教學(xué)視頻中交互控制促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)研究*

王 雪 周 圍 王志軍

（天津師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，天津 300387）

一、引言

近年來，“視頻公開課”、“資源共享課”、MOOCs、微課等新型的網(wǎng)絡(luò)教育資源不斷涌現(xiàn)，吸引了大批學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)與訪問。這些新型網(wǎng)絡(luò)教育資源的共同之處在于，皆使用視頻作為核心的教學(xué)內(nèi)容傳遞媒介。視頻是學(xué)習(xí)者獲取知識(shí)的最主要渠道，其質(zhì)量將直接影響學(xué)習(xí)者對(duì)課程的參與度和學(xué)習(xí)效果[1]。

隨著視頻教育價(jià)值的不斷凸顯，如何從學(xué)習(xí)技術(shù)層面提升教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)效果，是教學(xué)與技術(shù)研究者有義務(wù)進(jìn)行解決的，其中，視頻的學(xué)習(xí)交互性問題是突出的困境[2]。何克抗教授提出，交互能夠支持動(dòng)覺學(xué)習(xí)和并行協(xié)作學(xué)習(xí)，從而影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，且人們對(duì)交互變革教學(xué)持樂觀態(tài)度[3]。教學(xué)視頻中不同的交互設(shè)計(jì)可能會(huì)影響學(xué)習(xí)者的視覺認(rèn)知過程、學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果?；诖?，我們將探究適合于陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩種知識(shí)類型教學(xué)視頻的交互控制設(shè)計(jì)方法，以促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生，為提升教學(xué)視頻的質(zhì)量提供參考和借鑒。

二、相關(guān)研究綜述

（一）教學(xué)交互是促進(jìn)教學(xué)視頻有意義學(xué)習(xí)結(jié)果發(fā)生的重要途徑

國(guó)內(nèi)外已有不少學(xué)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域中的教學(xué)交互分類進(jìn)行了探究，為本研究的順利開展提供了重要參考和理論依據(jù)。國(guó)外學(xué)者M(jìn)oore提出了遠(yuǎn)程教育中的三大交互類型，即學(xué)習(xí)者與教師之間的交互、學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的交互以及學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的交互[4]。Hillman等研究者在此基礎(chǔ)上，對(duì)交互行為進(jìn)行了更深入的分析，認(rèn)為學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的交互紐帶是界面，并提出了第四種交互類型即學(xué)習(xí)者與界面之間的交互[5]。我國(guó)學(xué)者陳麗進(jìn)一步提出了遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中的教學(xué)交互層次塔，包含操作交互、信息交互和概念交互，三者從前往后逐漸是從具體到抽象、從低級(jí)到高級(jí)，且后者建立在前者基礎(chǔ)之上[6]。

多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知理論的創(chuàng)始人Mayer教授認(rèn)為，在多媒體情境下有意義學(xué)習(xí)的本質(zhì)是建構(gòu)性的學(xué)習(xí)，要依靠學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)地激活一系列認(rèn)知加工過程，包括選擇新信息、組織信息結(jié)構(gòu)和整合新信息與舊經(jīng)驗(yàn)。因此，選擇、組織和整合是建構(gòu)學(xué)習(xí)的三個(gè)基本過程，他們共同組成有意義的學(xué)習(xí)[7]。教學(xué)視頻作為網(wǎng)絡(luò)教育資源的一種重要形式，也是發(fā)生于多媒體情境下的學(xué)習(xí)，其交互設(shè)計(jì)的根本目的在于激發(fā)學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動(dòng)學(xué)習(xí)、建構(gòu)知識(shí)體系，從而促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生，提高學(xué)習(xí)效果。

我們參考陳麗教授的教學(xué)交互層次塔理論，將教學(xué)視頻中的交互也分為三個(gè)層次，即學(xué)生與視頻界面間的操作交互（如，播放、暫停、前進(jìn)、后退等操作）、學(xué)生與視頻之間的信息交互（如，視頻中的內(nèi)嵌測(cè)試、自主控制、超鏈接等）以及學(xué)生新舊概念之間的概念交互 （新知識(shí)與原有知識(shí)的聯(lián)結(jié)與整合），如圖1所示。其中，操作交互是設(shè)計(jì)和開發(fā)視頻界面的重心；信息交互僅保留學(xué)生與視頻資源之間的交互，因?yàn)閷W(xué)生與教師的交互體現(xiàn)于與視頻資源間的交互，視頻是教師教學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，而學(xué)生與學(xué)生的交互依靠教學(xué)視頻難以實(shí)現(xiàn)，信息交互是教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)；概念交互是學(xué)生新舊概念的交互，是判斷是否促成有意義學(xué)習(xí)結(jié)果發(fā)生的重要依據(jù)。

圖1 教學(xué)視頻中的教學(xué)交互層次塔

（二）教學(xué)視頻的特征與學(xué)習(xí)行為及效果之間的關(guān)系

教學(xué)視頻設(shè)計(jì)研究的一個(gè)重要主題，是將教學(xué)視頻的特征與視頻學(xué)習(xí)行為及效果聯(lián)系起來，以了解視頻中什么樣的特征可以促進(jìn)或阻礙學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，從而幫助視頻制作者以更符合認(rèn)知學(xué)習(xí)科學(xué)的方式來呈現(xiàn)知識(shí)[8]。

