖色的對比,而是采用自然色彩,盡可能按照事物本身的顏色進行設計。

綜上所述,本研究試圖在多媒體學習環(huán)境中,從情緒設計的角度出發(fā),考察顏色和擬人化對學習者的情緒和學習(包括認知負荷、再認和遷移等認知性結果與動機、滿意度和成就感知等動機性結果)的影響。本研究包括兩個實驗,實驗1目的在于通過對新的學習材料進行更加優(yōu)化的顏色和擬人化的內部情緒設計,同時結合外部情緒誘發(fā)方式,探討多媒體學習環(huán)境中,不同方式誘發(fā)的積極情緒對學習的影響。實驗2則在實驗1的基礎上,更進一步考察顏色和擬人化這兩個特定的視覺設計元素對學習者情緒和學習的影響。根據前人研究,本研究提出如下假設：(1)不同情緒誘發(fā)方式(外部積極情緒誘發(fā)和內部積極情緒設計)都能誘發(fā)學習者的積極情緒,并導致更好的動機性結果(更高的學習動機、更高的感知成就和學習滿意度)和認知結果(更低的認知負荷、更好的再認和遷移成績);且相比外部情緒誘發(fā)方式,內部積極情緒設計更有可能持續(xù)誘發(fā)積極情緒。(2)彩色組比非彩色組體驗到更多的積極情緒,高擬人化組比低擬人化組有更多的積極情緒。(3)在動機性結果和認知性結果上,彩色組比非彩色組表現更好,高擬人化組比低擬人化組表現更好。

2 實驗1 情緒誘發(fā)和情緒設計對多媒體學習的影響

2.1 研究方法

2.1.1 被試

被試為華中師范大學本科生111名,其中男生27人,女生84人,平均年齡為21.53 ±2.65歲。被試的視力或矯正視力正常,無色盲或色弱。被試被隨機分配到四種實驗條件,分別是：外部積極情緒誘發(fā)加內部積極情緒設計組(積極?積極組,27人)、外部積極情緒誘發(fā)加內部中性情緒設計組(積極?中性組,28人)、外部中性情緒誘發(fā)加內部積極情緒設計組(中性?積極組,27人)、外部中性情緒誘發(fā)加內部中性情緒設計組(中性?中性組,29人)。

2.1.2 實驗設計

采用兩因素被試間設計,即外部情緒誘發(fā)(積極 vs中性)×內部情緒設計(積極 vs中性)。因變量為情緒、認知負荷、內部動機、感知到的成就、學習滿意度、再認和遷移成績。

2.1.3 材料

2.1.3.1 外部情緒誘發(fā)及內部情緒設計材料

外部情緒誘發(fā)材料包括一段中性情緒誘發(fā)電影片段“帝企鵝日記”,時長320 s;一段積極情緒誘發(fā)電影片段“憨豆先生”,時長 350 s。正式實驗前43人的預實驗結果顯示：外部積極情緒誘發(fā)條件(“憨豆先生”,M=5.87,SD=1.53)比中性情緒誘發(fā)條件(“帝企鵝日記”,M=3.84,SD=1.57)誘發(fā)出了更多的積極情緒,t(42)=6.94,p<0.01,d=1.31。這一結果表明外部情緒誘發(fā)的視頻可以用于正式實驗中。

內部情緒設計材料為一段 Flash動畫,改編自Mayer(2005)研究中的學習材料“閃電的形成過程與原理”。該材料共包含548個解釋文字,時長152 s。學習材料包括兩個版本：一是彩色高擬人化版,即對學習材料中的自然物盡量按其原有色彩進行設計,對太陽、云朵、電荷等進行擬人化處理;另一個是非彩色低擬人化版本,顏色主要包含黑白灰三色,對太陽、云朵和電荷不做擬人化處理。學習材料示例見圖1。

2.1.3.2 測量工具

先前知識經驗測驗：修訂Harp和Mayer(1997)研究中的測驗內容,包括4個關于氣象學知識熟悉度的主觀評定題和 1個關于閃電形成原理的問答題。其中,主觀評定題采用 0(完全不符合)～4(完全符合)5點評分,滿分16分。問答題為“請寫下你所知道的或想到的關于閃電形成的原理(即閃電是如何形成的)”,19個計分點,答對一個計1分。

