基于“視覺(jué)局限補(bǔ)償”機(jī)理的微視頻設(shè)計(jì)模型

伊亮亮　董玉琦　錢(qián)薇旭

摘要：該文運(yùn)用二階診斷測(cè)試法對(duì)8年級(jí)學(xué)生在“光現(xiàn)象”單元學(xué)習(xí)之前的認(rèn)知起點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)查。在借助具身認(rèn)知理論對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知狀況進(jìn)行綜合分析后發(fā)現(xiàn)：由于學(xué)習(xí)者的視覺(jué)感知在明暗分辨能力、空間分辨能力和時(shí)間分辨能力等方面存在局限，學(xué)習(xí)者可能通過(guò)視覺(jué)獲得不準(zhǔn)確或不全面的信息，并以這些信息為依據(jù)形成對(duì)“光現(xiàn)象”內(nèi)容的偏差認(rèn)知。為了從源頭上修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知，該文提出了以借助技術(shù)對(duì)視覺(jué)局限進(jìn)行補(bǔ)償為核心，以改善學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知的轉(zhuǎn)變?yōu)槟康?，以綜合運(yùn)用生理補(bǔ)償和心理補(bǔ)償為手段的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型，開(kāi)發(fā)了“光現(xiàn)象”系列微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過(guò)等組準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)模型及微視頻學(xué)習(xí)資源的效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，運(yùn)用微視頻學(xué)習(xí)資源進(jìn)行教學(xué)的實(shí)驗(yàn)組在促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知轉(zhuǎn)變方面顯著優(yōu)于對(duì)照組。

關(guān)鍵詞：CTCL；具身認(rèn)知；中學(xué)物理；視覺(jué)局限；微視頻；光現(xiàn)象

近年來(lái)逐步興起的學(xué)習(xí)技術(shù)研究范式簡(jiǎn)稱(chēng)CTCL主張?jiān)谖幕曈蛳?，將學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容和技術(shù)相統(tǒng)合，逐步形成以深入學(xué)科、關(guān)注學(xué)習(xí)者和技術(shù)改善學(xué)習(xí)等為特點(diǎn)的研究取向，為教育技術(shù)領(lǐng)域的研究提供了新的思路。面對(duì)“如何通過(guò)技術(shù)來(lái)改善學(xué)習(xí)”這一教育技術(shù)研究所關(guān)注的重要問(wèn)題，CTCL研究范式認(rèn)為“技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)與學(xué)習(xí)者狀況以及學(xué)習(xí)內(nèi)容相適應(yīng)以期有效改善學(xué)習(xí)”。也就是說(shuō)，有效運(yùn)用技術(shù)的前提是深入學(xué)科、關(guān)注學(xué)習(xí)者，必須根據(jù)學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體情況，選擇適合的技術(shù)以及技術(shù)的用法，才能有效改善學(xué)習(xí)。

本研究運(yùn)用CTCL研究范式，以微視頻學(xué)習(xí)資源開(kāi)發(fā)作為切入點(diǎn)，以初中物理課程中“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)為例，根據(jù)具身認(rèn)知理論和對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知起點(diǎn)的分析，提出了以借助技術(shù)對(duì)視覺(jué)局限進(jìn)行補(bǔ)償為核心，以改善學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知的轉(zhuǎn)變?yōu)槟康模陨硌a(bǔ)償和心理補(bǔ)償相結(jié)合為手段的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型。為驗(yàn)證該模型的可行性與有效性，研究還運(yùn)用該模型設(shè)計(jì)、制作了“光現(xiàn)象”系列微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)其效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。