國(guó)內(nèi)外研究者曾對(duì)視頻的長(zhǎng)度、標(biāo)注、呈現(xiàn)方式、字幕設(shè)計(jì)等特征，與學(xué)習(xí)行為及效果之間的關(guān)系進(jìn)行探究。如，Brinton等分析了視頻觀看過程中復(fù)播、暫停、跳過等行為與測(cè)驗(yàn)成績(jī)的關(guān)系，結(jié)果表明，視頻觀看行為在有限的課程資源 （即長(zhǎng)度較短的視頻課程）中能明顯影響測(cè)驗(yàn)成績(jī)[9]。Moya等設(shè)計(jì)開發(fā)了MOOCs中的協(xié)同標(biāo)注工具（CaTooL）和開放視頻標(biāo)注工具（OVA），并將其運(yùn)用到edx平臺(tái)的MOOCs中，以提高課程的趣味性。他們通過比較利用兩種工具獲得的180名學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)開放視頻標(biāo)注工具更有利于提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)[10]。

楊九民采用實(shí)驗(yàn)研究方法，探究了教學(xué)視頻中教師呈現(xiàn)比例對(duì)學(xué)習(xí)者的社會(huì)存在感、學(xué)習(xí)滿意度、認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)效果的影響。該研究將視頻中的教師呈現(xiàn)比例劃分為三種，即，8.4%的小呈現(xiàn)比例、26.1%的中等呈現(xiàn)比例和41.8%的大呈現(xiàn)比例，發(fā)現(xiàn)小呈現(xiàn)比例的教師呈現(xiàn)有利于提高學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)效果，而大呈現(xiàn)比例的教師呈現(xiàn)卻會(huì)降低學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)效果[11]。陳侃等對(duì)Coursera平臺(tái)上的中文課程“大數(shù)據(jù)與信息傳播”的后臺(tái)點(diǎn)擊行為大數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)分析進(jìn)行了評(píng)分者一致性檢驗(yàn)，以探究學(xué)習(xí)者在視頻學(xué)習(xí)時(shí)的跳轉(zhuǎn)行為與視頻呈現(xiàn)方式之間的關(guān)系，結(jié)果表明：當(dāng)教師頭像和PPT交替出現(xiàn)時(shí)，視頻跳轉(zhuǎn)率最高；PPT與頭像同時(shí)出現(xiàn)或單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)差別不大；視頻中PPT出現(xiàn)作業(yè)和概念性教學(xué)內(nèi)容時(shí)，跳轉(zhuǎn)率增加；PPT出現(xiàn)總結(jié)性內(nèi)容時(shí)，跳轉(zhuǎn)率則降低[12]。

王志軍教授帶領(lǐng)的多媒體畫面語言學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，數(shù)字化教學(xué)資源的基本組成單位是 “多媒體畫面”，而教學(xué)視頻也是由“多媒體畫面”組成，這種畫面融合了文字、圖片、聲音、動(dòng)畫和影像等多種媒體呈現(xiàn)形式，并且具有交互功能[13]。依據(jù)此種觀點(diǎn)，教學(xué)視頻中的字幕、PPT、聲音、動(dòng)畫、教師呈現(xiàn)方式、交互等均屬于教學(xué)視頻的特征范疇。

我們研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)教學(xué)視頻的特征，也進(jìn)行了一系列相關(guān)研究。例如，王雪等將教學(xué)視頻中的字幕分為全字幕、概要字幕和無字幕三種形式，采用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法探究了適合于陳述性和程序性知識(shí)教學(xué)視頻的字幕形式，結(jié)果表明：對(duì)于陳述性知識(shí)視頻，應(yīng)該為其配上字幕，全字幕能夠幫助學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)數(shù)量，概要字幕則能幫助學(xué)習(xí)者取得更好的學(xué)習(xí)質(zhì)量，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果與字幕區(qū)的眼動(dòng)指標(biāo)正向相關(guān)；對(duì)于程序性知識(shí)視頻，概要字幕能幫助學(xué)習(xí)者同時(shí)取得最好的學(xué)習(xí)數(shù)量和學(xué)習(xí)質(zhì)量，學(xué)習(xí)效果基本與視頻區(qū)的眼動(dòng)指標(biāo)正向相關(guān)[14]。劉哲雨采用眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)和認(rèn)知行為實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的范式，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)視頻設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究，研究證實(shí)了為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)過程回顧、學(xué)習(xí)效果評(píng)測(cè)，有助于幫助學(xué)習(xí)者維持較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的行為投入，促成深度學(xué)習(xí)的發(fā)生[15]。

上述研究有力證實(shí)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和效果會(huì)受到教學(xué)視頻特征的影響，與此同時(shí)，交互作為教學(xué)視頻的特征之一，其優(yōu)化設(shè)計(jì)也是不容忽視的。我們通過對(duì)目前主流網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的教學(xué)視頻進(jìn)行分析，還發(fā)現(xiàn)僅有少量的教學(xué)視頻提供交互功能，而且交互方式也較單一，如：視頻下方字幕鏈接到視頻中的對(duì)應(yīng)位置、視頻內(nèi)嵌入學(xué)習(xí)資源的超鏈接或者測(cè)試題。此外，我們分析了在部分視頻課程中學(xué)生對(duì)視頻交互的評(píng)論，發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為“學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)資源的交互”和“學(xué)習(xí)者與媒體界面的交互”比較重要。