情緒評定問卷：采用Gross和Levenson(1995)使用的具體情緒問卷。選取與積極情緒相關的6個項目,即快樂、興奮、滿意、高興、興趣和放松。被試于看視頻后和學習結束時分別在9點評分量表上評估他們在每一個項目上情緒感受的強度,從1(一點也沒有)到9(非常強烈)。本研究實驗1中該量表α系數前測為0.90,后測為0.85,實驗2中該量表α系數前測為0.89,后測為0.88。

圖1 學習材料示例

認知負荷量表：采用Paas(1992)編制的認知負荷自評量表,采用 9點計分量表進行測試,包括學習內容的難度和學習時的努力程度兩個項目,分值越高表示學習者認知負荷越大或越努力。該量表的內部一致性α系數為0.74。

內部動機問卷：采用Isen和Reeve(2005)編制的包含8個項目的自我報告問卷,要求被試評定有多喜歡自己的學習經歷(1表示非常不贊同,7表示非常贊同),量表的內部一致性α系數為0.92。學習者感知到的學習成就采用一個 7點評分項目測量(你認為自己在剛才的測驗中表現如何？),從 1(非常不好)到7(非常好)。學習者的學習滿意度用一個7點評分的問題測量(你有多喜歡剛才的閃電形成學習材料？),從1(非常不喜歡)到7(非常喜歡)。

再認測驗和遷移測驗：在Mayer(2005)和龔少英等(2014)研究的基礎上修訂而成。其中再認測驗考察學習者對學習材料的記憶情況,問題的答案均在學習材料中出現過,共 7道四選一的選擇題,每答對一題得1分。遷移測驗考察學習者深度加工所學知識并運用其解決問題的能力,共3道開放式問題,每題10分,根據學習者寫出的得分點及提供解決問題方案的正確性計分。所有學習測驗成績的評分均由三位經過嚴格培訓的心理學研究生擔任,評分者的一致性系數均在0.92以上。

2.1.4 實驗程序

實驗在實驗室的電腦上進行,共分為 3個階段：(1)前測階段:被試填寫人口學信息(包括性別、年齡和專業(yè)背景)和先前知識經驗問卷,填寫完畢后進入外部情緒誘發(fā)階段,并讓被試自我評定體驗到的情緒(第一次情緒測量)。(2)學習階段:被試學習閃電形成原理的實驗材料。(3)后測階段:學習結束之后,被試按照要求依次完成情緒評定問卷(第二次情緒測量)、認知負荷量表、內部動機問卷、再認測驗、遷移測驗以及感知成就問卷和學習滿意度問卷。

2.2 結果

四組被試在各變量的平均數和標準差見表1。

表1 四組被試在各變量上的平均數和標準差

2.2.1 外部情緒誘發(fā)的效果

為了考察情緒誘發(fā)是否成功,對外部情緒誘發(fā)條件下學習者的情緒進行獨立樣本t檢驗。結果發(fā)現,外部積極情緒誘發(fā)組(外部積極組)感知到的積極情緒水平顯著高于外部中性情緒誘發(fā)組(外部中性組),t(109)=3.52,p<0.001,d=0.67?？梢?在進入學習環(huán)節(jié)之前,與中性條件相比,積極情緒條件成功誘發(fā)出了更多的積極情緒。

對外部積極組與外部中性組在6種積極情緒的兩次測量的差異進行分析(表2)發(fā)現,在第一次情緒測量中,外部積極組在快樂、興奮、滿意、高興、興趣等5種積極情緒上顯著高于外部中性組,但在放松上差異不顯著。兩組間的這些差異在學習結束后的第二次情緒測量中全部消失。同時,外部積極組的積極情緒從第一次測量(M=6.29,SD=1.60)到第二次測量(M=5.24,SD=1.57)顯著下降,t(54)=4.49,p<0.01,d=0.66。以上結果表明：外部積極組在看過積極情緒視頻后比外部中性組體驗到更多的快樂、興奮、滿意、高興和興趣,但外部誘發(fā)的這些積極情緒并不能持續(xù)整個學習階段。

