線索促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的作用機(jī)理及適用場(chǎng)景

[摘" "要] 數(shù)字化學(xué)習(xí)已經(jīng)成為當(dāng)下主流的學(xué)習(xí)方式。線索是數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的構(gòu)成要素之一，是影響數(shù)字化學(xué)習(xí)效果的重要因素。然而，現(xiàn)有研究對(duì)于線索在引導(dǎo)學(xué)生注意力、降低認(rèn)知負(fù)荷和提高學(xué)習(xí)結(jié)果方面的成效和理路尚未達(dá)成一致意見。為進(jìn)一步探尋線索促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的機(jī)理及適用場(chǎng)景，研究運(yùn)用元分析方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中線索設(shè)計(jì)與應(yīng)用的實(shí)證研究進(jìn)行量化分析。結(jié)果表明：在數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中加入線索，對(duì)注意力和學(xué)習(xí)結(jié)果都有顯著促進(jìn)作用，但對(duì)認(rèn)知負(fù)荷沒有顯著影響。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，線索設(shè)計(jì)成效受到線索類型、數(shù)字化學(xué)習(xí)材料類型、學(xué)科類別、學(xué)習(xí)者學(xué)段等因素的影響。最后，研究分析了線索對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知加工和深度學(xué)習(xí)的作用機(jī)理，并基于調(diào)節(jié)效應(yīng)分析結(jié)果探討了線索的適用場(chǎng)景。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)字化學(xué)習(xí)； 數(shù)字化學(xué)習(xí)材料； 線索設(shè)計(jì)； 學(xué)習(xí)結(jié)果； 促進(jìn)機(jī)理； 學(xué)習(xí)場(chǎng)景

[中圖分類號(hào)] G434" " " " " " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 魏非（1979—），女，四川宜賓人。副研究員，博士，主要從事教師培訓(xùn)專業(yè)化、教師數(shù)字素養(yǎng)培養(yǎng)、教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究。E-mail：fwei@dec.ecnu.edu.cn。

一、引" "言

隨著數(shù)智技術(shù)的廣泛深入應(yīng)用，數(shù)字化學(xué)習(xí)這一新興的學(xué)習(xí)方式，正在全球范圍內(nèi)迅速普及。數(shù)字化學(xué)習(xí)材料是數(shù)字化學(xué)習(xí)的核心構(gòu)成，也是相關(guān)研究和實(shí)踐的重要內(nèi)容。2022年11月1日起，《數(shù)字教材：中小學(xué)數(shù)字教材元數(shù)據(jù)》《數(shù)字教材：中小學(xué)數(shù)字教材質(zhì)量要求和檢測(cè)方法》和《數(shù)字教材：中小學(xué)數(shù)字教材出版基本流程》三項(xiàng)中小學(xué)數(shù)字教材國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施，對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)材料提出更高要求。目前，常見的數(shù)字化學(xué)習(xí)材料包括教學(xué)動(dòng)畫、教學(xué)視頻、多媒體課件、虛擬實(shí)驗(yàn)[1]以及具有協(xié)作、交互、可訪問等優(yōu)勢(shì)的數(shù)字教材等。

線索，又稱標(biāo)記，是數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中具有選擇、組織和整合作用的符號(hào)、詞語(yǔ)等非教學(xué)內(nèi)容信息[2]。線索的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是影響數(shù)字化學(xué)習(xí)的重要因素[3]。關(guān)于線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用，國(guó)內(nèi)外已有諸多學(xué)者聚焦線索對(duì)學(xué)習(xí)者注意力、認(rèn)知負(fù)荷、學(xué)習(xí)結(jié)果三個(gè)方面的影響開展研究[2，4-5]。但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣本選取、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)量工具等的差異，研究結(jié)果尚不一致，需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。同時(shí)，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展迭代，有必要更新和發(fā)展對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)材料及其線索設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，包括線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的促進(jìn)作用以及不同條件下線索的作用效果差異。本研究采用元分析方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中線索設(shè)計(jì)與應(yīng)用的實(shí)證研究進(jìn)行量化分析，關(guān)注線索對(duì)學(xué)習(xí)者在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的注意力、認(rèn)知負(fù)荷以及學(xué)習(xí)結(jié)果的作用機(jī)理及其影響因素，豐富對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中線索設(shè)計(jì)與應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，以期進(jìn)一步提升數(shù)字化學(xué)習(xí)成效。

二、文獻(xiàn)綜述

數(shù)字化學(xué)習(xí)效果可以從學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果兩方面評(píng)估。其中，過程評(píng)估主要考察學(xué)習(xí)者的參與程度和認(rèn)知投入水平，通常使用注意力和認(rèn)知負(fù)荷作為觀測(cè)指標(biāo)；結(jié)果評(píng)估主要考察學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)、技能的理解和掌握，通常使用學(xué)習(xí)結(jié)果作為觀測(cè)指標(biāo)。為更好地理解線索在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的作用效果和具體表征，下面主要從注意力、認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)結(jié)果三個(gè)維度梳理線索設(shè)計(jì)的已有研究。