（三）多媒體學(xué)習(xí)材料中交互控制與學(xué)習(xí)行為及效果之間的關(guān)系

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)直接針對(duì)教學(xué)視頻中的交互設(shè)計(jì)的研究目前較少，已有的研究大多集中于多媒體學(xué)習(xí)材料中的自主控制對(duì)學(xué)習(xí)行為及效果的影響。根據(jù)認(rèn)知學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究者M(jìn)errill和Reigeluth等的理論，多媒體學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)者自主控制，有益于提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效率[16-17]。Mayer教授進(jìn)行了“閃電暴雷的形成過程”、“制動(dòng)器的工作原理”等多媒體教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了自主控制有利于提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，而且認(rèn)為自主控制的交互性越高，賦予學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)自主性越多，將越有利于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)[18]。Kolas認(rèn)為，在多媒體學(xué)習(xí)材料中交互的最主要作用，在于吸引學(xué)習(xí)者和激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解[19]。而另一方面，也有研究得出不一樣的結(jié)論，如Snow認(rèn)為，學(xué)習(xí)者控制并不能有效地適應(yīng)所有學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)，不能完全決定學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中能夠?qū)W到多少[20]；Lawless等的研究也表明，學(xué)習(xí)者控制雖然可以提升學(xué)習(xí)者的自我效能感和學(xué)習(xí)態(tài)度，但不限程度的控制反而會(huì)降低學(xué)習(xí)效果[21]。

由此可見，教學(xué)視頻中的交互盡管是作為一種特征元素，但其設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和效果產(chǎn)生影響，且交互是學(xué)習(xí)者視頻學(xué)習(xí)過程中特別需要關(guān)注的部分。然而，國(guó)內(nèi)外直接針對(duì)于教學(xué)視頻中交互控制程度的研究卻很少，已有的研究結(jié)論多有關(guān)多媒體學(xué)習(xí)材料，交互控制程度是否適用于教學(xué)視頻，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。而且，多數(shù)有關(guān)教學(xué)交互控制的研究，對(duì)于學(xué)習(xí)效果的測(cè)量沒有關(guān)注到有意義學(xué)習(xí)的效果，且測(cè)量通常發(fā)生于認(rèn)知過程結(jié)束之后，不能充分反映學(xué)習(xí)者的視覺認(rèn)知加工過程，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度、認(rèn)知負(fù)荷等學(xué)習(xí)體驗(yàn)也缺乏分析。此外，已有的研究尚存在結(jié)論不一致的狀況，這或許與教學(xué)視頻的其他影響因素（如，視頻中的知識(shí)類型等）有關(guān)。

三、研究方法

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

我們?cè)诮虒W(xué)視頻中的教學(xué)交互層次塔基礎(chǔ)上，探究不同知識(shí)類型的教學(xué)視頻中，不同交互控制程度對(duì)學(xué)習(xí)者視覺認(rèn)知過程、學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果的影響，從而總結(jié)出適用于不同知識(shí)類型的教學(xué)視頻的交互控制程度的設(shè)計(jì)規(guī)則，以促進(jìn)教學(xué)視頻有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生。

（二）被試

本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)招募了天津師范大學(xué)105名視聽能力正常的大學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)被試，篩選出無先前知識(shí)基礎(chǔ)且眼動(dòng)采樣率高于60%的有效被試90人，隨機(jī)分為三組，每組30人。

（三）實(shí)驗(yàn)儀器

眼動(dòng)儀一臺(tái)，用于記錄被試的眼動(dòng)數(shù)據(jù)，型號(hào)為Tobii X120，采樣率為120Hz，配套軟件為Tobii Studio 3.2。工作站一臺(tái)，用于運(yùn)行實(shí)驗(yàn)所用的軟件系統(tǒng)，型號(hào)為惠普Z620。效果測(cè)試用計(jì)算機(jī)一臺(tái)，被試用于完成程序性知識(shí)視頻測(cè)試題中的操作題。

（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用3（交互控制程度）×2（知識(shí)類型）兩因素混合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)形式，整體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.自變量

（1）交互控制程度：被試間變量，屬于教學(xué)視頻中的教學(xué)交互層次塔的中間層，即信息交互層面，是視頻教學(xué)設(shè)計(jì)的最主要內(nèi)容，如圖2所示，包括無選擇、選擇既定順序、完全自主選擇三個(gè)水平，交互控制程度依次升高。（2）知識(shí)類型：被試內(nèi)變量，包括陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩個(gè)類型。

2.因變量

（1）認(rèn)知負(fù)荷：反映學(xué)習(xí)者在完成某項(xiàng)特定的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，進(jìn)行信息加工所消耗的認(rèn)知資源的總量[22]。本研究采用主觀的認(rèn)知測(cè)量方法（由被試完成學(xué)習(xí)任務(wù)后自我匯報(bào)），獲取被試的學(xué)習(xí)材料感知難度和心理努力程度[23]。