表2 外部誘發(fā)條件下積極組與中性組在 6種積極情緒上的差異分析

2.2.2 內部情緒設計的效果

為了考察內部積極情緒設計是否能誘發(fā)學習者的積極情緒,采用重復測量方差分析,其中,四種實驗條件為組間變量,情緒測量為重復測量變量。結果發(fā)現：組別主效應不顯著,F(3,107)=2.42,p>0.05,情緒測量的主效應顯著,F(1,107)=8.02,p<0.01,=0.07,兩者交互作用顯著,F(3,107)=6.85,p<0.001,=0.16。采用配對樣本t檢驗對4種實驗條件下被試兩次情緒的變化進行分析,發(fā)現有三組被試兩次情緒測量之間差異顯著：分別是積極?積極組從第一次情緒測量到第二次情緒測量積極情緒顯著下降,t(26)=2.11,p<0.05,d=0.61;積極?中性組,顯著下降,t(27)=4.84,p<0.001,d=0.72;中性?積極組,顯著上升,t(26)=?2.30,p<0.05,d=0.46。中性?中性組,兩次情緒測量差異不顯著,t(28)=1.20,p>0.05。如圖2所示。

圖2 四組被試兩次情緒測量主觀報告值的變化

此外,采用t檢驗考察情緒設計條件下學習者6種具體積極情緒的差異,結果發(fā)現對學習材料進行內部積極情緒設計影響以下兩種情緒：興趣(積極情緒設計組：M=6.67,SD=1.44;中性情緒設計組：M=5.75,SD=1.98;t(109)=2.78,p<0.01,d=0.53)和滿意(積極情緒設計組：M=5.98,SD=1.58;中性情緒設計組：M=5.30;SD=1.79;t(109)=2.12,p<0.05,d=0.40)。這說明,在學習過程中,內部積極情緒設計組比內部中性情緒設計組感受到更多興趣和滿意,并且持續(xù)整個學習階段。

2.2.3 學習結果

首先分析各組被試在先前知識經驗上的差異,發(fā)現各組被試差異不顯著,F(3,107)=0.31,p>0.05。分別以再認成績和遷移成績?yōu)橐蜃兞?進行2(外部情緒誘發(fā)：積極和中性)×2(內部情緒設計：積極和中性)的兩因素被試間方差分析。結果發(fā)現,外部情緒誘發(fā)和內部情緒設計在再認測驗上的主效應不顯著,F(1,107)=0.27,p>0.05;F(1,107)=0.30,p>0.05,交互作用不顯著,F(1,107)=0.01,p>0.05;但外部情緒誘發(fā)和內部情緒設計在遷移測驗上的主效應顯著,F(1,107)=4.74,p<0.05,=0.04;F(1,107)=11.54,p<0.01,=0.10,交互作用不顯著,F(1,107)=0.03,p>0.05。外部積極誘發(fā)組的遷移成績顯著高于外部中性誘發(fā)組;內部積極設計組的遷移成績顯著高于內部中性設計組。

以心理努力、感知難度、內部動機、感知成就和滿意度為因變量,進行2(外部情緒誘發(fā)：積極vs中性)×2(內部情緒設計：積極 vs中性)的兩因素被試間方差分析。結果發(fā)現：外部情緒誘發(fā)在心理努力(F(1,107)=0.12,p>0.05)、感知難度(F(1,107)=0.88,p>0.05)、內部動機(F(1,107)=0.04,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=0.09,p>0.05)和滿意度(F(1,107)=2.60,p>0.05)上的主效應均不顯著;內部情緒設計在感知難度上主效應顯著,F(1,107)=4.89,p<0.05,=0.04,內部積極組比中性組感知到更低的難度,在心理努力(F(1,107)=0.48,p>0.05)、內部動機(F(1,107)=1.51,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=1.61,p>0.05)和滿意度(F(1,107)=0.23,p>0.05)上的主效應均不顯著;外部情緒誘發(fā)和內部情緒設計在心理努力(F(1,107)=0.12,p>0.05)、感知難度(F(1,107)=2.23,p>0.05)、內部動機(F(1,107)=0.00,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=0.19,p>0.05)、滿意度(F(1,107)=0.85,p>0.05)上的交互作用均不顯著。