一、具身認(rèn)知理論與人的視覺(jué)局限

具身認(rèn)知（Embodied Cognition）是近年來(lái)認(rèn)知心理研究的新取向。傳統(tǒng)的認(rèn)知主義傾向于認(rèn)為認(rèn)知與人自身的知覺(jué)運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)是相分離的，而具身認(rèn)知理論則認(rèn)為認(rèn)知活動(dòng)不僅離不開(kāi)生物的大腦，而且與人類(lèi)身體及其所處的環(huán)境密切相關(guān)。然而，人的生理機(jī)能并不完美。以人的視覺(jué)為例，人類(lèi)所感知的信息中大約有80%是通過(guò)視覺(jué)獲得的，但人的視覺(jué)在光譜分辨能力、明暗分辨能力、空間分辨能力和時(shí)間分辨能力等方面存在局限。例如人的視覺(jué)只能感知特定頻段的電磁波、在強(qiáng)光環(huán)境下看不清弱光的變化、分辨不清遠(yuǎn)處影像的細(xì)節(jié)、只能分辨靜止或運(yùn)動(dòng)速度較慢的目標(biāo)等。

具身認(rèn)知理論認(rèn)為“心智之所以從根本上是具身的，并非僅僅因?yàn)樾闹堑乃羞^(guò)程必須以神經(jīng)活動(dòng)為基礎(chǔ)，而是因?yàn)槲覀兊闹X(jué)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在概念形成和理性推理中扮演了一種基礎(chǔ)性的角色”。視覺(jué)作為人體最重要的感覺(jué)之一，也會(huì)影響人的認(rèn)知，而視覺(jué)的局限則有可能干擾科學(xué)知識(shí)的建構(gòu)，對(duì)認(rèn)知的過(guò)程和結(jié)果造成影響。

二、視覺(jué)局限影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知起點(diǎn)

為了了解視覺(jué)局限會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生哪些具體的影響，我們以初中物理“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)為例，對(duì)學(xué)習(xí)者與“光現(xiàn)象”有關(guān)的認(rèn)知起點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)查。

（一）學(xué)習(xí)者認(rèn)知起點(diǎn)的測(cè)查

本研究所關(guān)注的認(rèn)知起點(diǎn)主要指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)物理課程前對(duì)相關(guān)概念、現(xiàn)象的認(rèn)知，也就是通常意義上的前概念。前概念中的“概念”并不是嚴(yán)格意義上的狹義的概念，而是更接近于觀念，是頭腦中對(duì)某一對(duì)象（事物、現(xiàn)象、過(guò)程等）的觀點(diǎn)、看法。與初中生光學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)的前概念測(cè)查在國(guó)際上有比較成熟的研究可供借鑒，但對(duì)于這些前概念的本土化研究并不多見(jiàn)。因此，本研究一方面對(duì)國(guó)內(nèi)外與光學(xué)內(nèi)容相關(guān)的前概念研究進(jìn)行了綜述，對(duì)常見(jiàn)的前概念、尤其是與科學(xué)觀念相悖的前概念進(jìn)行了梳理，并將其作為認(rèn)知起點(diǎn)的主要內(nèi)容；另一方面，選取本土樣本，運(yùn)用二階診斷測(cè)試對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)前概念的測(cè)查，對(duì)綜述的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充，以保證認(rèn)知起點(diǎn)的可靠性。

（二）視覺(jué)局限對(duì)認(rèn)知起點(diǎn)的具體影響

通過(guò)綜述、測(cè)查與分析，我們發(fā)現(xiàn)視覺(jué)局限對(duì)學(xué)習(xí)者的部分認(rèn)知起點(diǎn)確實(shí)有影響。在對(duì)“光現(xiàn)象”的理解上，學(xué)習(xí)者把通過(guò)有局限的視覺(jué)所獲取的信息作為對(duì)“光現(xiàn)象”進(jìn)行解讀的依據(jù)。這些信息未必能完整、真實(shí)地反映客觀世界，但卻能支持相關(guān)前概念，促使學(xué)習(xí)者形成難以轉(zhuǎn)變的偏差認(rèn)知。如下表所示，對(duì)“光現(xiàn)象”內(nèi)容的理解產(chǎn)生較為明顯影響的是視覺(jué)在明暗分辨能力、空間分辨能力和時(shí)間分辨能力方面存在的局限。