（一）線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)注意力的影響研究

注意力表示主體對(duì)客體具有一定強(qiáng)度和持續(xù)性關(guān)注的能力[6]。De Koning等認(rèn)為，線索可以將學(xué)習(xí)者的注意力引導(dǎo)到特定的關(guān)鍵區(qū)域，促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)必要信息的選擇和提取，進(jìn)而為學(xué)習(xí)效果提升提供支持[7]。眼動(dòng)追蹤技術(shù)是評(píng)估數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中注意力的重要手段[8]，研究者通常將首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間和總注視次數(shù)作為觀測(cè)注意力常用的眼動(dòng)指標(biāo)[9]。首次注視時(shí)間指學(xué)習(xí)者第一次注視興趣區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間，可以表示學(xué)習(xí)者的視覺搜索速度[10]；總注視時(shí)間指學(xué)習(xí)者在興趣區(qū)內(nèi)所有注視點(diǎn)的時(shí)間總和，總注視時(shí)間越長(zhǎng)越容易進(jìn)行深度認(rèn)知加工[11]；總注視次數(shù)指學(xué)習(xí)者注視興趣區(qū)的總次數(shù)，反映學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的熟悉度和興趣度[12]。

有關(guān)線索設(shè)計(jì)的實(shí)證研究也多將學(xué)習(xí)者的注意力變化作為線索有效性的驗(yàn)證指標(biāo)之一。例如，Boucheix等人在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，線索能夠顯著提高學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)區(qū)域的注意力[13]。雖然大部分研究證實(shí)了線索在引導(dǎo)注意力上的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)三個(gè)眼動(dòng)指標(biāo)的呈現(xiàn)結(jié)果存在不一致的結(jié)論。例如：謝和平等認(rèn)為，線索可以增加學(xué)習(xí)者的總注視時(shí)間和注視次數(shù)、縮短首次注視時(shí)間[14]；而周夢(mèng)哲等發(fā)現(xiàn)，線索的加入對(duì)首次注視時(shí)間沒有顯著影響[15]。此外，有少量研究發(fā)現(xiàn)，線索的加入甚至阻礙了學(xué)習(xí)者的注意力集中，如Moon等發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)視頻中添加線索顯著減少了總注視時(shí)長(zhǎng)和注視次數(shù)[16]。

（二）線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷的影響研究

學(xué)習(xí)的產(chǎn)生與認(rèn)知過程緊密相關(guān)。認(rèn)知負(fù)荷是人完成某項(xiàng)特定的認(rèn)知任務(wù)時(shí)進(jìn)行信息加工所需要的認(rèn)知資源的總量[17]。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，如果學(xué)習(xí)者在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行過多的認(rèn)知活動(dòng)，當(dāng)其需要加工的認(rèn)知資源總量超過所能承受的極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致過量的認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)[17]。因此，認(rèn)知負(fù)荷也被作為監(jiān)測(cè)線索作用效果的常用指標(biāo)之一。學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷通常借助量表工具測(cè)量，如Paas等編制的認(rèn)知負(fù)荷自評(píng)量表[18]，Leppink等開發(fā)的學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷測(cè)評(píng)量表[19]等。

關(guān)于線索對(duì)學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷的影響，有研究者認(rèn)為，線索的加入可以減少學(xué)習(xí)者用于搜索、組織和整合有關(guān)的知識(shí)信息時(shí)的資源消耗，從而釋放更多的資源用于與學(xué)習(xí)有關(guān)的活動(dòng)或進(jìn)行深層加工[20]。但也有實(shí)證研究表明，線索的加入并未對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷造成顯著影響[21]，這可能與學(xué)習(xí)者的先前經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)材料的內(nèi)在性質(zhì)以及教學(xué)設(shè)計(jì)有關(guān)[22]。

（三）線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)結(jié)果的影響研究

學(xué)習(xí)結(jié)果通常指學(xué)習(xí)者在知識(shí)技能、實(shí)踐操作以及價(jià)值觀念等方面的提升情況。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通常采用保持測(cè)試和遷移測(cè)試結(jié)合的方式反映[23]。其中，保持測(cè)試考察學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的記憶與理解情況，遷移測(cè)試考察學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和遷移能力。