2.3 討論

實驗1的目的在于考察外部積極情緒誘發(fā)和內部積極情緒設計兩種方式能否誘發(fā)預期情緒,誘發(fā)出預期的積極情緒是否會促進學習者多媒體學習的動機、認知和學習結果。結果發(fā)現,外部積極情緒誘發(fā)和內部積極情緒設計都能夠成功誘發(fā)積極情緒,并且能夠促進學習者的多媒體學習。這一結果部分支持假設 1。實驗 1還發(fā)現,通過不同方式誘發(fā)出的積極情緒存在差異：外部手段誘發(fā)出更多的快樂、興奮、滿意、高興和興趣,而內部積極情緒設計誘發(fā)出更多的興趣與滿意,表明通過內部積極情緒設計誘發(fā)出的積極情緒更加集中。此外,外部手段雖然誘發(fā)了積極情緒,但所誘發(fā)的積極情緒不能持續(xù)整個學習階段,而內部積極情緒設計誘發(fā)的積極情緒在學習階段的持續(xù)性更好,這與Um等(2012)和 Plass等(2014)的研究結果一致。這說明,相對于外部誘發(fā)方式,內部積極情緒設計的方式更具優(yōu)越性：既沒有增加額外的學習內容,同時誘發(fā)出的積極情緒又能夠貫穿整個學習過程。兩種方式誘發(fā)出的積極情緒對學習者的再認成績沒有顯著影響,但能顯著提高學習者的遷移成績。此外,內部積極情緒設計對心理努力、內部動機、感知成就和滿意度沒有顯著影響,但內部積極情緒設計降低了學習者感知到的任務難度。綜上,假設1得到部分支持。

根據多媒體學習的認知?情緒理論(Moreno,2006,2007;Moreno &Mayer,2007),通過外部手段誘發(fā)出的積極情緒可能有利于激發(fā)學習者的先前知識經驗,促進學習者調動認知資源到一個新的情境中,從而導致學習者遷移成績的提高。內部積極情緒設計誘發(fā)出更多的興趣和滿意,導致學習者將認知資源集中到學習材料本身,降低了學習者對學習材料的感知難度從而促進遷移成績的提高。根據認知負荷理論,學習者的動機、情緒等因素會影響學習者的相關認知負荷(Seufert,J?nen,&Brünken,2007),當學習者處于積極情緒且動機較高時,其相關認知負荷增加,而相關認知負荷不僅不會阻礙學習,反而會促進學習(Paas &Sweller,2014)。因此通過內部積極情緒設計誘發(fā)的積極情緒可能是通過降低內在認知負荷(感知難度)、增加相關認知負荷促進學習遷移。

實驗1發(fā)現內部積極情緒設計激發(fā)的情緒在學習階段更為持久,還可以降低內部認知負荷,表明內部積極情緒設計是更有效的情緒誘發(fā)方式,其優(yōu)越性不僅體現在可以持續(xù)激發(fā)積極情緒,還表現在可以降低學習者的認知負荷,優(yōu)化了學習過程。但實驗1的內部積極情緒設計是同時采用彩色和擬人化的結果,無法區(qū)分是彩色還是擬人化在發(fā)揮作用,抑或是二者的共同作用。因此,實驗2進一步考察顏色和擬人化這兩個具體的視覺設計元素如何影響學習者的情緒和學習結果。

3 實驗2 顏色和擬人化設計對多媒體學習的影響

3.1 方法

3.1.1 被試

被試為華中師范大學本科生107名,其中男生22名,女85名,平均年齡為21.11 ±2.32歲。被試的視力或矯正視力正常,無色盲或色弱。被試被隨機分配到四種實驗條件下,分別是：彩色高擬人化組(27人)、彩色低擬人化組(28人)、非彩色高擬人化組(25人)、非彩色低擬人化組(27人)。

3.1.2 實驗設計

實驗采用 2×2被試間設計,自變量為顏色(彩色、非彩色)和擬人化(高擬人化、低擬人化)。因變量同實驗1。

3.1.3 材料

內部情緒設計材料為一段 Flash動畫,改編自Mayer(2005)研究中的學習材料“閃電形成的過程與原理”。對材料中動畫的顏色進行了兩種設計：一種是彩色,按照事物自然顏色進行設計;另一種是無色,只包含黑白灰三種顏色。其次,對動畫中一些自然物進行了兩種擬人化設計：一種是擬人化水平較高,對太陽、云朵、水滴、冰晶和電荷等都進行擬人化的設計;另一種擬人化水平較低,盡量按照自然物原樣或者生活中較熟悉的非擬人化方式進行設計。在實驗1材料的基礎上最終設計出4個版本的學習材料：彩色高擬人組(即實驗 1積極情緒設計組)、彩色低擬人組、非彩色高擬人組和非彩色低擬人組(即實驗1中性情緒設計組)。