例如，學(xué)生認(rèn)為“有的物體能夠反射光，有的物體不能反射光”，他們的判斷依據(jù)主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是根據(jù)物體的視覺(jué)效果進(jìn)行判斷，例如“明亮”“影子噓像）”“反照皈光）”等，能明顯觀察到上述現(xiàn)象的物體就被認(rèn)為是能反射光的，現(xiàn)象不明顯的、不易被觀察到的物體就會(huì)被認(rèn)為不能反射光；另一類(lèi)是將一些能反射光的物體的特性提取出來(lái)作為判斷依據(jù)的。不論是哪種判斷依據(jù)，都和人的視覺(jué)感知有關(guān)，但人的視覺(jué)在明暗分辨能力方面是有局限的，當(dāng)周?chē)h(huán)境比較明亮?xí)r，那些較弱的反射現(xiàn)象就不容易被人察覺(jué)，一些物體因此就被認(rèn)為不能反射光。

在判斷一個(gè)物體是不是光源時(shí)，也有類(lèi)似的情況。例如，有些學(xué)生認(rèn)為“星星都是光源”，因?yàn)樗麄兛雌饋?lái)都差不多，都很明亮，這是由于人的視覺(jué)在空間分辨能力方面的局限，當(dāng)物體距離較遠(yuǎn)時(shí)，僅憑視覺(jué)我們無(wú)法分辨這些星體中哪些是自身發(fā)光的，哪些是反射其他星體發(fā)出的光，在缺乏足夠信息的情況下，也容易產(chǎn)生有偏差的認(rèn)知。再如，有些學(xué)生認(rèn)為“光的傳播不需要時(shí)間”“可以瞬間到達(dá)”，但他們還認(rèn)為光有速度，而且速度極快。即便是小學(xué)生，在已知速度和路程的情況下也可以計(jì)算出光的傳播是需要花費(fèi)時(shí)間的，但為什么這些中學(xué)生會(huì)認(rèn)為“光的傳播不需要時(shí)間”呢？一種可能的解釋是，在生活中，學(xué)習(xí)者聽(tīng)說(shuō)過(guò)“光速”一詞，或許也知道真空中光速的數(shù)值，但由于人的視覺(jué)在時(shí)間分辨能力方面存在局限，不能直接通過(guò)肉眼觀察到正在高速、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)著的光，所以感覺(jué)不到光是運(yùn)動(dòng)的。在這種情況下，學(xué)習(xí)者為了調(diào)和科學(xué)知識(shí)與感性認(rèn)識(shí)之間的沖突，便產(chǎn)生了上述有偏差的認(rèn)知。

三、CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型的理論建構(gòu)

（一）視覺(jué)局限補(bǔ)償（Compensation for Visual Limitations）的機(jī)理

通過(guò)前述研究，我們發(fā)現(xiàn)有局限的視覺(jué)可能會(huì)為“光現(xiàn)象”學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解提供不準(zhǔn)確或不完整的信息，促使學(xué)習(xí)者形成與科學(xué)觀念相左的偏差認(rèn)知。如何消除視覺(jué)局限對(duì)學(xué)習(xí)者的負(fù)面影響呢？我們不妨先來(lái)打個(gè)比方，有局限的視覺(jué)就像是“近視眼”，它讓我們看不清視力表上字母“E”的開(kāi)口方向。為了消除“近視眼”的影響，最簡(jiǎn)便的方法就是帶上一副針對(duì)“近視”量身打造的“眼鏡”，補(bǔ)償“近視”對(duì)信息獲取造成的負(fù)面影響。同理，要消除有局限的視覺(jué)對(duì)學(xué)習(xí)者所造成的負(fù)面影響，也需要一副“眼鏡”對(duì)視覺(jué)局限進(jìn)行補(bǔ)償。

