1 前言

图文阅读是一个较复杂的过程，图文理解的整合模型（integrated model of text and picture comprehension, ITPC）提出图文加工过程包括：对图文进行感觉编码，将信息储存到工作记忆中进行语义加工，形成概念表征和心理模型，最后结合先前知识存储到长时记忆中并建立多重心理表征（Schnotz, 2014）。但是传统的图文排版（如，文字和图像为上下或转页呈现）会让学习者产生额外的认知负荷，不利于学习。针对多媒体学习中的图文加工困难，Mayer和Fiorella（2014）提出了空间邻近效应（spatial contiguity effect），即书页或屏幕上相应的图像和文本邻近呈现，比图文远离呈现更有利于学习者的学习。该效应已在多个学科以及五年级以上的群体中得到验证，证明了空间邻近效应的稳健性和普适性（王玉鑫, 谢和平, 王福兴, 安婧, 郝艳斌, 2016; Schroeder & Cenkci, 2018）。但值得注意的是，以往空间邻近的研究前提是学习者具备良好的图文整合能力，那么，对于图文阅读经验相对较少的儿童而言，图文空间邻近是否仍然有效呢？

研究表明，图文空间邻近能促进高年级小学生的图文阅读。五、六年级小学生（11～12岁）学习水循环知识时，图文邻近呈现条件下的远迁移成绩比图文远离条件下更高（Gordon, Tindall-Ford, Agostinho, & Paas, 2016）。相比中、高年级的小学生，学龄初期儿童处于从仅加工图像信息到需要加工并整合图文信息的过渡期，虽然阅读文本能帮助儿童复习和掌握词汇，但文本所包含的复杂词汇和语法可能在他们理解故事情节上增加了困难（Hannus & Hyönä, 1999; Montag, Jones, & Smith, 2015）。由此可见，对学龄初期儿童来说，图文表征增加了学习内容本身的复杂性，即增加了内部认知负荷。根据认知负荷理论，学习者的总认知负荷等于内、外认知负荷之和，因此，通过降低外部认知负荷能避免认知负荷超载（Sweller, Ayres, & Kalyuga, 2011）。图文空间邻近作为一种能有效降低外部认知负荷的教学设计（Mayer & Fiorella, 2014），或许能降低7～9岁儿童在图文阅读中的认知负荷，进而促进学习。

此外，儿童对图文信息的注意加工能力随着年龄变化而变化。学前儿童在图画故事书阅读中，对文字区域的注视时间比例仅为5%～6%（Justice, Pullen, & Pence, 2008）。进入小学后，儿童逐渐发展出对文字的精细加工能力和图文整合能力（如，文字间的回视、图文间的眼跳）（Roy-Charland, Saint-Aubin, & Evans, 2007; Tighe, Wagner, & Schatschneider, 2015）。而图文空间邻近被认为是一种引导注意分配和整合的有效方法，得到了眼动研究的支持，表现为在空间邻近条件下大学生被试对文本的注视时间更长，注视次数更多，且图文间的注视点转换次数也更多（王福兴, 段朝辉, 周宗奎, 陈珺, 2015; Johnson & Mayer, 2012），但图文空间位置并不影响4～5岁学前儿童的注意分配模式（Evans & Saint-Aubin, 2005）。结合学龄初期儿童的图文阅读特点，空间邻近会引导儿童产生什么样的注意加工模式呢？这就需要结合眼动技术进一步验证。