（2）學(xué)習(xí)滿意度：包括整體滿意度和交互滿意度。整體滿意度反映被試對(duì)視頻學(xué)習(xí)整個(gè)過程體驗(yàn)的滿意度，交互滿意度反映被試對(duì)視頻中的交互設(shè)計(jì)體驗(yàn)的滿意度。

（3）眼動(dòng)指標(biāo)：包括總注視次數(shù)、總注視時(shí)間、平均注視時(shí)間[24]。其中總注視次數(shù)是一個(gè)或一組興趣區(qū)內(nèi)所用的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)，反映學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的注意程度；總注視時(shí)間是一個(gè)或一組興趣區(qū)內(nèi)所有注視點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間之和，反映學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的加工程度；平均注視時(shí)間是學(xué)習(xí)者的視線停留在注視點(diǎn)上的平均時(shí)間，反映學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的認(rèn)知負(fù)荷和加工程度[25]。

（4）學(xué)習(xí)效果：包括保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)。保持測(cè)試成績(jī)，反映學(xué)習(xí)者記住了多少，即學(xué)習(xí)數(shù)量；遷移測(cè)試成績(jī)，反映學(xué)習(xí)者理解、融會(huì)貫通和應(yīng)用了多少，即學(xué)習(xí)質(zhì)量，是教學(xué)視頻中的教學(xué)交互層次塔的最高層交互（即新舊概念之間的交互）是否發(fā)生的標(biāo)志，以此來判斷學(xué)習(xí)者有意義學(xué)習(xí)的效果[26]。

3.無關(guān)變量

被試的先前知識(shí)基礎(chǔ)：對(duì)所有被試進(jìn)行先前知識(shí)測(cè)試，并將得分較高的被試數(shù)據(jù)剔除，以免對(duì)學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。

（五）實(shí)驗(yàn)材料

1.被試基本信息問卷

對(duì)被試基本情況進(jìn)行調(diào)查，具體包括姓名、性別、年齡、專業(yè)等。

2.先前知識(shí)問卷兩份

分別用于測(cè)試兩種知識(shí)類型視頻被試的先前知識(shí)水平，保證所有被試具有相同的知識(shí)基礎(chǔ)。

3.視頻學(xué)習(xí)材料六份

陳述性知識(shí)視頻的主題為“腦不對(duì)稱性”，包括“腦功能偏側(cè)化”、“左右腦半球大小和結(jié)構(gòu)上的差異”、“神秘的腦不對(duì)稱性”三個(gè)部分教學(xué)內(nèi)容，時(shí)長(zhǎng)為4分58秒；程序性知識(shí)視頻的主題為“批量制作帶照片的準(zhǔn)考證”，包括“數(shù)據(jù)源處理”、“設(shè)置標(biāo)簽”、“制作準(zhǔn)考證”三個(gè)部分教學(xué)內(nèi)容，時(shí)長(zhǎng)為5分18秒。陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)視頻各三份，包括“無選擇”、“選擇既定順序”和“完全自主選擇”三種交互控制程度?！盁o選擇”視頻是原始視頻學(xué)習(xí)材料（如圖3左），被試無法選擇學(xué)習(xí)順序；“選擇既定順序”是為被試提供三種設(shè)計(jì)好的學(xué)習(xí)順序（如圖3中）；“完全自主選擇”則由被試完全自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容順序（如圖3右）。視頻的交互控制程度由“無選擇”、“選擇既定順序”到“完全自主選擇”依次升高。

圖3 無選擇（左）、選擇既定順序（中）和完全自主選擇（右）

4.認(rèn)知負(fù)荷問卷

包括學(xué)習(xí)材料感知難度 （7點(diǎn)量表：1表示最少的努力程度，7表示最大的努力程度）、心理努力程度（7點(diǎn)量表：1表示非常簡(jiǎn)單，7表示非常困難）。

5.學(xué)習(xí)滿意度問卷

由4道主觀評(píng)定題（7點(diǎn)量表：1表示最不滿意，7表示最滿意）構(gòu)成，包含對(duì)于 “視頻整個(gè)學(xué)習(xí)過程”、“視頻中的交互設(shè)計(jì)”滿意程度的調(diào)查[27]。

6.學(xué)習(xí)效果測(cè)試問卷

陳述性知識(shí)保持測(cè)試共有7道題目，題型為判斷題、填空題、選擇題三種；程序性知識(shí)保持測(cè)試共有4道題目，題型為填空題、選擇題兩種。問卷分別考察對(duì)應(yīng)視頻學(xué)習(xí)材料的10個(gè)知識(shí)點(diǎn)，答對(duì)1個(gè)計(jì)1分，答錯(cuò)計(jì)0分，總分為10分。

陳述性知識(shí)遷移測(cè)試共有2道題目，1道簡(jiǎn)答題、1道開放題，每道題各5分，總分為10分。簡(jiǎn)答題共有三個(gè)層面的答案，答對(duì)分別計(jì)2分、2分、1分，答錯(cuò)計(jì)0分，開放題共有兩種可能性的解釋，答對(duì)1個(gè)計(jì)2.5分（依據(jù)回答的完整度、精確度酌情給分），答錯(cuò)計(jì)0分；程序性知識(shí)遷移測(cè)試為1道上機(jī)操作題，分為“表格操作”和“文檔操作”兩個(gè)部分，完成1個(gè)部分計(jì)5分（依據(jù)操作的準(zhǔn)確度、完整度酌情給分），共10分。