由于視覺(jué)局限存在于學(xué)習(xí)者的生理層面，所以視覺(jué)局限補(bǔ)償也理應(yīng)針對(duì)生理層面來(lái)進(jìn)行。例如，在觀察月球?qū)μ?yáng)光的反射時(shí)，可以借助長(zhǎng)焦攝影等視覺(jué)增強(qiáng)技術(shù)來(lái)進(jìn)行拍攝，對(duì)視覺(jué)在空間分辨能力上的局限進(jìn)行補(bǔ)償，使學(xué)習(xí)者獲得更為全面和準(zhǔn)確的信息。但學(xué)習(xí)者多年來(lái)一直是以有局限的視覺(jué)作為信息的來(lái)源，他們已經(jīng)獲得的那些不可靠的視覺(jué)信息容易促使學(xué)習(xí)者形成有偏差的認(rèn)知，而這些有偏差的認(rèn)知又會(huì)被用來(lái)解讀新獲得的視覺(jué)信息，進(jìn)一步形成新的偏差認(rèn)知。因此，單純從生理層面對(duì)視覺(jué)局限進(jìn)行補(bǔ)償是不夠的，還需要對(duì)心理層面進(jìn)行補(bǔ)償，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。我們可以將這種視覺(jué)局限補(bǔ)償?shù)臋C(jī)理概括為“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”。

（二）CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型的構(gòu)成

為實(shí)現(xiàn)視覺(jué)局限補(bǔ)償，開(kāi)發(fā)能切實(shí)有效地修正學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知的微視頻學(xué)習(xí)資源，本文運(yùn)用“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”的視覺(jué)局限補(bǔ)償機(jī)理，提出了以借助技術(shù)進(jìn)行視覺(jué)局限補(bǔ)償為核心的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型（簡(jiǎn)稱(chēng)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型）。如圖1所示，模型由三個(gè)層次和六種功能組成。三個(gè)層次由外向內(nèi)依次是技術(shù)層、生理層和心理層。這是因?yàn)?，技術(shù)為生理上的視覺(jué)局限補(bǔ)償提供直接的技術(shù)支持；而心理上的視覺(jué)局限補(bǔ)償也需要技術(shù)的支持，但由于視覺(jué)局限對(duì)心理層的影響源于生理層，技術(shù)只能通過(guò)生理層的中介作用為心理層提供間接的技術(shù)支持，所以在模型中技術(shù)層在最外層、生理層在中間、心理層在內(nèi)層。六種功能分別是在生理層上對(duì)視覺(jué)的空間分辨能力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓δ?、?duì)時(shí)間分辨能力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓δ芎蛯?duì)明暗分辨能力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓δ?，以及在心理層面喚醒學(xué)習(xí)者視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的功能、獲取新的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的功能和修正偏差認(rèn)知的功能。

（三）對(duì)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型中六種功能的解析

模型中的六種功能是指需要借助技術(shù)實(shí)現(xiàn)的六種有助于視覺(jué)局限補(bǔ)償?shù)墓δ?。其中三種生理層面的功能屬于直接補(bǔ)償，另外三種心理層面的功能屬于間接補(bǔ)償。

在生理層面，借助各種技術(shù)，以視頻的形式提供“技術(shù)增強(qiáng)后”的視覺(jué)信息。例如，采用變焦技術(shù)，借助長(zhǎng)焦或微距，使學(xué)習(xí)者能夠獲得距離較遠(yuǎn)的物體或是微小物體的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)空間分辨能力的補(bǔ)償；采用控制環(huán)境光線(xiàn)、展示局部細(xì)節(jié)、數(shù)字濾鏡增強(qiáng)等方式，讓學(xué)習(xí)者能夠感知到平時(shí)不易察覺(jué)的光影變化，實(shí)現(xiàn)明暗分辨能力的補(bǔ)償；采用超高速攝影和延時(shí)攝影技術(shù)，幫助學(xué)習(xí)者了解光現(xiàn)象的發(fā)生過(guò)程，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨能力的補(bǔ)償。

