信息可視化技術(shù)對(duì)化學(xué)三重表征轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)效果影響的眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究

張桂花 李遠(yuǎn)蓉 王強(qiáng)

摘要： 信息可視化技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合能促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。在多媒體課件中引入焦點(diǎn)-背景（F+C）技術(shù)能幫助學(xué)生建立不同知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。首次提出“三重外部表征呈現(xiàn)策略”，從三重外部表征角度使表征過(guò)程外顯化，幫助學(xué)生建構(gòu)三重內(nèi)部表征。將12名高一學(xué)生分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行研究，結(jié)果表明，基于F+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略，能有效地引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力，幫助學(xué)習(xí)者合理分配認(rèn)知資源，對(duì)學(xué)習(xí)效果有顯著的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞： 焦點(diǎn)-背景技術(shù)； 三重表征轉(zhuǎn)換； 眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)； 學(xué)習(xí)效果

文章編號(hào)： 1005-6629（2022）11-0026-06

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題提出

在頭腦中形成對(duì)化學(xué)知識(shí)的宏觀、微觀和符號(hào)表征并建立三者間的有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生三重表征及其轉(zhuǎn)換的化學(xué)思維，是發(fā)生有效化學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生的三重表征轉(zhuǎn)換能力較弱［1，2］，如何提高學(xué)生的三重表征轉(zhuǎn)換能力？改善三重表征轉(zhuǎn)換的學(xué)習(xí)效果？

國(guó)內(nèi)關(guān)于幫助學(xué)生建立三重表征轉(zhuǎn)換思維的教學(xué)策略研究很少，關(guān)于促進(jìn)學(xué)生三重表征轉(zhuǎn)換思維培養(yǎng)的呈現(xiàn)策略研究處于空白狀態(tài)。雖然已有研究指出化學(xué)三重表征的教學(xué)策略應(yīng)側(cè)重于三重外部表征過(guò)程的外顯化，但尚未明確在教學(xué)中以什么為載體、通過(guò)何種方式、如何合理地呈現(xiàn)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外研究者開(kāi)始基于計(jì)算機(jī)多媒體可視化技術(shù)，探索建立三重表征間聯(lián)系、促進(jìn)三重表征轉(zhuǎn)換的教學(xué)策略［3］。

三重表征分為三重外部表征和三重內(nèi)部表征。外部表征是對(duì)化學(xué)宏觀、微觀、符號(hào)知識(shí)的外在呈現(xiàn)形式，內(nèi)部表征是指三種知識(shí)在學(xué)習(xí)者頭腦中的加工與呈現(xiàn)形式。其中，外部表征直接影響著內(nèi)部表征。因此，化學(xué)教學(xué)中需要合理呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)的外部表征，以幫助學(xué)生完成內(nèi)部表征的建構(gòu)［4］。

焦點(diǎn)-背景技術(shù)，即Focus+Context技術(shù)，簡(jiǎn)稱F+C技術(shù)，是一種通過(guò)優(yōu)化信息空間的配置，合理組合焦點(diǎn)信息和背景信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化信息體系框架結(jié)構(gòu)的信息可視化技術(shù)。研究表明，在PPT課件中引入F+C技術(shù)，能幫助學(xué)生建立知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生對(duì)內(nèi)容進(jìn)行全局把握和系統(tǒng)學(xué)習(xí)［5］。因此，在化學(xué)課件中引入信息可視化技術(shù)，探討焦點(diǎn)-背景技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生三重表征轉(zhuǎn)換化學(xué)思維中的特點(diǎn)是研究者亟待解決的課題，這對(duì)于深入研究和發(fā)展三重表征及轉(zhuǎn)換理論，并將其應(yīng)用于指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

基于已有研究成果，從信息可視化和認(rèn)知心理學(xué)的視角出發(fā)，將焦點(diǎn)-背景技術(shù)引入PPT課件中，提出基于F+C課件的“三重外部表征呈現(xiàn)策略”，即以PPT課件為載體，呈現(xiàn)相關(guān)的知識(shí)標(biāo)題，并按照教學(xué)材料中三種知識(shí)的教學(xué)順序，在視覺(jué)層面上依次呈現(xiàn)“宏觀”“微觀”“符號(hào)”對(duì)應(yīng)的知識(shí)，從三重外部表征角度使表征過(guò)程外顯化，幫助學(xué)習(xí)者完成三重內(nèi)部表征的建構(gòu)，使學(xué)生形成三重表征思維，在三種表征之間靈活轉(zhuǎn)換。