外部誘發(fā)中性情緒視頻材料及情緒評定問卷、認知負荷量表、內部動機問卷、感知成就問卷、學習滿意度問卷以及再認測驗、遷移測驗同實驗1。

表3 四組被試在各變量上的平均數和標準差

3.1.4 實驗程序

實驗程序共分為3個階段：前測階段,被試填寫先前知識經驗問卷,填寫完畢后進入情緒預處理階段。為了更好控制被試進入學習階段前的情緒,讓所有被試首先觀看中性視頻,并讓被試自我評定體驗到的情緒。接下來的學習階段和測驗階段同實驗1。

3.2 結果

四組被試在各變量的平均數和標準差見表3。

3.2.1 外部情緒誘發(fā)的效果

采用單因素方差分析比較四種實驗條件下,被試初始情緒是否存在顯著差異,結果發(fā)現,四組被試初始情緒不存在顯著差異,F(3,103)=1.86,p>0.05。可見,在進入學習環(huán)節(jié)之前,各組被試的情緒相對中性且無顯著差異。

3.2.2 內部情緒設計的效果

為了檢驗內部積極情緒設計的兩種元素是否誘發(fā)了積極情緒,以顏色和擬人化兩個因素作為被試間因素,將情緒設計誘發(fā)的情緒作為因變量,進行兩因素方差分析。結果發(fā)現,顏色的主效應顯著,F(1,103)=5.42,p<0.05,=0.05,擬人化的主效應不顯著,F(1,103)=0.09,p>0.05,顏色和擬人化的交互作用顯著,F(1,103)=8.87,p<0.01,=0.08。進一步簡單效應分析發(fā)現,在高擬人化條件下,彩色組的積極情緒水平顯著高于非彩色組,F(1,103)=13.68,p<0.01,=0.12。在低擬人化條件下,彩色組的積極情緒水平與非彩色組沒有顯著差異,F(1,103)=0.22,p>0.05。如圖3所示。

圖3 顏色和擬人化設計在積極情緒上的交互作用

3.2.3 學習結果

首先分析各組被試先前知識經驗的差異,結果發(fā)現差異不顯著,F(3,103)=0.26,p>0.05。接下來,以再認成績和遷移成績?yōu)橐蜃兞?進行 2(顏色：彩色和非彩色)×2(擬人化：高擬人化和低擬人化)的兩因素被試間方差分析。結果發(fā)現,顏色和擬人化設計在再認成績上的主效應不顯著,F(1,103)=0.001,p>0.05;F(1,103)=0.12,p>0.05,交互作用不顯著,F(1,103)=0.05,p>0.05。顏色和擬人化設計在遷移測驗上的主效應顯著,F(1,103)=8.14,p<0.01,=0.07;F(1,103)=6.92,p<0.05,=0.06,交互作用不顯著,F(1,103)=2.07,p>0.05。彩色組的遷移成績顯著高于非彩色組;高擬人化組的遷移成績顯著高于低擬人化組。

以心理努力、感知難度、內部動機、感知成就和滿意度為因變量,進行 2(顏色：彩色 vs非彩色)×2(擬人化：高擬人化 vs低擬人化)的兩因素方差分析,結果發(fā)現：顏色在感知難度上的主效應顯著,F(1,103)=8.24,p<0.01,=0.07,彩色組比非彩色組感知到更低的難度。顏色在其他變量上的主效應均不顯著：心理努力(F(1,103)=0.07,p>0.05)、內部動機(F(1,103)=1.26,p>0.05)、感知成就(F(1,103)=0.01,p>0.05)、滿意度(F(1,103)=0.03,p>0.05)。擬人化在心理努力(F(1,103)=2.40,p>0.05)、感知難度(F(1,103)=0.38,p>0.05)、內部動機(F(1,103)=0.76,p>0.05)、感知成就(F(1,103)=0.42,p>0.05)、滿意度(F(1,103)=0.13,p>0.05)的主效應均不顯著。顏色和擬人化在內部動機上的交互作用顯著,F(1,103)=12.11,p<0.01,=0.11,見圖4。顏色和擬人化在滿意度上的交互作用顯著,F(1,103)=4.63,p=0.03,=0.04,見圖5。進一步簡單效應分析發(fā)現：在高擬人化條件下,彩色組的內部動機顯著高于非彩色組,F(1,103)=10.30,p<0.01,=0.09,彩色組的滿意度與非彩色組沒有顯著差異,F(1,103)=2.65,p>0.05;在低擬人化條件下,彩色組的內部動機與非彩色組沒有顯著差異,F(1,103)=2.86,p>0.05,滿意度也沒有顯著差異,F(1,103)=2.00,p>0.05。顏色和擬人化在心理努力(F(1,103)=0.37,p>0.05)、感知難度(F(1,103)=1.18,p>0.05)和感知成就(F(1,103)=0.01,p>0.05)上的交互作用均不顯著。