在心理層面，需要對(duì)與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一系列的操作，使學(xué)習(xí)者意識(shí)到視覺(jué)局限的存在及其危害，獲得對(duì)光現(xiàn)象的正確認(rèn)識(shí)，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要微視頻學(xué)習(xí)資源具備以下三種功能：

其一，喚醒學(xué)習(xí)者的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)習(xí)者意識(shí)到自身視覺(jué)是存在局限的，促使他們對(duì)從視覺(jué)獲得的信息進(jìn)行重新評(píng)估。大多數(shù)情況下，學(xué)習(xí)者通過(guò)視覺(jué)獲取的信息都能為學(xué)習(xí)者的各種活動(dòng)提供積極的支持，因此，在學(xué)習(xí)者頭腦中“眼見(jiàn)為實(shí)”的觀念仍然占主導(dǎo)地位。在學(xué)習(xí)者的實(shí)際生活中，由視覺(jué)局限造成的偏差認(rèn)知同樣存在，只是這些偏差認(rèn)知并沒(méi)有給學(xué)習(xí)者的生活帶來(lái)多大困擾。為了讓學(xué)習(xí)者意識(shí)到視覺(jué)局限的存在，可以幫助學(xué)習(xí)者喚醒記憶中已經(jīng)存在的、由視覺(jué)局限造成的偏差認(rèn)知，使其意識(shí)到“眼見(jiàn)未必為實(shí)”。

其二，獲取豐富、客觀的視覺(jué)信息，形成符合客觀實(shí)際的視覺(jué)認(rèn)知。由于視覺(jué)局限的存在，學(xué)習(xí)者所獲取的關(guān)于客觀世界的信息往往是不全面的，例如，不能獲得足夠的細(xì)節(jié)來(lái)判斷金星是不是自身發(fā)光；不能捕捉光的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)判斷光的運(yùn)動(dòng)到底需不需要花費(fèi)時(shí)間。微視頻學(xué)習(xí)資源需要借助前述的各種技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供更為豐富的、蘊(yùn)含事物細(xì)節(jié)的信息，為他們進(jìn)行分析、判斷提供足夠的依據(jù)。

其三，修正偏差認(rèn)知，形成科學(xué)認(rèn)知。學(xué)習(xí)者頭腦中存在很多有偏差的認(rèn)知，這些認(rèn)知相互支撐形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，因此針對(duì)個(gè)別偏差逐一進(jìn)行修正的方式既不經(jīng)濟(jì)也未必有效。應(yīng)當(dāng)尋找這些偏差認(rèn)知中的上位觀念，重新評(píng)估其可靠性，并通過(guò)“技術(shù)增強(qiáng)后的視覺(jué)”獲取豐富、客觀的視覺(jué)信息以修正這類(lèi)上位的認(rèn)知，再根據(jù)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，逐級(jí)修正有偏差的認(rèn)知。

需要說(shuō)明的是，在運(yùn)用該模型設(shè)計(jì)微視頻學(xué)習(xí)資源時(shí)，往往需要綜合運(yùn)用生理補(bǔ)償與心理補(bǔ)償，使其相互配合以達(dá)到補(bǔ)償視覺(jué)局限、修正偏差認(rèn)知的目的，最終促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

四、CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型的實(shí)踐檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型的可行性和有效性，本研究運(yùn)用該模型，針對(duì)“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容開(kāi)發(fā)了一組微視頻學(xué)習(xí)資源，并運(yùn)用這組學(xué)習(xí)資源在C市某普通初級(jí)中學(xué)的兩個(gè)平行班中進(jìn)行了等組前、后測(cè)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究。