（六）實(shí)驗(yàn)過程

1.被試填寫先前知識(shí)測(cè)試問卷，記錄被試的基本信息，測(cè)試先前知識(shí)水平；

2.主試引導(dǎo)被試進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，坐到眼動(dòng)儀前的椅子上，向被試說明實(shí)驗(yàn)過程和注意事項(xiàng)，并幫助被試放松心情；

3.根據(jù)需要調(diào)整座椅的距離和高度，進(jìn)行眼動(dòng)定標(biāo)，定標(biāo)完成后呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語；

4.被試開始學(xué)習(xí)視頻材料，視頻播放完畢按空格鍵退出實(shí)驗(yàn)程序；

5.被試運(yùn)用移動(dòng)設(shè)備掃描調(diào)查問卷二維碼，完成學(xué)習(xí)體驗(yàn)調(diào)查問卷；

6.被試完成學(xué)習(xí)效果測(cè)驗(yàn)試題。

四、數(shù)據(jù)分析

（一）學(xué)習(xí)效果分析

本研究分別記錄被試學(xué)習(xí)不同知識(shí)類型和不同交互控制程度教學(xué)視頻的保持測(cè)試成績(jī)、遷移測(cè)試成績(jī)，如表1所示，并使用IBM SPSS Statistics 22對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 不同實(shí)驗(yàn)分組的兩項(xiàng)成績(jī)

在保持測(cè)試成績(jī)方面：兩種知識(shí)類型視頻的保持測(cè)試成績(jī)都是從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次升高。

在遷移測(cè)試成績(jī)方面：陳述性知識(shí)視頻的遷移測(cè)試成績(jī)從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次升高；程序性知識(shí)視頻的遷移測(cè)試成績(jī)從選擇既定順序組、無選擇組到完全自主選擇組依次升高。

1.兩因素的主效應(yīng)與交互作用分析

為了解交互控制程度和知識(shí)類型兩種因素的主效應(yīng)和交互作用情況，我們對(duì)各組的兩項(xiàng)成績(jī)進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量多因素方差分析（GLM重復(fù)度量），結(jié)果表明：對(duì)于保持測(cè)試成績(jī)，交互控制程度主效應(yīng)顯著（F（2，87）=7.997，p=0.001＜0.01），知識(shí)類型和兩因素交互作用都不顯著（F（1，87）=1.874，p=0.175＞0.05；F（2，87）=0.783，p=0.460＞0.05）； 而對(duì)于遷移測(cè)試成績(jī)，兩因素的主效應(yīng)和交互效應(yīng)都顯著（F（2，87）=19.223，p=0.000＜0.01；F（1，87）=23.290，p=0.000＜0.01；F（2，87）=4.363，p=0.0.016＜0.05）。這表明，交互控制程度對(duì)不同知識(shí)類型教學(xué)視頻兩項(xiàng)學(xué)習(xí)效果的影響是不同的。

2.組間差異分析

通過對(duì)陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻三組被試的保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)進(jìn)行Oneway方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：陳述性知識(shí)視頻的保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)組間差異都極其顯著 （F=8.004，p=0.001＜0.01；F=13.038，p=0.000＜0.01）；程序性知識(shí)視頻的保持測(cè)試成績(jī)組間差異不顯著 （F=2.476，p=0.090＞0.05），遷移測(cè)試成績(jī)組間差異極其顯著 （F=12.784，p=0.000＜0.01）。使用 LSD 和配對(duì)樣本 T 檢驗(yàn)法，分別對(duì)兩種知識(shí)類型視頻下三組不同交互控制程度的各項(xiàng)成績(jī)進(jìn)行比較，以進(jìn)一步確定組間差異情況，分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表2 學(xué)習(xí)效果的組間差異情況分析

（二）眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析

本研究分別記錄被試學(xué)習(xí)不同知識(shí)類型和不同交互控制程度教學(xué)視頻時(shí)的總注視時(shí)間、總注視次數(shù)和平均注視時(shí)間，分析被試的視覺認(rèn)知過程，具體數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 不同實(shí)驗(yàn)分組的眼動(dòng)指標(biāo)

在總注視時(shí)間和總注視次數(shù)上：陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻的總注視時(shí)間和總注視次數(shù)都是從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次升高。

在平均注視時(shí)間上：陳述性知識(shí)視頻的平均注視時(shí)間從無選擇組、完全自主選擇組到選擇既定順序組依次升高；程序性知識(shí)視頻的平均注視時(shí)間從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次降低。

1.兩因素的主效應(yīng)與交互作用分析

通過對(duì)各項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量多因素方差分析，以探究知識(shí)類型和交互控制程度兩因素的主效應(yīng)和交互作用情況，結(jié)果表明：對(duì)于總注視時(shí)間和總注視次數(shù)，交互控制程度和知識(shí)類型主效應(yīng)顯著（F（2，87）=9.476，p=0.000＜0.01；F（1，87）=105.817，p=0.000 ＜0.01；F （2，87） =4.091，p=0.020 ＜0.05；F（1，87）=58.885，p=0.000＜0.01），兩因素交互作用都不顯著 （F （2，87）=0.190，p=0.827＞0.05；F （2，87）=0.530，p=0.591＞0.05）。 但是，由于兩種知識(shí)類型視頻的時(shí)長(zhǎng)相差20秒，因此，知識(shí)類型主效應(yīng)顯著意義不大；對(duì)于平均注視時(shí)間，知識(shí)類型主效應(yīng)顯著（F（1，87）=388.045，p=0.000＜0.01），而交互控制程度主效應(yīng)和兩因素的交互作用都不顯著（F（2，87）=0.033，p=0.967＞0.05；F（2，87）=0.930，p=0.399＞0.05）。