Cronbach和Snow（1969）提出的能力倾向与教学方法交互作用（aptitude-treatment interactions, ATI）模型认为同一种教学方法（treatment）对不同能力（aptitude）的个体会产生不同的教学效果。一方面，视觉空间能力会影响学习者图文阅读过程中的注意分配、图文表征，在儿童阅读发展的不同阶段作用可能不同（李虹, 舒华, 2009; Höffler, 2010）。另一方面，学习者需要将新的信息（图像和文字）保持在工作记忆里进行图文整合，因此图文空间邻近效应也受到个体工作记忆能力的影响（Anmarkrud, Andresen, & Bråten, 2019; Wiley, Sanchez, & Jaeger, 2014）。基于此，本研究还考察了视觉空间能力和视觉、听觉工作记忆三种认知能力。元分析结果显示，空间邻近效应的效应量在中小学阶段随着年龄降低呈下降趋势（Schroeder & Cenkci, 2018），因此本研究同时考察了7岁、9岁两个年龄段的儿童。

综上，空间邻近效应在成人中已经非常稳健，但空间邻近能否促进学龄初期儿童的图文阅读仍未知。本研究以刚开始接受正式教育但认知发展尚未完善的7岁、9岁儿童为被试，利用眼动追踪技术即时反映图文加工过程（Hyönä, 2010; van Gog & Scheiter, 2010），探究图文邻近对儿童图文阅读的影响。根据前文综述，假设图文空间邻近也能促进7～9岁儿童的图文阅读，儿童会更多地注意文本信息和进行图文整合；由于年龄越大其认知发展越成熟，这种现象在9岁儿童中会更加明显。

2 研究方法 2.1 被试与实验设计

选取某小学7岁、9岁儿童各25名，实验中3名被试因眼动采样率较低（低于75%）被剔除，最终有效被试47名（见表1）。所有被试听力、语言能力发展正常，视力或矫正视力正常，未参加过类似实验。采用2（图文位置：邻近、远离）×2（年龄：7岁、9岁）的被试间设计。所有被试均取得家长和学校同意后在实验室进行测试。

2.2 材料与仪器 2.2.1 多媒体学习材料

根据7～9岁儿童推荐阅读图书和教师访谈结果，选择《山米的巧克力大礼盒》（[比]麦森 文, [比]沙拉菲丁 图, 漪然 译, 湖南少年儿童出版社, 2009年版）一文为实验材料，该材料讲述的是巧克力大礼盒在不同人物间传递的故事。素材使用获得出版社的许可。

正式实验前，请5名阅读成绩中等的7岁儿童阅读，筛出生字。再由1位小学一年级教师对故事书进行改编，在不影响故事内容的前提下删除或替换掉生字，并制成识字量表（296个汉字）。学习材料以电子图片形式呈现，共24页（不含封面），每张图片大小为800×680像素，采用Photoshop软件对故事书中文字的位置进行编排，将文字呈现在人物附近作为空间邻近组材料，将文字呈现在图像下方作为空间远离组材料（见图1）。每页的呈现时间依语音解说（女声）的时间而定。

2.2.2 认知能力测量材料

视觉空间能力：采用侯公林、缪小春、陈云舫、胡世红和徐微云（1998）测量儿童二维心理旋转能力的材料，为10张分别由朝向左、右的米老鼠图片顺时针旋转（−45°、±90°、+135°、+180°）后的变换图。被试观看两张原始图片30秒后，主试先后随机出示5张变换图，要求判断米老鼠朝左还是朝右。回答正确得1分，回答错误或者答不知道得0分，计为视觉空间能力得分（0～5分）。

视觉工作记忆：采用Witteman和Segers（2010）的视觉工作记忆测量材料，共有3张图片，每张图片上有10种物体。要求观看图片1分钟后，报告记住的物体。将被试正确报告的平均物体数目计为视觉工作记忆广度得分（0～10分）。

听觉工作记忆：采用段小菊、施建农和冉瑜英（2009）考察8～11岁儿童听觉工作记忆的测查程序，将1至9这九个数字随机排成2至8位的数组，主试以每秒一个数字的速度念，要求被试以倒序复述数字（比如，主试念“1-3-6”，被试应回答“6-3-1”）。将最大复述数字个数计为听觉工作记忆广度得分（2～8分）。