本研究以測(cè)試題、多媒體課件為載體呈現(xiàn)三重外部表征，用眼動(dòng)研究法探究學(xué)生三重內(nèi)部表征的形成過(guò)程。分析三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)三重表征轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)效果的影響，并探究三重外部表征呈現(xiàn)策略下學(xué)習(xí)者的注意分配和認(rèn)知加工特點(diǎn)，從學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)過(guò)程兩個(gè)角度探究三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響并揭示學(xué)習(xí)者內(nèi)部學(xué)習(xí)機(jī)制。

2 研究方法

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

探究基于F+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)學(xué)習(xí)者三重表征轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)者認(rèn)知加工活動(dòng)的影響。

2.2 眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)工具

采用GaZe Tech mini眼動(dòng)儀記錄眼動(dòng)數(shù)據(jù)，用錄音筆記錄訪談內(nèi)容，結(jié)合訪談內(nèi)容深入分析眼動(dòng)數(shù)據(jù)。

2.3 被試

進(jìn)行分層抽樣，選取C市J中學(xué)（教學(xué)質(zhì)量為C市中等水平）高一年級(jí)12名學(xué)生。考慮到學(xué)生差異，根據(jù)最近兩次化學(xué)考試成績(jī)，在不同性別和不同學(xué)業(yè)水平的學(xué)生中分別隨機(jī)抽取1名，分為對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組，被試基本情況見(jiàn)表1。

2.4 實(shí)驗(yàn)材料

2.4.1 兩種類型多媒體課件

學(xué)習(xí)材料內(nèi)容選自高中化學(xué)人教版必修2第一章第三節(jié)“化學(xué)鍵”，參照課標(biāo)和15位在職高中化學(xué)教師人教版的課件、教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合本研究被試情況，制作出兩種類型的課件：傳統(tǒng)課件、F+C課件，并請(qǐng)8位具有高中化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。

F+C課件是三種知識(shí)和知識(shí)標(biāo)題均采用焦點(diǎn)-背景技術(shù)的課件，即在學(xué)習(xí)某一種知識(shí)（焦點(diǎn)信息）時(shí)，頁(yè)面左邊的背景區(qū)域按照教學(xué)順序依次具體呈現(xiàn)三種知識(shí)（背景信息A），頁(yè)面上方的背景區(qū)域呈現(xiàn)與當(dāng)前所學(xué)知識(shí)相關(guān)的知識(shí)標(biāo)題（背景信息B）。傳統(tǒng)課件，是沒(méi)有采用焦點(diǎn)-背景技術(shù)的課件，即每頁(yè)教學(xué)課件中僅呈現(xiàn)該知識(shí)標(biāo)題下的一種知識(shí)（焦點(diǎn)信息），如圖1所示。

F+C課件

傳統(tǒng)課件

以微課為形式載體呈現(xiàn)課件內(nèi)容，將課件錄屏，結(jié)合教師講解制成微課，最終形成兩種類型的微課：微課1（F+C課件）、微課2（傳統(tǒng)課件）。微課只是課件的形式載體，兩種微課的本質(zhì)差異是課件的不同，為便于描述，下文中用“課件類型”來(lái)代替“微課類型”。