2.組間差異分析

對(duì)陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻三組被試的各項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行Oneway方差分析，結(jié)果表明：陳述性知識(shí)視頻的總注視時(shí)間組間差異顯著 （F=4.002，p=0.022＜0.05）， 總注視次數(shù)和平均注視時(shí)間的組間差異都不顯著 （F=2.039，p=0.136＞0.05；F=0.474，p=0.624＞0.05）；程序性知識(shí)視頻的總注視時(shí)間和總注視次數(shù)組間差異都極其顯著（F=15.418，p=0.000＜0.01；F=5.256，p=0.007＜0.01）， 平均注視時(shí)間組間差異不顯著（F=0.072，p=0.931＞0.05）。 使用 LSD和配對(duì)樣本T檢驗(yàn)法，分別對(duì)兩種知識(shí)類型視頻下三組不同交互控制程度的各項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行比較，以進(jìn)一步確定組間差異情況，分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。由于兩種知識(shí)類型視頻時(shí)長(zhǎng)相差20秒，分析兩種知識(shí)類型視頻的總注視時(shí)間和總注視次數(shù)組間差異意義不大，因此，僅對(duì)相同交互方式下不同知識(shí)類型視頻的平均注視時(shí)間進(jìn)行了配對(duì)樣本T檢驗(yàn)。

表4 眼動(dòng)指標(biāo)的組間差異情況分析

（三）學(xué)習(xí)體驗(yàn)分析

1.認(rèn)知負(fù)荷

本研究分別記錄被試學(xué)習(xí)不同知識(shí)類型和不同交互控制程度教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)材料感知難度和心理努力程度，如表5所示。

表5 不同實(shí)驗(yàn)分組的認(rèn)知負(fù)荷

在學(xué)習(xí)材料感知難度方面：兩種知識(shí)類型視頻的學(xué)習(xí)材料感知難度都是從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次降低。

在心理努力程度方面：陳述性知識(shí)視頻的心理努力程度從選擇既定順序組、完全自主選擇組到無選擇組依次升高，程序性知識(shí)視頻的心理努力程度從選擇既定順序組、無選擇組到完全自主選擇組依次升高。

（1）兩因素的主效應(yīng)與交互作用分析。通過進(jìn)行重復(fù)測(cè)量多因素方差分析，結(jié)果表明：對(duì)于學(xué)習(xí)材料感知難度，交互控制程度主效應(yīng)顯著（F（2，87）=3.323，p=0.041＜0.05）， 知識(shí)類型和兩因素的交互效應(yīng)都不顯著（F（1，87）=1.720，p=0.193＞0.05；F（2，87）=0.019，p=0.981＞0.05）；對(duì)于心理努力程度，知識(shí)類型的主效應(yīng)顯著（F（1，87）=4.214，p=0.043＜0.05），交互控制程度和兩因素的交互效應(yīng)都不顯著（F（2，87）=0.233，p=0.793＞0.05；F（2，87）=0.977，p=0.381＞0.05）。

（2）組間差異分析。通過進(jìn)行Oneway方差分析，結(jié)果表明：陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻三組的學(xué)習(xí)材料感知難度組間差異都不顯著 （F=1.564，p=0.215＞0.05；F=2.163，p=0.121）， 心理努力程度組間 差 異 也 都 不 顯 著 （F=0.080，p=0.924＞0.05；F=0.736，p=0.482＞0.05）。使用LSD和配對(duì)樣本T檢驗(yàn)法，分別對(duì)兩種知識(shí)類型視頻下三組不同交互控制程度的兩項(xiàng)認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行比較，以進(jìn)一步確定組間差異情況，分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表6 認(rèn)知負(fù)荷的組間差異情況分析

2.學(xué)習(xí)滿意度

本研究分別記錄被試學(xué)習(xí)不同知識(shí)類型和不同交互控制程度教學(xué)視頻的整體滿意度和交互滿意度（見表 7）。

表7 不同實(shí)驗(yàn)分組的學(xué)習(xí)滿意度

在整體滿意度方面：陳述性知識(shí)視頻從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次升高，程序性知識(shí)視頻則從選擇既定順序組、無選擇組到完全自主選擇組依次升高。

在交互滿意度方面：陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻都是完全自主選擇組高于選擇既定順序組。

（1）兩因素的主效應(yīng)與交互作用分析。通過進(jìn)行重復(fù)測(cè)量多因素方差分析，結(jié)果表明：對(duì)于整體滿意度， 知識(shí)類型的主效應(yīng)顯著 （F （1，87）=9.164，p=0.003＜0.01），交互控制程度的主效應(yīng)和兩因素交互效應(yīng)都不顯著（F（2，87）=1.242，p=0.294＞0.05；F（2，87）=2.127，p=0.125＞0.05）；對(duì)于交互滿意度，交互控制程度和知識(shí)類型的主效應(yīng)都顯著 （F （1，58）=9.164，p=0.001＜0.01；F（1，58）=5.252，p=0.026＜0.05），兩因素交互效應(yīng)不顯著（F（1，58）=0.307，p=0.582＞0.05）。