部分研究表明，合理添加線索能夠有效提升數(shù)字化學(xué)習(xí)效果，但對(duì)保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)的影響存在差異。例如：在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，Albus等發(fā)現(xiàn)，線索顯著提高了保持測(cè)試成績(jī)，但對(duì)遷移測(cè)試成績(jī)沒有影響[24]；而李欣等人則發(fā)現(xiàn)，線索對(duì)遷移測(cè)試成績(jī)的促進(jìn)作用顯著[25]。此外，不同類型線索的促進(jìn)作用也可能存在差異。Wang等在教學(xué)視頻中分別添加文本線索、視覺線索和組合線索，與無(wú)線索組相比，學(xué)習(xí)者的保持測(cè)試成績(jī)都有顯著提高，但只有組合線索有效提高了遷移測(cè)試成績(jī)[26]。由此可見，線索的類型和數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的形式都可能影響學(xué)習(xí)結(jié)果。此外，線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)結(jié)果的影響也可能與學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)水平有關(guān)。例如，Arslan-Ari等發(fā)現(xiàn)加入線索后，高經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者與低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者相比，其保持和遷移測(cè)試成績(jī)的提升幅度均相對(duì)較高[27]。

綜上所述，已有研究對(duì)線索在數(shù)字化學(xué)習(xí)中注意力、認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)結(jié)果中的作用尚未達(dá)成共識(shí)，線索類型、數(shù)字化學(xué)習(xí)材料、教學(xué)設(shè)計(jì)等因素均可能會(huì)影響線索的作用效果。元分析作為一種對(duì)具有“相同目的”“相互獨(dú)立”的多個(gè)研究結(jié)果進(jìn)行定量的系統(tǒng)化文獻(xiàn)綜述的方法，被視為指導(dǎo)教育實(shí)踐與制定教育政策的“最佳證據(jù)”[28]。鑒于此，本研究試圖通過元分析探究以下問題：（1）數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中的線索是否可以顯著引導(dǎo)學(xué)習(xí)者的注意力、降低認(rèn)知負(fù)荷、提高學(xué)習(xí)效果？（2）數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中的線索設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些因素的影響？

三、研究過程與方法

（一）文獻(xiàn)檢索與篩選

本研究于2023年1月對(duì)發(fā)表于CNKI核心數(shù)據(jù)庫(kù)、Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)和Elsevier Science Direct數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)進(jìn)行精確檢索。中文檢索主題詞為（“數(shù)字教材”“數(shù)字教科書”“數(shù)字化學(xué)習(xí)材料”“數(shù)字化資源”“多媒體學(xué)習(xí)”“多媒體教材”“視頻”“動(dòng)畫”“課件”“虛擬實(shí)驗(yàn)”）并含（“線索”“標(biāo)記”），外文檢索主題詞為（“Digital” “Multimedia” “Video” “Animation” “Courseware” “Virtual Experiment”）并含（“Cue*” “Signal*”）并含（“Education”），發(fā)表年份和文獻(xiàn)來(lái)源不限，共檢索到355篇中文文獻(xiàn)和1，150篇外文文獻(xiàn)。

本研究設(shè)定的文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)為：①使用數(shù)字化學(xué)習(xí)材料；②應(yīng)有實(shí)驗(yàn)組和空白對(duì)照（無(wú)線索）組；③實(shí)驗(yàn)研究；④計(jì)算效應(yīng)量的充分?jǐn)?shù)據(jù)，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和樣本量；⑤至少包含保持測(cè)驗(yàn)成績(jī)、遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)、認(rèn)知負(fù)荷得分、首次注視時(shí)間、總注視時(shí)間、總注視次數(shù)等指標(biāo)中的任何一個(gè)。

兩位研究人員依據(jù)納入標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)文章標(biāo)題和摘要，初步排除重復(fù)文獻(xiàn)13篇，不符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)1，374篇；瀏覽全文，最終納入符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)49篇。由于部分文獻(xiàn)同時(shí)報(bào)告了多篇實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，故從中解析出135項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，具體如圖1所示。

（二）文獻(xiàn)編碼及效應(yīng)量提取

為便于整合分析，本研究對(duì)納入文獻(xiàn)的關(guān)鍵信息進(jìn)行編碼，提取研究基本信息、線索類型、數(shù)字化學(xué)習(xí)材料、教學(xué)設(shè)計(jì)和結(jié)果變量五個(gè)維度的信息。其中，線索類型參考Mayer的分類方式，分為言語(yǔ)線索和視覺線索[3]。言語(yǔ)線索關(guān)注文字材料和聲音特征，包括目錄、標(biāo)題、指示詞和強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵信息的聲音等；視覺線索關(guān)注視覺空間特征，包括聚光燈、箭頭、顏色、手勢(shì)、目光等突出顯示或方向指引的信息。數(shù)字化學(xué)習(xí)材料則參考王雪對(duì)多媒體畫面的定義，選取學(xué)習(xí)終端、數(shù)字化學(xué)習(xí)材料類型作為編碼項(xiàng)[29]。其中，常見的學(xué)習(xí)終端有電腦、電子白板、手機(jī)等，數(shù)字化材料類型有多媒體課件、教學(xué)動(dòng)畫、教學(xué)視頻、電子書、虛擬實(shí)驗(yàn)等。教學(xué)設(shè)計(jì)維度參考何克抗先生提出的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，劃分為學(xué)科類別、學(xué)習(xí)者學(xué)段、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)交互 [30]。其中學(xué)科類別包含理學(xué)、工學(xué)、教育學(xué)、醫(yī)學(xué)等；學(xué)習(xí)者學(xué)段包括小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)；教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)和技能；教學(xué)交互重點(diǎn)關(guān)注學(xué)習(xí)者是否與數(shù)字化學(xué)習(xí)材料之間產(chǎn)生交互作用，如拖動(dòng)視頻進(jìn)度、操控虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)等。