2.4.2 學(xué)習(xí)效果測(cè)試題

學(xué)習(xí)遷移是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的最可靠指標(biāo)，實(shí)質(zhì)是原有知識(shí)在新的情境中的運(yùn)用。根據(jù)遷移方向可以分為順向遷移和逆向遷移，順向遷移為先前的學(xué)習(xí)對(duì)后繼學(xué)習(xí)的影響，逆向遷移為后繼學(xué)習(xí)對(duì)先前學(xué)習(xí)的影響［6］。為考察學(xué)生將知識(shí)運(yùn)用于新情境的能力，以教學(xué)材料的轉(zhuǎn)換方向（宏觀→微觀→符號(hào)）為基礎(chǔ)，結(jié)合多維分析系統(tǒng)（MAS系統(tǒng)）［7］的研究方法，改編形成測(cè)試題編碼規(guī)則，即根據(jù)測(cè)試題考察的物質(zhì)在課件中是否講解過(guò)以及測(cè)試題所呈現(xiàn)的知識(shí)轉(zhuǎn)換的方向與教學(xué)材料轉(zhuǎn)換方向是否一致，設(shè)置0、 1、 2、 -2四種水平。編制12道三重表征轉(zhuǎn)換測(cè)試題。其中，1～9題為單項(xiàng)選擇題，10～12題為非選擇題（2-1～2-6）。1-1～2-2考察一種表征到另一種表征的轉(zhuǎn)換，為兩維轉(zhuǎn)換；2-3～2-6考察一種表征到另外兩種表征的轉(zhuǎn)換，為三維轉(zhuǎn)換。測(cè)試題與編碼規(guī)則對(duì)應(yīng)見(jiàn)表2，每小題為1分，答對(duì)記1分，答錯(cuò)或不答計(jì)為0分，滿分15分。試題經(jīng)1名大學(xué)化學(xué)教育專業(yè)教授和4名經(jīng)驗(yàn)型高中化學(xué)教師審核、修改，確保測(cè)試題的內(nèi)容效度。

2.4.3 認(rèn)知負(fù)荷量表

為全面地衡量學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷大小，一方面利用瞳孔面積標(biāo)準(zhǔn)差，另一方面采用了應(yīng)用廣泛的PAAS量表［8］來(lái)綜合衡量學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。該量表由兩部分組成，采用九點(diǎn)計(jì)分，要求被試在完成學(xué)習(xí)任務(wù)后根據(jù)自己的感受從1～9中選擇一個(gè)合適的數(shù)字分別對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中的心理努力和任務(wù)難度進(jìn)行評(píng)價(jià)。“9”表示非常努力和非常困難，“5”表示一般努力和一般難度，“1”表示最少努力和非常容易。量表得分為兩部分之和，分?jǐn)?shù)越低，被試在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷越低。

2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素兩水平（課件類型）被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。自變量為多媒體課件類型（傳統(tǒng)課件、F+C課件），因變量為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果、眼動(dòng)數(shù)據(jù)和認(rèn)知負(fù)荷。

2.6 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

以J中學(xué)高一自習(xí)室作為眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)時(shí)間共50分鐘，步驟如下：

（1） 被試進(jìn)入眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，宣讀指導(dǎo)語(yǔ)。

（2） 助手打開(kāi)眼動(dòng)儀，被試坐下，調(diào)整坐姿平視屏幕中央，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不動(dòng)。

（3） 被試獨(dú)立學(xué)習(xí)，利用眼動(dòng)儀記錄學(xué)生眼動(dòng)數(shù)據(jù)。

（4） 被試休息，隨后完成測(cè)試題，填寫(xiě)認(rèn)知負(fù)荷PAAS量表和基本信息問(wèn)卷。

（5） 主試對(duì)被試進(jìn)行非結(jié)構(gòu)式訪談，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 學(xué)習(xí)效果分析

不同課件類型下，被試得分情況如下，見(jiàn)表3。由表可知，實(shí)驗(yàn)組（F+C課件）被試在不同水平、不同維度上平均值均高于對(duì)照組（傳統(tǒng)課件），說(shuō)明基于F+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)三重表征轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)效果有促進(jìn)作用。

3.2 認(rèn)知負(fù)荷分析

3.2.1 利用PAAS量表分析認(rèn)知負(fù)荷

由表4可知，實(shí)驗(yàn)組被試認(rèn)知負(fù)荷平均值低于對(duì)照組，即F+C課件可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