（2）組間差異分析。通過進(jìn)行Oneway方差分析，結(jié)果表明：陳述性知識(shí)視頻和程序性知識(shí)視頻三組整體滿意度的組間差異都不顯著 （F=2.226，p=0.114＞0.05；F=0.861，p=0.426＞0.05）。 使用 LSD、配對(duì)樣本T檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)法，分別對(duì)兩種知識(shí)類型視頻下三組不同交互控制程度的整體滿意度和交互滿意度進(jìn)行比較，以進(jìn)一步確定組間差異情況，分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表8 學(xué)習(xí)滿意度的組間差異情況分析

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

（一）交互控制程度和知識(shí)類型對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響

不同的交互控制程度在兩種知識(shí)類型下，對(duì)學(xué)習(xí)者保持測(cè)試成績(jī)的影響是相同的。當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)兩種知識(shí)類型的教學(xué)視頻時(shí)，其保持測(cè)試成績(jī)均依次為完全自主選擇組最高、選擇既定順序組居中、無選擇組最低，且陳述性知識(shí)視頻的組間差異顯著。這表明：交互控制程度對(duì)兩種知識(shí)類型視頻的學(xué)習(xí)數(shù)量影響趨勢(shì)相同，即，交互控制程度越高，學(xué)習(xí)數(shù)量越高，交互控制程度與學(xué)習(xí)數(shù)量正向相關(guān)。

不同的交互控制程度在兩種知識(shí)類型下，對(duì)學(xué)習(xí)者遷移測(cè)試成績(jī)的影響是不同的。兩種知識(shí)類型的教學(xué)視頻均是完全自主選擇組的遷移測(cè)試成績(jī)最高，這表明：當(dāng)交互控制程度最高時(shí)，能幫助學(xué)習(xí)者加深對(duì)知識(shí)的理解，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生，取得最好的學(xué)習(xí)質(zhì)量；當(dāng)交互控制程度分別為選擇既定順序和無選擇時(shí)，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)兩種不同知識(shí)類型的教學(xué)視頻取得了不同的遷移測(cè)試成績(jī)。陳述性知識(shí)視頻的選擇既定順序組要顯著高于無選擇組，程序性知識(shí)視頻的兩組成績(jī)卻恰恰相反。

在三種交互控制程度下，陳述性知識(shí)視頻組的保持測(cè)試成績(jī)均低于程序性知識(shí)視頻組，但差異不顯著，這表明知識(shí)類型在視頻的學(xué)習(xí)數(shù)量方面影響并不顯著。而陳述性知識(shí)視頻組的遷移測(cè)試成績(jī)均高于程序性知識(shí)視頻組，且當(dāng)交互控制程度為選擇既定順序和完全自主選擇時(shí)差異顯著，這表明，當(dāng)視頻中的交互控制程度升高時(shí)，兩種知識(shí)視頻的學(xué)習(xí)質(zhì)量差距加大，顯然交互控制程度的升高，更有利于陳述性知識(shí)視頻有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生。

（二）交互控制程度和知識(shí)類型對(duì)眼動(dòng)指標(biāo)的影響

不同的交互控制程度在兩種知識(shí)類型下，對(duì)學(xué)習(xí)者總注視時(shí)間和總注視次數(shù)的影響是相同的。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)兩種知識(shí)類型的教學(xué)視頻時(shí)的這兩項(xiàng)眼動(dòng)指標(biāo)均是完全自主選擇組最高、選擇既定順序組居中、無選擇組最低，且陳述性知識(shí)視頻的總注視時(shí)間和程序性知識(shí)視頻的總注視時(shí)間、總注視次數(shù)組間差異顯著。這表明：交互控制程度對(duì)兩種知識(shí)類型視頻的視覺注意力影響趨勢(shì)相同，即，交互控制程度越高，越能吸引學(xué)習(xí)者的視覺注意力，交互控制程度與視覺注意力正向相關(guān)。不同的交互控制程度在兩種知識(shí)類型視頻下，對(duì)學(xué)習(xí)者平均注視時(shí)間的影響都不顯著。

由于兩種知識(shí)類型視頻的時(shí)長(zhǎng)相差20秒，因此，在三種交互控制程度下的總注視時(shí)間和總注視次數(shù)的比較意義不大。而學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)程序性知識(shí)視頻的平均注視時(shí)間都顯著高于陳述性知識(shí)視頻，這表明，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)程序性知識(shí)視頻時(shí)投入了更多的認(rèn)知加工資源，產(chǎn)生了更多的認(rèn)知負(fù)荷。

（三）交互控制程度和知識(shí)類型對(duì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的影響

兩種知識(shí)類型的教學(xué)視頻，隨著其交互控制程度的升高，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)材料感知難度都隨之降低，這說明學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷也在隨之降低，但學(xué)習(xí)者心理努力程度的變化不明顯。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)程序性知識(shí)視頻時(shí)的心理努力程度都顯著高于陳述性知識(shí)視頻，說明學(xué)習(xí)者獲取程序性知識(shí)更加困難，產(chǎn)生了更多的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。