為保證實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組基本滿(mǎn)足同質(zhì)性的要求，實(shí)驗(yàn)選取的A、B班均為中等水平的平行班，兩個(gè)班級(jí)前測(cè)結(jié)果無(wú)顯著性差異；所有學(xué)生均未在課內(nèi)或課外輔導(dǎo)班學(xué)習(xí)過(guò)“光現(xiàn)象”部分的相關(guān)內(nèi)容；物理課由同一位教師任教。我們將A班作為實(shí)驗(yàn)組，運(yùn)用微視頻學(xué)習(xí)資源進(jìn)行教學(xué)；B班作為對(duì)照組，運(yùn)用常規(guī)教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，運(yùn)用微視頻學(xué)習(xí)資源的實(shí)驗(yàn)組在促進(jìn)學(xué)習(xí)者概念轉(zhuǎn)變的效果上顯著優(yōu)于使用常規(guī)教學(xué)的對(duì)照組。下面將以針對(duì)明暗分辨能力和時(shí)間分辨能力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟糠治⒁曨l學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)機(jī)理與教學(xué)效果的實(shí)踐檢驗(yàn)為例，說(shuō)明如何運(yùn)用該模型來(lái)設(shè)計(jì)有效的微視頻學(xué)習(xí)資源。

（一）“反射的普遍性”微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)解析與教學(xué)效果的實(shí)踐檢驗(yàn)

部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為“有的物體能夠反射光，有的物體不能反射光”。物體反射光線(xiàn)的能力與物體表面的形狀、粗糙程度、顏色等諸多因素相關(guān)，與鏡子、水面等物體表面對(duì)光的反射能力相比，大部分物體反射光的能力都比較弱，而人眼在明暗分辨能力方面又存在局限，因此在日常較為明亮的環(huán)境中不易覺(jué)察到由于物體對(duì)光的反射而產(chǎn)生的微弱的明暗變化，從而形成有偏差的認(rèn)知。

針對(duì)這一偏差認(rèn)知，研究設(shè)計(jì)了一條名為“反射的普遍性”的微視頻學(xué)習(xí)資源。在微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)中，我們通過(guò)選用高亮度光源、降低背景環(huán)境亮度、縮短反射距離、調(diào)節(jié)視頻圖像的對(duì)比度等技術(shù)手段使學(xué)習(xí)者更容易觀察到反射現(xiàn)象，彌補(bǔ)視覺(jué)在生理方面的局限。而在心理層面，則以學(xué)習(xí)者熟悉的經(jīng)驗(yàn)作為起點(diǎn)，通過(guò)觀察光線(xiàn)經(jīng)表面光滑的物體反射后在背景墻上形成明亮的“光斑”這一現(xiàn)象，喚醒學(xué)習(xí)者關(guān)于有些物體能夠反射光線(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)。接著利用相同的場(chǎng)景，依次將表面光滑的物體換成不同顏色的布料、不同種類(lèi)的紙板、人的皮膚、動(dòng)物毛皮、黑色的皮革等不同材質(zhì)、顏色的物體，讓光線(xiàn)照射這些物體的表面，仍然通過(guò)觀察背景墻上的反射“光斑”來(lái)證明這類(lèi)物體也能反射光，從而幫助學(xué)習(xí)者獲得“生活中常見(jiàn)的物體都能反射光”這一視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，修正自身有偏差的認(rèn)知。

如右圖2、圖3所示，在對(duì)“衣服、水泥地面、墻壁、小狗”這些物體能否反射光的測(cè)查中，前測(cè)數(shù)據(jù)顯示，不論是實(shí)驗(yàn)組還是對(duì)照組，認(rèn)為這些物體能夠反射光的學(xué)生比例均較低；而后測(cè)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中認(rèn)為這些物體能夠反射光的學(xué)生比例均有所增長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組的增長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照組。也就是說(shuō)，實(shí)驗(yàn)組中有更多的學(xué)習(xí)者修正了原有的有偏差的認(rèn)知，形成了科學(xué)的認(rèn)知。