3.2.2 從眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析認(rèn)知負(fù)荷

選取眼動(dòng)數(shù)據(jù)中瞳孔面積標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)反映學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，此值越大認(rèn)知負(fù)荷越高，越小則認(rèn)知負(fù)荷越低（見(jiàn)表5）。分析可知，實(shí)驗(yàn)組被試瞳孔面積標(biāo)準(zhǔn)差平均值小于對(duì)照組，結(jié)合PAAS量表的分析結(jié)果，說(shuō)明基于F+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生進(jìn)行非結(jié)構(gòu)式訪談。提問(wèn)：“你有注意到背景區(qū)中的內(nèi)容嗎？它會(huì)幫助還是妨礙你的學(xué)習(xí)？”一位學(xué)生表示：“兩個(gè)都注意到了，可以幫助我的學(xué)習(xí)。當(dāng)PPT中出現(xiàn)的內(nèi)容我學(xué)會(huì)了，我就去看左邊，再看上面，但是這個(gè)時(shí)候我還是注意聽(tīng)老師的講解?！绷硪晃粚W(xué)生表示：“都注意到了，我注意左邊的時(shí)間更多，上面的知識(shí)我也看了，對(duì)我的學(xué)習(xí)也有作用。左邊有本節(jié)的知識(shí)總結(jié)，剛講完一個(gè)知識(shí)后，看到左邊的方框就可以回想起來(lái)，幫助我記憶這節(jié)課講了什么。如果我之前走神了，這個(gè)可以讓我明確老師講到哪里了?！笨梢?jiàn)，三重外部表征呈現(xiàn)策略在傳統(tǒng)課件的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)靥砑恿颂崾拘畔?，使學(xué)習(xí)者合理分配了認(rèn)知資源，因而在一定程度上降低了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

3.3 眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析

為更好地理解被試對(duì)課件中各區(qū)域的注意分配情況，將F+C課件劃分為三個(gè)興趣區(qū)（AOI）：焦點(diǎn)區(qū)、背景區(qū)A（三種表征）、背景區(qū)B（知識(shí)標(biāo)題），傳統(tǒng)課件只有焦點(diǎn)區(qū)。

3.3.1 課件類型對(duì)興趣區(qū)總注視時(shí)間的影響

興趣區(qū)總注視時(shí)間是指在劃分的興趣區(qū)內(nèi)注視的總時(shí)間，用來(lái)反映學(xué)習(xí)者對(duì)該內(nèi)容的加工深度或關(guān)注程度。

由表6可知，實(shí)驗(yàn)組在焦點(diǎn)區(qū)總注視時(shí)間比對(duì)照組低，說(shuō)明被試在學(xué)習(xí)F+C課件時(shí)對(duì)焦點(diǎn)區(qū)的關(guān)注程度有所降低，將部分關(guān)注分散到其他區(qū)域。由此推測(cè)，三重外部表征呈現(xiàn)策略提高學(xué)習(xí)效果的原因是因?yàn)槌裹c(diǎn)區(qū)信息之外，被試還利用了背景區(qū)信息。

由表6可知，實(shí)驗(yàn)組被試在背景區(qū)A的總注視時(shí)間高于背景區(qū)B，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組被試在學(xué)習(xí)過(guò)程中更多地關(guān)注和利用了背景區(qū)A中的信息，即背景區(qū)A中的三種表征信息對(duì)學(xué)生三重表征轉(zhuǎn)換的學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用。

3.3.2 課件類型對(duì)注視熱點(diǎn)圖的影響

注視熱點(diǎn)圖能直觀地反映學(xué)習(xí)者的感興趣區(qū)域，通過(guò)顏色深淺變化形象地顯示學(xué)習(xí)者對(duì)不同內(nèi)容的關(guān)注程度。注視點(diǎn)密集的區(qū)域?yàn)榧t色（深色部分），隨著注視點(diǎn)密集程度降低，顏色由紅變黃最后到綠。

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組熱點(diǎn)圖在焦點(diǎn)區(qū)主要為紅色，焦點(diǎn)區(qū)被紅色、黃色、綠色覆蓋，說(shuō)明被試的注意主要集中于焦點(diǎn)區(qū)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組背景區(qū)A、背景區(qū)B有黃色、綠色分布，背景區(qū)A的顏色較深，以紅色、黃色為主；背景區(qū)B顏色較淺，以黃色、綠色為主，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組被試還將部分注意分配到背景區(qū)A、 B，且對(duì)背景區(qū)A的關(guān)注程度比背景區(qū)B的關(guān)注程度高，說(shuō)明對(duì)背景區(qū)A的三種表征信息進(jìn)行了更深的認(rèn)知加工。