陳述性知識(shí)視頻的整體滿意度從無選擇組、選擇既定順序組到完全自主選擇組依次升高，且完全自主選擇組顯著高于無選擇組，這表明，交互控制程度越高，學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)視頻的整體滿意度越高；程序性知識(shí)視頻的整體滿意度則是從選擇既定順序組、無選擇組到完全自主選擇組依次升高，選擇既定順序是學(xué)習(xí)者最不滿意的交互控制程度。兩種知識(shí)類型視頻的交互滿意度，均是完全自主選擇組顯著高于選擇既定順序組，這表明完全自主選擇最受學(xué)習(xí)者歡迎。此外，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)陳述性知識(shí)視頻的整體和交互滿意度，都顯著高于程序性知識(shí)視頻。

（四）交互控制程度、學(xué)習(xí)效果、眼動(dòng)指標(biāo)與學(xué)習(xí)體驗(yàn)之間的聯(lián)系

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)陳述性知識(shí)教學(xué)視頻時(shí)：學(xué)習(xí)數(shù)量（保持測(cè)試成績(jī)）和學(xué)習(xí)質(zhì)量（遷移測(cè)試成績(jī)）都與教學(xué)視頻的交互控制程度、學(xué)習(xí)滿意度和眼動(dòng)指標(biāo)正向相關(guān)，與學(xué)習(xí)材料感知難度反向相關(guān)。如圖4至圖6所示，教學(xué)視頻的交互控制程度越高，越能促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果就越好，總注視時(shí)間、總注視次數(shù)和學(xué)習(xí)滿意度也越高，學(xué)習(xí)材料感知難度則越低。

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)程序性知識(shí)教學(xué)視頻時(shí)：學(xué)習(xí)數(shù)量也是與教學(xué)視頻的交互控制程度、學(xué)習(xí)滿意度和眼動(dòng)指標(biāo)正向相關(guān)，與學(xué)習(xí)材料感知難度反向相關(guān)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)與上述的陳述性知識(shí)教學(xué)視頻一致，如圖4至圖6所示；而學(xué)習(xí)質(zhì)量?jī)H與視頻學(xué)習(xí)的整體滿意度正向相關(guān)，即視頻學(xué)習(xí)的整體滿意度越高則學(xué)習(xí)質(zhì)量越高，這表明學(xué)習(xí)者對(duì)自身有意義學(xué)習(xí)是否有效發(fā)生的認(rèn)知與實(shí)際取得的學(xué)習(xí)質(zhì)量較為匹配；選擇既定順序組取得了最差的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)滿意度，這或許是因?yàn)槌绦蛐灾R(shí)的學(xué)習(xí)不僅僅停留在對(duì)概念和規(guī)則的理解上，還要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)際操作，學(xué)習(xí)者是否能利用視頻中講授的技能解決實(shí)際問題是程序性知識(shí)學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要體現(xiàn)，而視頻中既定的學(xué)習(xí)順序或許打亂了學(xué)習(xí)者的技能轉(zhuǎn)化過程，阻礙有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生。

圖4 學(xué)習(xí)體驗(yàn)組間變化趨勢(shì)圖

圖5 學(xué)習(xí)效果組間變化趨勢(shì)圖

圖6 眼動(dòng)指標(biāo)組間變化趨勢(shì)圖

六、結(jié)論與展望

對(duì)于陳述性知識(shí)教學(xué)視頻，應(yīng)該添加學(xué)習(xí)者能自主控制的交互功能，交互控制程度越高（完全自主選擇＞選擇既定順序＞無選擇），越能優(yōu)化學(xué)習(xí)者的視覺認(rèn)知行為，有效控制認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)學(xué)習(xí)者積極的認(rèn)知活動(dòng)和有意義學(xué)習(xí)，從而獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果；對(duì)于程序性知識(shí)視頻，也應(yīng)該添加學(xué)習(xí)者能自主控制的交互功能，完全自主選擇是最優(yōu)的交互控制程度，可以幫助學(xué)習(xí)者降低認(rèn)知負(fù)荷，獲得最優(yōu)的視覺認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果，同時(shí)，應(yīng)該避免使用選擇既定順序的交互控制程度，它會(huì)對(duì)程序性知識(shí)的技能轉(zhuǎn)化與應(yīng)用產(chǎn)生干擾，阻礙有意義學(xué)習(xí)結(jié)果的發(fā)生。

我們通過實(shí)驗(yàn)研究方法，針對(duì)教學(xué)視頻中的交互控制程度，對(duì)學(xué)習(xí)者的視覺認(rèn)知過程、學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析。通過研究結(jié)論可知，教學(xué)視頻中的交互作用是不容忽視的，它能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)中，提高課程參與度和信息加工深度，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者形成新舊概念之間的交互，更好地完成知識(shí)的意義建構(gòu)，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。需要注意的是，受人力、物力和時(shí)間等條件的限制，本研究中的被試僅限于天津師范大學(xué)的在校大學(xué)生105人，今后仍需選取多種類型的被試進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，通過大規(guī)模的教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)研究結(jié)論。

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