本研究使用CMA3.3工具從49篇文獻(xiàn)中萃取出368個(gè)獨(dú)立的效應(yīng)量，其中，保持測(cè)驗(yàn)成績(jī)（k=117）、遷移測(cè)驗(yàn)成績(jī)（k=92）、認(rèn)知負(fù)荷（k=68）、首次注視時(shí)間（k=16）、總注視時(shí)長(zhǎng)（k=39）、總注視次數(shù)（k=36）。效應(yīng)量均使用校正后的標(biāo)準(zhǔn)化均值差Hedges's g表示。

四、研究結(jié)果

（一）發(fā)表偏倚檢驗(yàn)

本研究采用Egger線性回歸和失安全系數(shù)檢驗(yàn)評(píng)估發(fā)表偏倚，見表1。從Egger線性回歸來(lái)看，所有結(jié)果變量的pgt;0.05，存在發(fā)表偏倚的可能性較小。從失安全系數(shù)（Rosenthal's Nfs）來(lái)看，在總注視時(shí)長(zhǎng)、首次注視時(shí)間、保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)上，失安全系數(shù)均大于“5k+10”（k指獨(dú)立效應(yīng)量個(gè)數(shù)），不存在發(fā)表偏倚；但總注視次數(shù)和認(rèn)知負(fù)荷可能存在發(fā)表偏倚。本研究采用剪補(bǔ)法對(duì)兩類合成效應(yīng)量剪補(bǔ)修正，結(jié)果如圖2所示，效應(yīng)量在修正前后變化不明顯，表明發(fā)表偏倚影響不大。

（二）異質(zhì)性檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)各獨(dú)立研究的結(jié)果是否具有可合并性，對(duì)效應(yīng)量進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。六個(gè)結(jié)果變量的Q檢驗(yàn)均顯著（plt;0.001）且I2值均高于50%，存在顯著較高異質(zhì)性，應(yīng)采用隨機(jī)效應(yīng)模型分析[31]。同時(shí)由于注意力、認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)結(jié)果均可能受到調(diào)節(jié)變量的影響，故需進(jìn)行調(diào)節(jié)變量分析。

（三）線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的整體效應(yīng)檢驗(yàn)

線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的整體效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果見表3。其中Hedges's g值低于0.2為低效應(yīng)量，0.2與0.8之間為中等效應(yīng)量，高于0.8為高效應(yīng)量[32]。線索的加入對(duì)總注視時(shí)長(zhǎng)、首次注視時(shí)間、保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)均有中等強(qiáng)度的影響；總注視時(shí)長(zhǎng)和首次注視時(shí)間的效應(yīng)量絕對(duì)值高于0.5，高于保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)，表明線索的加入對(duì)注意力的影響程度高于學(xué)習(xí)結(jié)果；線索對(duì)總注視次數(shù)和認(rèn)知負(fù)荷沒有顯著影響。總之，線索對(duì)學(xué)習(xí)者的注意力和學(xué)習(xí)結(jié)果有促進(jìn)作用，對(duì)認(rèn)知負(fù)荷作用并不明顯。這一結(jié)果支持Lin[21]和Colliot[5]等人的觀點(diǎn)。

（四）調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

1. 線索類型對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的調(diào)節(jié)作用

本研究將線索類型分為視覺線索（n=107）、言語(yǔ)線索（n=18）、兼具兩種類型的組合線索（n=10）。結(jié)果表明，所有類型的線索對(duì)總注視時(shí)長(zhǎng)、總注視次數(shù)、保持測(cè)試成績(jī)和遷移測(cè)試成績(jī)都有顯著促進(jìn)作用，對(duì)認(rèn)知負(fù)荷沒有顯著影響。此外，視覺線索和組合線索可以顯著縮短學(xué)習(xí)者的首次注視時(shí)間。