（二）“我看到了光的運(yùn)動(dòng)”微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)解析與教學(xué)效果的實(shí)踐檢驗(yàn)

有部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為“光的傳播不需要花費(fèi)時(shí)間”，這是由于光的運(yùn)動(dòng)速度極快，人的視覺(jué)在時(shí)間分辨能力方面存在局限，無(wú)法捕捉到光的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，所以形成有偏差的認(rèn)知。針對(duì)這一偏差認(rèn)知，研究設(shè)計(jì)了一條名為“我看到了光的運(yùn)動(dòng)”的微視頻學(xué)習(xí)資源。在微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)中，我們借助由MIT媒體實(shí)驗(yàn)室Camera Culture小組所開(kāi)發(fā)的超高速攝影技術(shù)展示光的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，以彌補(bǔ)視覺(jué)在生理方面的局限。在心理層面，則先通過(guò)讓學(xué)習(xí)者“犯錯(cuò)誤”的方式——即錯(cuò)誤地判斷穩(wěn)定流動(dòng)水流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其意識(shí)到視覺(jué)局限可能會(huì)讓人做出錯(cuò)誤的判斷；接著將水流與光束進(jìn)行類(lèi)比，提出檢驗(yàn)光是否運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案與技術(shù)；最后，運(yùn)用前述的超高速攝影技術(shù)，展示光的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。

如下頁(yè)圖4所示，在對(duì)“光的運(yùn)動(dòng)是否需要花費(fèi)時(shí)間”這一觀念進(jìn)行測(cè)查的試題中，前測(cè)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均有約50%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為光的運(yùn)動(dòng)需要花費(fèi)時(shí)間，而后測(cè)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)組中認(rèn)為“光的傳播需要花費(fèi)時(shí)間”的比例上升至68.8%，對(duì)照組不但沒(méi)有提升還略有下降，在轉(zhuǎn)變學(xué)生這一偏差認(rèn)知方面，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組效果好。

五、研究結(jié)論

教學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，根據(jù)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型所開(kāi)發(fā)的初中物理“光現(xiàn)象”微視頻學(xué)習(xí)資源能夠有效修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知，提升學(xué)業(yè)水平，這說(shuō)明CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型具有引導(dǎo)資源開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源的潛質(zhì)。通過(guò)對(duì)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型的建構(gòu)與應(yīng)用歷程的反思，我們可以將這個(gè)過(guò)程中的主要研究思想概括為以下四點(diǎn)：

（一）“偏差認(rèn)知的形成與自身經(jīng)驗(yàn)有關(guān)”的研究論斷

模型的建構(gòu)始于對(duì)學(xué)習(xí)者與初中物理“光現(xiàn)象”內(nèi)容相關(guān)的認(rèn)知起點(diǎn)的測(cè)查，測(cè)查結(jié)果顯示在學(xué)習(xí)者的前概念中存在一些與科學(xué)事實(shí)不符的偏差認(rèn)知。這些偏差認(rèn)知的成因比較復(fù)雜，一些學(xué)者曾嘗試從不同的角度建構(gòu)理論來(lái)解釋偏差認(rèn)知的成因，但都沒(méi)有獲得學(xué)界的廣泛認(rèn)同，但有一點(diǎn)是比較明確的，那就是這些偏差認(rèn)知跟學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)常為偏差認(rèn)知提供支持。

（二）“視覺(jué)局限可能促使偏差認(rèn)知的生成”的理論假設(shè)