2.2.3 细节回忆与主题理解测验

参照Hannus和Hyönä（1999）的研究，使用细节回忆测验考察儿童对故事内容的识记，提问如：“巧克力大礼盒是什么颜色的？”，共有7道题目，17个计分点，共17分。主题理解测验考察儿童对故事主旨的理解，有3个问题，9个计分点，共9分。由两名小学教师对测验结果进行评分，最后取2人的平均分。评分者一致性系数为：细节回忆测验为0.97，主题理解测验为0.95（ps<0.001）。测验题目的难度和区分度为：p_细节回忆=0.68，p_主题理解=0.41，D_细节回忆=0.51，D_主题理解=0.52。一般来说，0.4<难度系数 $\,p\! \leqslant\! 0.7 $ 属中等难度，区分度D>0.4说明区分度很好。因此，本研究的两个测验属于中等难度，且区分度较好。

2.2.4 仪器

实验采用Tobii T120眼动仪（Tobii Technology, Sweden），红外光角膜反射记录，采样率60 Hz，显示器17英寸（分辨率1024×768像素）。被试头部由托架固定，可视距离为60 cm，刺激材料的水平视角为23.0度，垂直视角为25.4度。

2.3 程序

学习阶段（约9分钟）：向被试读指导语：“XXX，你好！接下来你将阅读一个有趣的故事，在阅读过程中，希望你能够集中注意力，头尽量不要动来动去。看完故事之后，你要回答一些问题。请认真阅读接下来的故事。”被试表示明白后进行9点校准，校准后开始阅读故事书。

测验阶段（约3分钟）：完成细节回忆测验和主题理解测验。9岁组儿童采用纸笔测验，7岁组儿童因书写能力较差采用口头报告，之后将语音资料编码。

认知能力测查（约2分钟）：依次对儿童的视觉空间能力、视觉工作记忆和听觉工作记忆进行测查。

识字量测查（约1分钟）：用识字量表进行识字量测查。

3 结果 3.1 细节回忆测验和主题理解测验

将认知能力、识字量、细节回忆和主题理解测验得分进行相关分析，发现视觉工作记忆与因变量相关显著（细节回忆：r=0.32；主题理解：r=0.34），且在自变量水平（年龄和图文位置）上差异不显著（ps>0.05）。根据卢谢峰和韩立敏（2007）对协变量的要求，在进一步的分析中将视觉工作记忆作为协变量。

对细节回忆测验和主题理解测验进行2（图文位置：邻近、远离）×2（年龄：7岁、9岁）协方差分析。结果表明，在细节回忆测验上：图文位置主效应显著，F(1, 42)=14.50，p<0.001，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.26，相比图文远离条件，图文邻近条件下儿童的细节回忆测验成绩更好；年龄主效应显著，F(1, 42)=24.58，p<0.001，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.34，9岁组比7岁组的细节回忆测验成绩更高；两者的交互作用不显著，F(1, 42)=0.72，p>0.05。在主题理解测验上：图文位置、年龄主效应及交互作用均不显著（ps>0.05）。进一步采用贝叶斯分析检验图文位置和年龄交互作用不显著的可靠性，即对比全模型（两因素主效应+协变量+交互作用）和包含两因素主效应、协变量的模型，结果同样支持两因素交互不显著（细节回忆测验：1∶2.09；主题理解测验：1∶1.89）。测验成绩见表2。

3.2 文字与图像兴趣区的眼动数据

使用Tobii Studio软件处理眼动数据。首先划定文字与图像兴趣区（见图1示例），把注视时间100毫秒及以上的注视点纳入分析（Manor & Gordon, 2003）。邻近组和远离组图文兴趣区的面积不同，因此将文字区注视时间比例（PFDT，指文字区的注视点持续时间总和与整个材料的注视时间总和的比值）、文字区注视次数比例（PFCT，指文字区的注视点个数与整个材料的注视点个数的比值）作为图文注意分配的指标，将图文注视点平均转换次数作为图文整合的指标（闫国利等, 2013; Alemdag & Cagiltay, 2018; Hyönä, 2010）。眼动结果见表2。