調(diào)節(jié)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，線索類型通過顯著調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者在數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中的總注視時(shí)長(zhǎng)［QB（2）=8.309， p=0.016］和總注視次數(shù)［QB（1）=22.415， p=0.000］，進(jìn)而影響數(shù)字化學(xué)習(xí)效果。在總注視時(shí)長(zhǎng)方面，組合線索（g=1.056）顯著高于視覺線索（g=0.540）、顯著高于言語(yǔ)線索（g=0.273）。在總注視次數(shù)方面，視覺線索（g=0.403）顯著高于言語(yǔ)線索（g=-0.302）。

通過更深入的挖掘分析，本研究總結(jié)了能夠?qū)?shù)字化學(xué)習(xí)產(chǎn)生顯著影響（plt;0.05）的常見線索表現(xiàn)形式：聚光燈線索（g=0.927）、鼠標(biāo)線索（g=0.613）和顏色線索（g=0.543）可以有效促進(jìn)保持測(cè)試成績(jī)；線框線索（g=1.129）、聲音線索（g=0.918）、聚光燈線索（g=0.540）、提綱或?qū)Ш骄€索（g=0.502）可以顯著促進(jìn)遷移測(cè)試成績(jī)；手勢(shì)引導(dǎo)線索（g=2.730）、目光引導(dǎo)線索（g=0.984）、箭頭線索（g=0.872）、教學(xué)代理線索（g=0.850）和顏色線索（g=0.847）可以顯著提高總注視時(shí)長(zhǎng)；教學(xué)代理線索（g=3.152）、提綱或目錄線索（g=1.035）、目光引導(dǎo)線索（g=1.279）、字幕線索（g=0.936）可以顯著提高總注視次數(shù)；手勢(shì)引導(dǎo)線索（g=-1.117）和箭頭線索（g=-0.712）的應(yīng)用還能夠高度減少學(xué)習(xí)者的首次注視時(shí)間。

2. 學(xué)習(xí)材料對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的調(diào)節(jié)作用

在納入研究中，大多在電腦屏幕上（n=125）呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料，少數(shù)在電子白板（n=4）和手機(jī)（n=6）上呈現(xiàn)。材料類型以教學(xué)視頻（n=63）、教學(xué)動(dòng)畫（n=43）、多媒體課件（n=24）居多，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)（n=2）等新興數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的關(guān)注較少。結(jié)果表明，所有類型的學(xué)習(xí)終端和學(xué)習(xí)材料都能明顯減少學(xué)習(xí)者首次注視時(shí)間，提高遷移測(cè)試成績(jī)。所有類型的數(shù)字化學(xué)習(xí)材料都能顯著增加總注視時(shí)長(zhǎng)。

調(diào)節(jié)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的學(xué)習(xí)終端對(duì)總注視次數(shù)［QB（2）=17.283， p=0.000］和保持測(cè)試成績(jī)［QB（2）=6.642， p=0.036］有顯著調(diào)節(jié)作用，并且在電腦屏幕中，線索的加入對(duì)學(xué)習(xí)者的總注視次數(shù)（g=0.353）和保持測(cè)試成績(jī)（g=0.434）的影響效果最明顯，高于電子白板（g總注視次數(shù)=0.050，g保持測(cè)試成績(jī)=0.239）和手機(jī)（g總注視次數(shù)=-0.539，g保持測(cè)試成績(jī)=0.086）。

數(shù)字化學(xué)習(xí)材料類型對(duì)總注視時(shí)長(zhǎng)［QB（2）=16.436，p=0.000）、總注視次數(shù)［QB（4）=33.408，p=0.000］、認(rèn)知負(fù)荷測(cè)評(píng)分?jǐn)?shù)［QB（3）=19.581，p=0.000］和保持測(cè)試成績(jī)［QB（4）=20.588，p=0.000］均有顯著調(diào)節(jié)作用。在總注視時(shí)長(zhǎng)方面，在多媒體課件（g=0.899）中添加線索的效果高于教學(xué)動(dòng)畫（g=0.427）和教學(xué)視頻（g=0.382）。在總注視次數(shù)方面，教學(xué)視頻（g=0.799）高于虛擬實(shí)驗(yàn)（g=-1.787）。在認(rèn)知負(fù)荷方面，在教學(xué)視頻（g=-0.053）和多媒體課件（g=-0.086）中加入線索可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，但作用不顯著，而在教學(xué)動(dòng)畫（g=0.230）和電子書（g=0.662）中添加線索反而會(huì)顯著增加認(rèn)知負(fù)荷。在保持測(cè)試成績(jī)方面，電子書（g=0.738）高于多媒體課件（g=0.629）、教學(xué)動(dòng)畫（g=0.398）和教學(xué)視頻（g=0.302）。