本研究引入學(xué)習(xí)科學(xué)中的具身認(rèn)知理論，對(duì)這些偏差認(rèn)知的成因進(jìn)行分析。根據(jù)“人的生理因素會(huì)影響人的心理”這一理念，我們認(rèn)為使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生偏差認(rèn)知的生理因素很可能是學(xué)習(xí)者存在局限的視覺(jué)感知能力。視覺(jué)是學(xué)習(xí)者獲取信息的重要渠道，但有局限的視覺(jué)可能使學(xué)習(xí)者獲得不準(zhǔn)確的信息，而這些不準(zhǔn)確的信息又會(huì)形成不準(zhǔn)確的經(jīng)驗(yàn)，最終形成有偏差的認(rèn)知。這一理論假設(shè)也能在一定程度上解釋“有些偏差認(rèn)知難以轉(zhuǎn)變”“概念轉(zhuǎn)變的效果難以持久”等現(xiàn)象。以經(jīng)典的波斯納的概念轉(zhuǎn)變策略為例，其核心是使學(xué)習(xí)者懷疑偏差認(rèn)知的可靠性、相信科學(xué)認(rèn)知的合理性，從而實(shí)現(xiàn)偏差認(rèn)知的轉(zhuǎn)變，但由于視覺(jué)局限的存在，學(xué)習(xí)者幾乎每天都會(huì)從視覺(jué)渠道獲得支持偏差認(rèn)知的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，這種日積月累的強(qiáng)化是科學(xué)認(rèn)知和經(jīng)典概念轉(zhuǎn)變策略所不具備的，因此概念轉(zhuǎn)變難以實(shí)現(xiàn)，其效果也難以長(zhǎng)期保持。

（三）“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”的設(shè)計(jì)機(jī)理

本研究的學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)模型提出了一條“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”的偏差認(rèn)知轉(zhuǎn)變路徑，一方面通過(guò)技術(shù)彌補(bǔ)學(xué)習(xí)者在視覺(jué)上的局限，使學(xué)習(xí)者意識(shí)到“眼見(jiàn)未必為實(shí)”，阻斷偏差認(rèn)知的強(qiáng)化途徑；另一方面，通過(guò)“技術(shù)增強(qiáng)后的視覺(jué)”提供豐富、客觀的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)原有的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)重新進(jìn)行科學(xué)的解讀，化“敵”為“友”，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橹С挚茖W(xué)觀念的經(jīng)驗(yàn)，最終使偏差認(rèn)知得以修正，科學(xué)認(rèn)知得以保持。

（四）“技術(shù)改善學(xué)習(xí)”的適切機(jī)遇

這一路徑的提出得益于具身認(rèn)知理論的觀點(diǎn)，而這一路徑的實(shí)現(xiàn)則得益于技術(shù)的發(fā)展，尤其是各類(lèi)感覺(jué)增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展。例如，本研究使用了一段通過(guò)超高速攝影技術(shù)所拍攝的、用以展示光運(yùn)動(dòng)情況的視頻素材設(shè)計(jì)了一條微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過(guò)這條微視頻學(xué)習(xí)資源使學(xué)習(xí)者意識(shí)到光是運(yùn)動(dòng)的、光的運(yùn)動(dòng)需要花費(fèi)時(shí)間，只是由于光的運(yùn)動(dòng)速度極快，我們的視覺(jué)捕捉不到而已。在超高速攝影技術(shù)出現(xiàn)之前，我們只能通過(guò)精密的物理儀器和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)證明光是運(yùn)動(dòng)的，但這種方式與簡(jiǎn)潔、直觀的超高速攝影技術(shù)相比顯然要遜色不少，而這類(lèi)與學(xué)習(xí)文化、學(xué)習(xí)者需求以及具體學(xué)習(xí)內(nèi)容都適切的、能夠使學(xué)習(xí)者更容易理解和接受科學(xué)事實(shí)的新技術(shù)或許正是我們?cè)诩夹g(shù)的海洋中苦苦追尋的“能夠改變教育的技術(shù)”，而本研究剛好處在這類(lèi)技術(shù)不斷涌現(xiàn)的時(shí)代，趕上了這一機(jī)遇。