3.2.1 图文区域的注意分配

对文字兴趣区的注视时间比例、注视次数比例进行2（图文位置：邻近、远离）×2（年龄：7岁、9岁）的方差分析。结果发现，在文字区注视时间比例上，图文位置主效应显著，F(1, 43)=7.69，p<0.01，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.15，邻近组的文字区注视时间比例大于远离组；年龄主效应和交互作用均不显著（ps>0.05）。在文字区注视次数比例上，年龄主效应显著，F(1, 43)=5.21，p<0.05，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.11，9岁儿童的文字区注视次数比例显著高于7岁儿童；图文位置主效应与交互作用均不显著（ps>0.05）。进一步采用贝叶斯分析检验了图文位置和年龄交互作用不显著的可靠性，结果也支持两因素交互不显著（文字区注视时间比例：1∶2.54；文字区注视次数比例：1∶2.90）。由于图像、文字兴趣区占学习材料面积比例之和为1，图像兴趣区的方差分析结果与文字兴趣区相同。

3.2.2 图文区域的注意整合

被试在图文间的注视点转换次数最能反映对图像和文字的整合和理解过程（Alemdag & Cagiltay, 2018）。本研究统计了被试在图像和文字区域的注视点平均转换次数（见表2），对此进行2（图文位置：邻近、远离）×2（年龄：7岁、9岁）方差分析。结果发现，图文位置主效应显著，F(1, 43)=14.56，p<0.001，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.25，相比图文远离呈现，图文邻近呈现时个体在图文间的注视点转换次数更多；年龄主效应显著，F(1, 43)=5.72，p<0.05，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.12，9岁儿童的图文注视点转换次数显著多于7岁儿童；交互作用不显著（p>0.05）。采用贝叶斯分析结果同样支持交互作用不显著（图文注视点转换次数：1∶2.31）。

3.3 认知能力和识字量

分别对视觉空间能力、视觉工作记忆、听觉工作记忆和识字量做2（图文位置：邻近、远离）×2（年龄：7岁、9岁）方差分析。结果发现，在视觉空间能力、听觉工作记忆和识字量上，年龄主效应均显著，视觉空间能力：F(1, 43)=16.00，p<0.01，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.27；听觉工作记忆：F(1, 43)=9.86，p<0.01，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.19；识字量：F(1, 43)=178.76，p<0.01，η $_{\rm{p}}^{2} $ =0.81，进一步分析发现9岁组儿童均优于7岁组儿童；图文位置主效应和交互作用均不显著（ps>0.05）。在视觉工作记忆上，图文位置主效应与交互作用均不显著（ps>0.05）。

4 讨论

本研究旨在探讨图文空间邻近对7～9岁儿童图文阅读的影响，结果发现：图文位置影响儿童对图画故事书的注意加工，图文邻近组比图文远离组在文字区域的注视时间更久，图文注视点转换次数更多，细节回忆成绩更好，但在主题理解测验上没有差异；图文位置和年龄的交互作用均不显著。以上结果与研究预期假设部分一致。

相比图文空间远离呈现，学习图文邻近材料的儿童在细节回忆测验上成绩更高，证实了本研究的实验假设，并且与以往成人空间邻近效应的研究结果相一致（王玉鑫等, 2016; Schroeder & Cenkci, 2018）。说明空间邻近不仅适用于大学生、中学生的学习，还可以促进学龄初期儿童的图文信息记忆，再次验证了空间邻近效应在不同年龄阶段群体中的稳健性（王玉鑫等, 2016）。本研究的眼动结果也为空间邻近影响图文阅读的认知加工过程提供了证据，支持了多媒体学习的认知理论（cognitive theory of multimedia learning, CTML）对空间邻近效应的理论解释。该理论认为，有意义的学习需要学习者对图文信息进行选择、组织和整合（Mayer, 2014）。本研究发现，空间邻近有助于助于儿童图文阅读的信息选择（对文字区域的注视时间比例更高）和整合（图文注视点转换次数更多）。相比于Evans和Saint-Aubin（2005）的研究对象，本研究中的学龄初期儿童已基本能够阅读文本（识字量>93%），图文邻近减少了儿童搜索信息的时间，因此对文字区域的注意分配更多，表现出较为成熟的以文字为导向的阅读特点，有助于对故事细节的记忆（Schmidt-Weigand, Kohnert, & Glowalla, 2010）。