圖4 顏色和擬人化設計在內部動機上的交互作用

圖5 顏色和擬人化設計在滿意度上的交互作用

3.3 討論

實驗2的目的在于考察內部積極情緒設計中兩種特定設計元素：顏色和擬人化如何影響學習者的情緒與學習結果。結果發(fā)現：彩色能夠誘發(fā)積極情緒,擬人化不能單獨誘發(fā)積極情緒,但和彩色結合可以誘發(fā)積極情緒。這說明擬人化誘發(fā)積極情緒是有條件的,要在彩色條件下才能誘發(fā)積極情緒。一個可能的解釋是彩色或許是擬人化的一個重要維度,沒有彩色的擬人化,其擬人化程度并不高,不足以達到誘發(fā)學習者積極情緒的程度。另一個可能的原因是本研究被試都為 90后大學生,這一代被稱為網絡數字時代的“數字原住民”(Prensky,2001;曹培杰,余勝泉,2012),他們從小觀看的動畫已經將彩色和擬人化進行結合,所以對于該被試群體來說,更易接受將彩色和擬人化相結合的方式,而這種方式同時也更易誘發(fā)其積極情緒。這些發(fā)現與前人研究結果一致(Gorn,Chattopadhyay,Yi,&Dahl,1997;Wolfson &Case,2000;Park et al.,2015),假設2得到部分支持。

實驗2還發(fā)現,彩色顯著降低了學習者感知到的任務難度,并且在高擬人化條件下,運用彩色能夠顯著提高學習者的內部動機,這一結果表明擬人化影響學習者動機的過程離不開彩色設計。但是實驗2沒有發(fā)現彩色在提高學習者心理努力、內部動機、感知成就和滿意度上的單獨作用,也沒有發(fā)現擬人化設計在降低學習者認知負荷、提高學習者內部動機、感知成就和滿意度上的單獨作用。彩色和高擬人化設計都可以促進學習者的遷移成績,但是沒有發(fā)現對再認成績的促進作用,這與實驗1的結果一致。這可能是由于再認測驗的答案都來自學習材料,學習者只需從四個答案中識別正確答案,考察的是淺層學習,因此彩色和擬人化設計對中等難度學習材料的再認沒有產生顯著影響。但遷移測驗需要學習者應用所學原理解決問題,涉及學習者的深度加工和理解。這一過程可能受到學習者情緒和動機的影響。根據多媒體學習的認知?情緒理論(Moreno,2006,2007;Moreno &Mayer,2007),當彩色單獨或者與擬人化結合誘發(fā)了學習者的積極情緒后,這些積極情緒可能促進學習者進行更多的深度學習和精細加工,從而促進學習者遷移成績的提高。實驗2也確實發(fā)現彩色設計降低了學習者感知到的任務難度,彩色與高擬人化的結合誘發(fā)了學習者的積極情緒,提高了學習者的內部動機。這說明,同時采用彩色和高擬人化設計有利于降低學習者內部認知負荷、提高學習動機,從而使學習者有足夠的認知資源采用高級學習策略對學習材料進行深度加工和整合,進而促進學習遷移(Leutner,2014;Mayer,2014;董妍,俞國良,2010)。綜上,假設 3得到部分支持。