3.3.3 課件類型對(duì)眼跳次數(shù)的影響

眼跳次數(shù)是注視點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換次數(shù)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料對(duì)學(xué)習(xí)者注意的分配和引導(dǎo)。F+C課件增添了與三種表征和知識(shí)標(biāo)題相關(guān)的提示性信息，動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)了知識(shí)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，在教學(xué)過(guò)程中給予學(xué)習(xí)者即時(shí)的反饋。由表7可知，實(shí)驗(yàn)組被試眼跳次數(shù)高于對(duì)照組，這表明：在有背景區(qū)信息的情況下，學(xué)習(xí)者在焦點(diǎn)區(qū)和背景區(qū)之間進(jìn)行了更多地組織和加工，有利于學(xué)習(xí)者在認(rèn)知加工過(guò)程中對(duì)表征信息不斷從三重表征角度進(jìn)行深度整合，形成三重表征思維，并且利用背景區(qū)B的知識(shí)標(biāo)題信息對(duì)整體的知識(shí)范疇進(jìn)行了更加合理的認(rèn)知，說(shuō)明被試在學(xué)習(xí)時(shí)基于F+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略能對(duì)學(xué)習(xí)者的注意進(jìn)行合理地分配和引導(dǎo)。

3.3.4 課件類型對(duì)眼動(dòng)軌跡的影響

眼動(dòng)軌跡是眼睛注視過(guò)程中視線所經(jīng)過(guò)的移動(dòng)路徑，即各個(gè)注視點(diǎn)之間按時(shí)間順序的連線。圖3、圖4是兩組被試學(xué)習(xí)時(shí)典型頁(yè)面的眼動(dòng)軌跡圖，每個(gè)圓點(diǎn)表示一個(gè)注視點(diǎn)，注視點(diǎn)越多，表示被試越關(guān)注。

3.3.4.1 宏觀向微觀轉(zhuǎn)換

當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容從宏觀知識(shí)轉(zhuǎn)換到微觀知識(shí)時(shí)（見(jiàn)圖3），實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組被試在焦點(diǎn)區(qū)微觀知識(shí)的注視點(diǎn)密度相當(dāng)，說(shuō)明兩組被試對(duì)焦點(diǎn)區(qū)微觀知識(shí)的加工深度相近。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組被試的注視點(diǎn)在三種表征信息背景區(qū)A也有分布，眼動(dòng)軌跡反復(fù)在焦點(diǎn)區(qū)和背景區(qū)之間掃視，說(shuō)明由宏觀向微觀轉(zhuǎn)換時(shí)，實(shí)驗(yàn)組被試借助背景區(qū)中相關(guān)的宏觀、微觀信息進(jìn)行認(rèn)知加工，不僅復(fù)習(xí)了宏觀知識(shí)，還能促進(jìn)對(duì)焦點(diǎn)區(qū)（即微觀知識(shí)）的學(xué)習(xí)。同時(shí)，學(xué)習(xí)者開(kāi)始在頭腦中建構(gòu)三重表征知識(shí)體系。此外，被試還從背景區(qū)B獲得了知識(shí)標(biāo)題信息，強(qiáng)化對(duì)焦點(diǎn)區(qū)知識(shí)所屬范疇的認(rèn)識(shí)。

3.3.4.2 微觀（宏觀）向符號(hào)轉(zhuǎn)換

當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容從微觀（宏觀）轉(zhuǎn)換到符號(hào)知識(shí)時(shí)（見(jiàn)圖4），實(shí)驗(yàn)組被試的眼動(dòng)軌跡先集中于焦點(diǎn)區(qū)符號(hào)知識(shí)，對(duì)焦點(diǎn)區(qū)符號(hào)知識(shí)進(jìn)行深度理解加工。同時(shí)，學(xué)習(xí)者也在焦點(diǎn)區(qū)和背景區(qū)之間掃視，在頭腦中利用背