但是本研究并没有发现空间邻近能促进儿童的主题理解，未能证实预期假设，并且与成人的相关研究结果不一致（王玉鑫等, 2016; Schroeder & Cenkci, 2018）。导致不一致的原因可能是：第一，本研究编制的主题理解测验涉及对故事整体的理解，学习者需要记忆并理解学习材料，这对儿童的深层理解和言语表达要求较高。林仲贤、张增慧和韩布新（2002）的研究发现，7～9岁儿童的空间心理旋转能力开始发展，但仍然处于缓慢发展阶段；而视觉工作记忆和听觉工作记忆大约在11岁和13岁达到成人水平（周世杰, 龚耀先, 2004）。空间邻近仍无法弥补学龄初期儿童的认知发展局限，未能促进主题理解。考虑到其他认知能力，如言语推理能力被认为是三年级阅读理解的重要预测因子（Tighe et al., 2015），以及儿童的绘本阅读经验也可能是影响学习结果的因素，未来研究需要从多个维度来考察学习者个体差异的影响。第二，以往研究大多采用生物学、气象学等知识性的学习材料（王玉鑫等, 2016），而本研究采用故事性的学习材料，因此无法考察知识的迁移和运用。考虑到故事体裁在文本结构、词汇多样性、言语风格等方面与科学知识类材料存在差异（Price, van Kleeck, & Huberty, 2009），未来研究可以探究图文空间邻近对学龄初期儿童科学知识图文阅读的影响。第三，有研究指出，图文注视点转换次数的增加可能表示学习者在图文整合中存在困难（Anmarkrud et al., 2019; Holsanova, Holmberg, & Holmqvist, 2009）。那么，本研究中图文邻近条件下的图文注视点转换次数更多，是否说明学龄初期儿童在图文整合中存在一定的困难，并导致在主题理解测验上没有发现空间邻近效应？未来研究可以结合口头报告学习难度来进一步探究图文注视点转换次数与图文整合之间的关系（Holsanova et al., 2009）。

本研究发现，不管是学习效果还是眼动结果都没有发现图文位置和年龄的交互作用。7岁和9岁儿童的视觉空间能力、听觉工作记忆和识字量都存在显著差异，但是这些能力只影响测验成绩和注意加工过程，并没有对空间邻近效应产生影响。尽管元分析结果显示空间邻近效应的效应量随着年龄的降低而降低（Schroeder & Cenkci, 2018），但由于元分析的结果是基于多个独立研究得出的，出现这种趋势的原因可能是高年级学习材料的复杂性更高，空间邻近更有助于学习（Mayer & Fiorella, 2014），而本研究中7岁和9岁儿童的学习材料相同。因此，未来研究可以增加中学生和成人被试加以验证。

从实践的角度，本研究也为儿童的学习材料设计提供了一些参考，设计者应该根据文本内容和版面空间的需求，对插图和文本进行合理的整合，这样不仅节省版面空间，还有助于儿童对故事内容的识记。

5 结论

相比于图文空间远离，空间邻近能增加7～9岁儿童对文本区域的注意分配及图文整合，有助于儿童对知识的识记，但不能促进儿童对知识的理解。总的来说，空间邻近原则不仅适用于成人的多媒体学习，在儿童多媒体学习中仍然部分适用。