4 總討論

本研究主要目的在于考察對多媒體學習材料進行內部積極情緒設計能否激發(fā)學習者的積極情緒,激發(fā)出的積極情緒是否影響學習者的動機性結果和認知性結果,并在此基礎上更進一步考察顏色和擬人化兩種視覺設計元素對多媒體學習的影響。研究發(fā)現將情緒設計原則應用到學習材料可以誘發(fā)積極情緒,并對多媒體學習的認知過程和學習效果產生積極影響,這與以往部分研究結果是一致的(Plass et al.,2014;Um et al.,2012)。實驗 1發(fā)現,外部積極情緒誘發(fā)與內部積極情緒設計都能成功誘發(fā)積極情緒,不同方式誘發(fā)出的積極情緒在持續(xù)性上存在差異。通過內部積極情緒設計誘發(fā)的積極情緒能夠維持整個學習階段,并且可以降低學習者的認知負荷,因此,在多媒體學習的積極情緒誘發(fā)和維持上,內部情緒設計比外部情緒誘發(fā)更優(yōu)。通過不同方式誘發(fā)的積極情緒都能促進學習遷移,但沒有促進學習者的再認,也沒有提高學習者的動機、感知成就和學習滿意度。因此,假設1得到部分支持。實驗 2發(fā)現,彩色能夠誘發(fā)積極情緒,擬人化不能單獨誘發(fā)積極情緒,但與彩色結合可以誘發(fā)積極情緒,因此,假設 2得到部分支持。彩色和擬人化都能促進學習遷移,但是沒有發(fā)現對再認成績的促進作用。彩色能夠顯著降低學習者感知到的難度,但沒有提高學習者的心理努力、內部動機、感知成就與滿意度;擬人化設計不能降低學習者感知到的難度,也沒有提高學習者的心理努力、內部動機、感知成就與滿意度;而將彩色與擬人化結合能夠顯著提高學習者的內部動機。這些結果為假設3提供了部分支持。

實驗1發(fā)現相比外部情緒誘發(fā)的方式,內部積極情緒設計激發(fā)的積極情緒在學習階段維持更為持久,并能夠降低學習者的認知負荷,促進學習遷移。然而到底是顏色還是擬人化的設計元素導致了上述結果？經過實驗2的進一步研究發(fā)現,內部積極情緒設計能夠誘發(fā)學習者的積極情緒是由于彩色本身或者將彩色與擬人化相結合,而內部積極情緒設計能夠降低學習者的認知負荷是由于彩色設計的原因。內部情緒設計的兩個元素彩色設計和擬人化設計不管是單獨(實驗2)還是結合在一起(實驗1)都對學習遷移產生了促進作用。綜合實驗1和實驗2的結果,本研究表明對多媒體學習材料進行內部積極情緒設計可以激發(fā)學習者的積極情緒,降低認知負荷,促進動機和學習遷移。進一步的研究發(fā)現顏色在擬人化影響學習效果中起調節(jié)作用,擬人化元素對情緒、動機的影響離不開彩色的設計。以往關于顏色影響情緒的研究得到了較為一致的結果,即顏色影響情緒,可以引發(fā)個體產生積極的感受,喚醒其情緒,比如愉快和興奮;而這些情緒反過來又使人們產生對材料的積極關注和投入(Gorn et al.,1997;Um et al.,2012),從而促進學習。而沒有彩色的擬人化,其擬人化程度并不高,可能不足以達到誘發(fā)學習者積極情緒、激發(fā)學習者動機的程度(Hellén &S??ksj?rvi,2013;Yano,2004)。因此,在對多媒體學習材料進行內部積極情緒設計時,將擬人化和彩色兩個元素結合起來,效果更佳。

本研究通過對多媒體學習材料進行顏色和擬人化設計進一步驗證和延伸了Um等(2012)和Plass等(2014)的研究結果。研究結果支持積極情緒促進假設,即積極情緒可以增強學習效果(Isen &Daubman,1984;Pekrun,2006;Efklides et al.,2006)。雖然外部誘發(fā)和內部情緒設計都能誘發(fā)出預期的積極情緒,但是外部誘發(fā)的積極情緒在學習過程中顯著減弱;而通過內部情緒設計誘發(fā)的積極情緒能夠保持到學習任務結束。這表明內部情緒設計誘發(fā)的積極情緒對學習產生更持久的影響。因此,通過內部情緒設計方式來誘發(fā)學習者積極情緒、促進學習結果可能是一種更優(yōu)的選擇。