景區(qū)A的三種表征信息對(duì)“NaCl形成”的三種知識(shí)進(jìn)行深度整合與加工，建立關(guān)于“NaCl形成”這一知識(shí)三種表征之間的有機(jī)聯(lián)系，使學(xué)習(xí)者形成三重表征思維方式，達(dá)到在三種表征之間靈活、自由地轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)論與啟示

4.1 結(jié)論

首先，F(xiàn)+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)三重表征轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)效果有影響，表現(xiàn)為促進(jìn)作用。

其次，F(xiàn)+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)注意分配有影響。當(dāng)使用三重外部表征呈現(xiàn)策略時(shí)，實(shí)驗(yàn)組被試對(duì)焦點(diǎn)區(qū)的關(guān)注程度會(huì)有所降低，將部分關(guān)注分散到其他區(qū)域；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)組被試眼跳次數(shù)顯著增加，將部分注意分配到背景區(qū)。其中，背景區(qū)A中的三種表征信息更能吸引學(xué)習(xí)者的注意?？梢?jiàn)，三重外部表征呈現(xiàn)策略有效地引導(dǎo)了學(xué)習(xí)者的注意力，幫助學(xué)習(xí)者合理地分配認(rèn)知資源，使學(xué)習(xí)者在有限時(shí)間內(nèi)將認(rèn)知加工資源更多地集中于三種表征信息的理解和整合。

再次，F(xiàn)+C課件的三重外部表征呈現(xiàn)策略對(duì)認(rèn)知負(fù)荷有影響。PAAS量表和瞳孔面積標(biāo)準(zhǔn)差分析結(jié)果表明，三重外部表征呈現(xiàn)策略可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。結(jié)合訪談資料，本研究認(rèn)為三重外部表征呈現(xiàn)策略在傳統(tǒng)課件的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)靥砑恿颂崾拘畔ⅲ箤W(xué)習(xí)者合理分配了認(rèn)知資源，所以在一定程度上降低了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

4.2 啟示

首先，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，合理使用三重外部表征呈現(xiàn)策略。從視覺(jué)可視化層面幫助學(xué)生“看到”三種表征間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程和聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)表征過(guò)程的可視化，從而幫助學(xué)生在頭腦中完成三重內(nèi)部表征的意義建構(gòu)。在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，挖掘知識(shí)點(diǎn)的三重表征，合理使用三重外部表征呈現(xiàn)策略把潛在的表征過(guò)程用可視化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，將表征過(guò)程外顯化，幫助學(xué)生建構(gòu)三重內(nèi)部表征。

其次，合理設(shè)計(jì)多媒體課件，提高多媒體課堂教學(xué)效率。研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)教學(xué)重難點(diǎn)，合理規(guī)劃課件頁(yè)面布局，選擇合適的呈現(xiàn)方式，設(shè)計(jì)符合學(xué)生思維特點(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律的課件，能大大促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)［9］?；诖耍谡n件結(jié)構(gòu)上，可采用模塊化思想，將傳統(tǒng)的線性結(jié)構(gòu)變?yōu)榻裹c(diǎn)-背景的非線性結(jié)構(gòu)，把課件設(shè)計(jì)成利于學(xué)生學(xué)習(xí)的導(dǎo)航器，增強(qiáng)課件與學(xué)習(xí)者的交互性［10］。然后，在課件內(nèi)容的呈現(xiàn)順序上，要能反映學(xué)習(xí)內(nèi)容的層次性。

再次，利用先進(jìn)的教育研究技術(shù)，揭示學(xué)生的認(rèn)知加工過(guò)程。在已有的教學(xué)實(shí)踐研究中，紙筆測(cè)驗(yàn)是研究者驗(yàn)證教學(xué)策略有效性的主要研究方法。然而，該方法僅從學(xué)習(xí)結(jié)果的角度檢驗(yàn)教學(xué)策略有效性，缺乏從學(xué)習(xí)過(guò)程視角探析學(xué)生認(rèn)知加工活動(dòng)的相關(guān)研究?？梢越Y(jié)合先進(jìn)的眼動(dòng)追蹤技術(shù)，全方位地了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知加工特點(diǎn)，探究學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程差異，以便對(duì)學(xué)生進(jìn)行準(zhǔn)確地指導(dǎo)。

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