3. 教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的調(diào)節(jié)作用

在納入的135項(xiàng)研究中，主要涉及的學(xué)科類型為理科（n=78）和工科（n=31），其次是教育學(xué)（n=14）、醫(yī)學(xué)（n=4）和文學(xué)（n=8）。實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象多為大學(xué)生（n=126），只有極少研究關(guān)注了小學(xué)生（n=4）和中學(xué)生（n=5）。大多數(shù)研究關(guān)注線索在無(wú)交互行為下（n=99）的應(yīng)用，少數(shù)關(guān)注交互行為下（n=36）的應(yīng)用。此外，數(shù)字化學(xué)習(xí)內(nèi)容多以知識(shí)為教學(xué)目標(biāo)（n=109），少數(shù)以技能為教學(xué)目標(biāo)（n=26）。

調(diào)節(jié)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)科類別對(duì)總注視時(shí)長(zhǎng)［QB（4）=54.355， p=0.000］、總注視次數(shù)［QB（4）=31.724， p=0.000］、保持測(cè)試成績(jī)［QB（4）=31.226，p=0.000］和遷移測(cè)試成績(jī)［QB（4）=13.880，p=0.008］有顯著調(diào)節(jié)作用。其中，在教育學(xué)和醫(yī)學(xué)類相關(guān)數(shù)字化課程中增加線索可以有效提升保持測(cè)試成績(jī)（g教育學(xué)=0.700，g醫(yī)學(xué)=0.499）和遷移測(cè)試成績(jī)（g教育學(xué)=0.225）；在理科和工科類數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中添加線索可以提高總注視時(shí)長(zhǎng)（g理學(xué)=0.678，g工學(xué)=0.819）和總注視次數(shù)（g理學(xué)=0.556），以及保持測(cè)試成績(jī)（g理學(xué)=0.391，g工學(xué)=0.284）和遷移測(cè)試成績(jī)（g理學(xué)=0.311，g工學(xué)=0.466）。

學(xué)習(xí)者所處學(xué)段僅對(duì)總注視次數(shù)有顯著調(diào)節(jié)作用［QB（2）=44.664，p=0.000］，并且小學(xué)生（g=0.936）的總注視次數(shù)顯著高于大學(xué)生（g=0.307）。數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的教學(xué)交互對(duì)學(xué)習(xí)者的保持測(cè)試成績(jī)（QB（1）=6.775，p=0.009］和遷移測(cè)試成績(jī)［QB（1）=6.635，p=0.010］有顯著調(diào)節(jié)作用，并且無(wú)交互行為（g保持測(cè)試=0.450， g遷移測(cè)試成績(jī)=0.348）下的學(xué)習(xí)結(jié)果高于有交互行為（g保持測(cè)試成績(jī)=0.291，g遷移測(cè)試成績(jī)=0.163）。數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的教學(xué)目標(biāo)對(duì)學(xué)習(xí)者總注視時(shí)長(zhǎng)［QB（1）=13.625，p=0.000］和保持測(cè)試成績(jī)［QB（1）=26.684， p=0.000］均有顯著正向調(diào)節(jié)作用。在總注視時(shí)長(zhǎng)方面，線索對(duì)理論知識(shí)類課程（g=0.603）的注意引導(dǎo)作用高于實(shí)踐技能類課程（g=0.057）。在保持測(cè)試方面，線索的加入對(duì)實(shí)踐技能類課程（g=0.674）的促進(jìn)效果高于理論知識(shí)類課程（g=0.334）。

五、研究結(jié)論

（一）線索促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的作用機(jī)理

根據(jù)整體效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果，數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中的線索可以有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意力，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，具體表現(xiàn)為更長(zhǎng)的總注視時(shí)長(zhǎng)和更短的首次注視時(shí)間，更高的保持和遷移測(cè)試成績(jī)，但對(duì)學(xué)習(xí)者的總注視次數(shù)和認(rèn)知負(fù)荷沒有顯著影響。

1. 線索通過引導(dǎo)學(xué)習(xí)者注意力推動(dòng)認(rèn)知加工

線索對(duì)學(xué)習(xí)者的注意力影響顯著，具體表現(xiàn)為加入線索可以縮短學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的首次注視時(shí)間（g=-0.585），增加總注視時(shí)長(zhǎng)（g=0.512）和總注視次數(shù)（g=0.106）。表明線索不僅可以在數(shù)字化學(xué)習(xí)的早期階段有效吸引學(xué)習(xí)者的注意力，還能有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者在后期階段的認(rèn)知加工。這一研究結(jié)果同樣符合注意引導(dǎo)假說，即線索通過將學(xué)習(xí)者的注意力引導(dǎo)到特定的關(guān)鍵區(qū)域，并增加對(duì)這些區(qū)域的總注視時(shí)長(zhǎng)和總注視次數(shù)，進(jìn)而為后期的深入理解提供保障[7]。