學業(yè)情緒的控制?價值理論(Pekrun,2006)認為學業(yè)情緒通過認知和動機的中介影響學業(yè)成就。即學業(yè)情緒影響學生的學習動機、學習策略、認知資源等,最終影響其學業(yè)成就。實證研究也發(fā)現傳統學習情境下愉快等積極的學業(yè)情緒有助于增強學生的內部動機(Isen &Reeve,2005)。本研究結果顯示,彩色和高擬人化設計的組合可以誘發(fā)學習者的積極情緒、降低認知負荷、增強學習動機。根據學業(yè)情緒的控制?價值理論,內部積極情緒設計可能是通過誘發(fā)學習者的積極情緒,激發(fā)學習者的內部動機,增加學習者對于學習材料的關注,促進學習者投入更多的認知資源,對學習材料進行深度加工和整合,促進學習結果。但上述推論是基于學業(yè)情緒的控制?價值理論這一適用于傳統學習情境的理論提出的,是否適用于多媒體學習情境,還有待后續(xù)研究檢驗。

本研究為多媒體學習的認知?情緒理論(Moreno,2006)提供了實證支持。本研究結果表明在多媒體學習環(huán)境中,對學習材料進行內部情緒設計可以誘發(fā)學習者的積極情緒,促進學習。顏色和擬人化結合的內部積極情緒設計降低了學習者的內在認知負荷,同時增強了學習者的學習動機,驗證了多媒體學習的認知?情緒理論提出的多媒體學習材料視覺設計的認知功能和情感功能(Moreno,2007;Moreno &Mayer,2007)。這說明學習者在多媒體學習環(huán)境構建知識的復雜過程中,其情緒因素是除了認知因素外需要考慮的一個重要方面。

本研究創(chuàng)新性地將情緒設計融入多媒體學習過程中,豐富和優(yōu)化了顏色和擬人化兩種視覺設計元素,將顏色元素進行擴展,采用多種自然顏色的組合,擬人化的設計也更加接近童真擬人化,探討了顏色和擬人化這兩種情緒設計元素在多媒體學習中的作用,這是本研究的一個創(chuàng)新之處。本研究也發(fā)現了一些新的結果,對多媒體教學設計有重要啟示。例如,教師在制作多媒體學習課件時,可以根據學習內容的特征對能夠引發(fā)積極情緒的元素進行科學設計,從而激發(fā)學生的積極情緒,增強其內部動機,并提高學習效果。這可能是未來多媒體教學材料設計、文本教材設計乃至信息化教育過程中一個嶄新而充滿挑戰(zhàn)的方向。

本研究雖然對視覺設計元素進行了優(yōu)化,也有一些新的發(fā)現,但仍然存在一些不足。首先,本研究被試群體為大學生,使用的主題聚焦于科學學習,學習內容少、學習時間短,在將本研究結果推論到其他人群、其他學科和學習情境時要謹慎。其次,本研究使用的學習材料是具有有限交互性的基于計算機的多媒體材料。以往研究發(fā)現,多媒體學習材料的交互性影響學習效果。對于具有復雜交互特征的多媒體學習材料,情緒設計如何影響學習效果,還有待進一步探查。最后,本研究對情緒設計影響多媒體學習效果的機制進行了探討,但本研究對于情緒的測量都是采用主觀評定的方式,未來的研究可以采用更加直接和實時的測量方式?？傊?未來研究有必要擴大樣本量,在更加接近真實課堂學習的情境中,采用多種研究方法進一步探查不同情緒設計影響不同學齡段學習者和不同學科多媒體學習的機制,揭示情緒在多媒體學習中的作用機制,為多媒體學習設計提供更全面科學的指導。

5 結論

(1)在多媒體學習環(huán)境中,通過外部誘發(fā)或對學習材料進行內部情緒設計都可以誘發(fā)學習者的積極情緒并促進學習遷移。

(2)在多媒體學習環(huán)境中,對學習材料進行內部積極情緒設計可以誘發(fā)積極情緒、增強學習者的學習動機、降低學習者感知到的難度、促進學習遷移;彩色單獨或者與擬人化結合可以誘發(fā)學習者積極情緒,但是擬人化不能單獨誘發(fā)學習者積極情緒;擬人化條件下,彩色設計可以增強學習者學習動機;彩色設計可降低學習者對學習材料感知到的難度;彩色和擬人化都可以促進學習遷移。

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