此外，調(diào)節(jié)效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，所有變量對(duì)學(xué)習(xí)者首次注視時(shí)間的調(diào)節(jié)作用均不顯著，并且在納入研究的所有實(shí)驗(yàn)情境中，線索的加入對(duì)學(xué)習(xí)者的首次注視時(shí)間均產(chǎn)生了顯著負(fù)向促進(jìn)作用，即表明線索的加入能夠引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動(dòng)地、有目的地將注意力快速轉(zhuǎn)移至線索區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的快速加工[33]，并且該效應(yīng)較為穩(wěn)健。

2. 線索通過增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的知識(shí)遷移促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力和改進(jìn)教學(xué)效果的重要方式，深度學(xué)習(xí)的產(chǎn)物是可遷移的知識(shí)[34]，遷移測(cè)試成績(jī)也常被認(rèn)為是衡量學(xué)習(xí)者是否進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)主效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果可知，線索對(duì)學(xué)習(xí)者的保持測(cè)試成績(jī)（g=0.433）和遷移測(cè)試成績(jī)（g=0.305）影響顯著，表明線索的加入既可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的淺層識(shí)記，也可以有效促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。這一研究結(jié)果符合Scheiter等提出的圖文整合假說，即合理有效的線索設(shè)計(jì)可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注關(guān)鍵的知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)內(nèi)容的記憶和理解 [35]。此外，線索的加入對(duì)保持測(cè)試的影響略高于遷移測(cè)試，與楊九民等[36]的研究相一致。這可能是由于線索雖然能夠?qū)W(xué)習(xí)者的關(guān)注點(diǎn)引導(dǎo)到學(xué)習(xí)材料的關(guān)鍵部分，但并沒有提供相關(guān)的解釋性信息，學(xué)習(xí)者在進(jìn)入深度學(xué)習(xí)時(shí)，需經(jīng)歷與無(wú)線索時(shí)類似的信息加工過程。

調(diào)節(jié)效應(yīng)的檢驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的學(xué)習(xí)終端、材料類型、學(xué)科類別、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)交互對(duì)保持測(cè)試成績(jī)均有顯著調(diào)節(jié)作用，其中只有教學(xué)交互和學(xué)科類別對(duì)遷移測(cè)試成績(jī)有顯著調(diào)節(jié)作用。這表明調(diào)節(jié)變量的作用也多停留在淺層學(xué)習(xí)，較少涉及深度學(xué)習(xí)，同時(shí)數(shù)字化學(xué)習(xí)中的教學(xué)設(shè)計(jì)才是影響學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵原因。

（二）線索在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的適用場(chǎng)景

根據(jù)調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果，線索類型、數(shù)字化學(xué)習(xí)材料類型和教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)成效均有顯著調(diào)節(jié)作用。因此，本研究在明確線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)促進(jìn)機(jī)理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確線索適用的數(shù)字化學(xué)習(xí)場(chǎng)景。

1. 線索類型及組合方式

根據(jù)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果，能夠顯著促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)的線索表現(xiàn)形式有視覺線索（手勢(shì)引導(dǎo)、線框、聚光燈、箭頭、顏色、目光引導(dǎo)、教學(xué)代理等），言語(yǔ)線索（提綱或目錄、字幕、聲音等），組合線索（顏色與字幕[35]、箭頭與字幕[37]、聚光燈與字幕[26]等）。根據(jù)雙通道假設(shè)，學(xué)習(xí)者在進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)的過程中會(huì)借助視覺和聽覺兩個(gè)信息加工通道[38]。視覺線索由視覺通道處理，言語(yǔ)線索由聽覺通道處理。研究表明，相比于單一類型線索，組合線索的視聽雙通道更有利于提高數(shù)字化學(xué)習(xí)結(jié)果[39]。但線索的形式和數(shù)量不是越多越好，在實(shí)踐中要考慮“冗余效應(yīng)”[40]，合理控制線索的數(shù)量和種類。

2. 在電子書和多媒體課件中更需要添加線索

與教學(xué)動(dòng)畫和教學(xué)視頻等媒體形式豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)材料相比，電子書和多媒體課件包含的信息量相對(duì)較小，添加線索可以更好地幫助學(xué)習(xí)者合理分配認(rèn)知資源、促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。此研究結(jié)果同樣適用于以電子書為主的數(shù)字教材。

3. 使用電腦作為學(xué)習(xí)終端更有利于線索的作用發(fā)揮

相較于手機(jī)，使用電腦屏幕呈現(xiàn)線索對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果和注意力的顯著促進(jìn)作用更為穩(wěn)健。從學(xué)習(xí)體驗(yàn)的角度來(lái)看，手機(jī)占據(jù)視覺空間的比例小，不易于集中注意力。這一點(diǎn)可以通過手機(jī)顯著減少學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)內(nèi)容的總注視次數(shù)（g=-0.539）方面得到驗(yàn)證。而使用電腦屏幕的視覺觀感更清晰，操作便捷，更有利于線索發(fā)揮作用。

4. 在實(shí)踐技能類課程中線索的應(yīng)用效果更突出

相較于理論知識(shí)類課程，線索能夠幫助學(xué)習(xí)者快速掌握技能要點(diǎn)，對(duì)實(shí)踐技能類課程的影響更大。而理論性知識(shí)本身的抽象程度較高，理解和遷移難度大，添加線索無(wú)法為學(xué)習(xí)者提供更多與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的信息，對(duì)信息加工的促進(jìn)作用有限。

5. 線索對(duì)基礎(chǔ)教育階段學(xué)生的促進(jìn)作用更明顯

線索對(duì)基礎(chǔ)教育階段學(xué)生注意力的促進(jìn)作用大于高等教育階段學(xué)生。已有研究表明，注意力隨著年齡的遞增呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢(shì)，其中，注意過程的穩(wěn)定性和注意力的持續(xù)性均有所提升[41]。中小學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣尚未成熟，自我調(diào)節(jié)能力較差，容易受到周圍環(huán)境變化帶來(lái)的影響，因此，線索對(duì)中小學(xué)生注意力的正向促進(jìn)程度更高。

6. 在交互頻率低的數(shù)字化學(xué)習(xí)情境中運(yùn)用線索

線索在無(wú)教學(xué)交互或低教學(xué)交互的數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中的應(yīng)用效果更好。當(dāng)學(xué)習(xí)者按照既定的步調(diào)觀看數(shù)字化學(xué)習(xí)材料而不暫停、選擇或跳轉(zhuǎn)時(shí)，線索的加入能夠更好地發(fā)揮作用。在交互頻率高的學(xué)習(xí)情境中，線索反而會(huì)分散學(xué)習(xí)者的注意力，影響信息加工的連貫性。

六、結(jié) 束 語(yǔ)

本研究采用元分析方法對(duì)國(guó)內(nèi)外49篇文獻(xiàn)中135項(xiàng)關(guān)于數(shù)字化學(xué)習(xí)材料中線索設(shè)計(jì)與應(yīng)用的實(shí)證研究進(jìn)行量化分析，歸納、總結(jié)了線索對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的促進(jìn)機(jī)理、影響因素以及適用場(chǎng)景，為數(shù)字化學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了更為充分的支持。盡管本研究嚴(yán)格遵循了元分析的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和程序，確保了研究數(shù)據(jù)的質(zhì)量，但由于納入文獻(xiàn)的研究?jī)A向，特別是在調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)中部分獨(dú)立效應(yīng)量分布較少或不均，可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果存在系統(tǒng)性誤差。同時(shí)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)研究中大多采用問卷或量表等主觀測(cè)量方式，也可能造成研究結(jié)論存在一些偏差，未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步拓展文獻(xiàn)檢索的來(lái)源和類型，增強(qiáng)研究樣本的多樣性和廣泛性。同時(shí)在開展線索設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，可以嘗試多元化的測(cè)量方式，例如，采用眼動(dòng)跟蹤技術(shù)、腦電技術(shù)、生理電技術(shù)、面部表情識(shí)別技術(shù)等，持續(xù)優(yōu)化研究的全面性和客觀性。

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The Mechanism and Applicable Scenarios of Clues Promoting Digital Learning

—A Meta-analysis Based on 49 Experimental and Quasi-experimental Studies

WEI Fei1，" YANG Shuting2，" ZHENG Shanshan3

（1.School of Teacher Development， East China Normal University， Shanghai 200062;

2.Department of Educational Information Technology， East China Normal University， Shanghai 200062;

3.Shanghai Baoshan District Education Institute， Shanghai 201999）

[Abstract]" Digital learning has become the mainstream method of learning nowadays. Clue， one of the essential components of digital learning materials， is an important factor affecting the effectiveness of digital learning. However， existing studies have not yet reached a consensus on the effectiveness and rationale of clues in guiding students' attention， reducing their cognitive load and improving their learning outcomes. In order to further explore the mechanism and applicable scenarios of clues promoting digital learning， this study employs meta-analysis to quantitatively analyze empirical studies on the design and application of clues in digital learning materials at home and abroad. The results show that incorporating clues into digital learning materials has a significant positive effect on both attention and learning outcomes， but has no significant effect on cognitive load. It is also found that the effectiveness of clue design is influenced by the type of clues， the type of digital materials， the subject category， and the learners' educational stage. Finally， the study analyses the mechanism of clues on learners' cognitive processing and deep learning， and explores the applicable scenarios of clues based on the results of moderating effect analysis.

[Keywords] Digital Learning; Digital Learning Materials; Clue Design; Learning Outcomes;" Mechanism of Promotion; Learning Scenarios

基金項(xiàng)目：2023年度國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金教育學(xué)一般課題“面向教師數(shù)字能力發(fā)展的場(chǎng)景構(gòu)建與應(yīng)用研究”（課題編號(hào)：BCA230283）