2016, Vol. 32
国家教育部主管、北京师范大学主办。
文章信息
- 李文静, 童钰, 王福兴, 康素杰, 刘华山, 杨超 .2016.
- LI Wenjing, TONG Yu, WANG Fuxing, KANG Sujie, LIU Huashan, YANG Chao .2016.
- 动画教学代理对多媒体学习的影响:学习者经验与偏好的调节作用
- Effect of Animation Pedagogical Agent in Multimedia Learning: The Role of Learner's Experience and Agent Preference
- 心理发展与教育, 32(4): 453-462
- Psychological Development and Education, 32(4): 453-462.
- http://dx.doi.org/10.16187/j.cnki.issn1001-4918.2016.04.09
2. 武昌理工学院心理健康中心, 武汉 430079 ;
3. 燕山大学学生工作处, 秦皇岛 066004
2. Wuchang University of Technology, Wuhan 430079 ;
3. Department of Student Affairs, Yanshan University, Qinhuangdao 066004
在多媒体学习环境中,学习者与计算机之间严重缺乏人与人之间的社会交互,因此多媒体设计者把动画教学代理植入到多媒体环境中来弥补这种不足。动画教学代理(Animation Pedagogical Agent,简称APA)是指在计算机屏幕上呈现的人物形象,它可以在学习过程中给学习者提供教学指导和支持(Heidig & Clarebout, 2011; Johnson,Rickel,& Lester,2000)。由于构建动画教学代理需要投入更多的人力和物力,所以教学代理的有效性引起了大量研究者的关注,但教学代理能否促进学习仍存在争论。
一方面,Mayer,Sobko和Mautone(2003)提出了社会代理理论(Social Agency Theory),该理论认为教学代理的视觉形象和声音等信息作为一种社会线索能激发学习者的社会反应,学习者会把计算机当作社会伙伴,开启现实中人与人交流的模式,即学习者认为教学代理正在讲解重要内容,从而启用深层认知加工策略理解学习内容,同时付出更多的努力用于选择、组织和整合信息,最终产生有意义的学习结果(Mayer & DaPra, 2012)。因此,社会代理理论认为,在多媒体中加入教学代理能激发学习者的兴趣,提高学习成绩。研究发现,在多媒体学习中加入教学代理能提高学习者的后测成绩(Atkinson,2002; Dunsworth & Atkinson, 2007; Holmes,2007; Lusk & Atkinson, 2007; Mayer & DaPra, 2012)。例如：Lusk和Atkinson(2007)发现,代理组的迁移成绩好于无代理组。但也有研究发现,教学代理对多媒体学习并没有促进作用(Bailenson,Swinth,& Hoyt,2005; Colak & Ozan, 2012; Dirkin,Mishra,& Altermatt,2005; Frechette & Moreno, 2010)。例如：Craig,Gholson和Driscoll(2002)发现,在学习闪电形成原理时,代理组和无代理组的学习成绩上没有显著差异。因此,社会代理理论并未得到一致认可。
另一方面,Moreno,Mayer和Spires(2001)在装饰细节理论(Seductive Details Theory)和认知负荷理论(Cognitive Load Theory)的基础上提出社会代理干扰理论(Interference Theories of Social Agency),该理论认为教学代理作为与学习目标无关,用来提高学习兴趣的装饰性细节材料(Seductive details),在信息选择阶段会吸引学习者的注意,减少对核心学习内容的注意(Harp & Mayer, 1998),从而产生注意分离效应(Split-Attention Effects)。此外,在信息的组织和整合阶段,学习者在理解学习材料的同时,还需要投入一些认知资源理解代理的非言语行为,由于人的工作记忆容量有限,容易造成工作记忆容量超负荷,从而干扰学习(Moreno,2005; Moreno et al., 2001; Plass,Moreno,& Brünken,2010)。由于问卷法和主观报告无法记录学习者的注意分配和认知加工过程,因此,干扰理论假设一直没有得到直接验证。
纵观以往研究,教学代理能否促进学习仍存在不一致的研究结果。有研究者猜测导致这种不一致的原因可能是受到学习者特征等变量的调节(Heidig & Clarebout, 2011; Woo,2009),其中,学习者先前知识经验水平和代理形象偏好可能是主要的影响因素(Atkinson,2002; Johnson,DiDonato,& Reisslein,2013; Kim & Wei, 2011)。但在以往研究中,二者较少受到研究者的关注(Woo,2009)。
先前知识经验水平是学习者关于特定领域经验的程度(Kalyuga,Ayres,Chandler,& Sweller,2003)。Kalyuga(2007)认为,学习者的先前经验水平是影响学习最重要的认知特征。高知识经验者拥有特定领域的认知图式,能够迅速提取长时记忆中储存的知识与新知识建立联系,降低内在认知负荷。而低知识经验者缺乏此领域的认知图式,在学习中因工作记忆容量有限而容易造成认知超负荷,需要借助外在的教学指导来降低认知负荷,改善学习效果。因此,一些对低知识经验个体有效的方法和技术对高知识经验者可能不起作用,甚至会产生消极影响,这种现象被称为经验逆转效应(Expertise Reversal Effect)(Kalyuga,2007; Kalyuga et al., 2003)。经验逆转效应在多媒体学习的多个方面均得到证实,包括图文表征(Lee,Plass,& Homer,2006)、教学指导和学习任务的顺序(Reisslein,Atkinson,Seeling,& Reisslein,2006)以及静态和动态可视化呈现(Kalyuga,2007)等。例如Homer和Plass(2010)研究发现,学习化学知识时加入图像表征,能提高低经验者的学习成绩,但无法促进高经验者的学习成绩。那么,动画教学代理对不同知识经验的学习者是否也会产生不同的影响？以往教学代理的研究,较少探究学习者知识经验的影响。一些研究回避学习者知识经验问题(比如：Dunsworth & Atkinson, 2007; Mayer & DaPra, 2012)；也有一些研究选取低经验者为被试(比如：Domagk,2010; van der Meij,van der Meij,& Harmsen,2012;Moreno & Flowerday, 2006; Ozogul,Johnson,Atkinson,& Reisslein,2013)；也有研究者将知识经验作为协变量进行控制(Atkinson,2002; Kim & Wei, 2011)。虽然Choi和Clark(2006)曾尝试探究知识经验对教学代理的影响,但该研究存在不足：第一,选取的学习材料可能存在边界效应(Baylor & Kim, 2009; Heidig & Clarebout, 2011)。第二,低经验被试量太少(3个),误差较大。第三,选用事后问卷测量的方法,无法探究教学代理对不同经验者产生不同影响的内在原因。
除了先前知识经验外,代理形象偏好也可能影响教学代理的效果(Domagk,2010; Ozogul et al., 2013)。有研究者认为,教学代理之所以没有促进学习,可能是由于研究者提供的代理形象不符合学习者偏好,没有引起学习者的兴趣(Moreno,2005)。代理形象偏好是指学习者对教学代理的性别、年龄、种族、拟人程度等外部特征的偏好(Johnson et al., 2013)。研究表明,不同的学习者对代理形象有不同的偏好(Johnson et al., 2013; Kim & Wei, 2011)。例如：Johnson等人(2013)发现,学习者更偏好那些与自己特征(如：年龄、性别)相似的代理形象,且不同年龄阶段的学习者偏好的代理形象有所不同。因此,很多研究者关心学习者对代理形象的不同偏好是否会影响学习效果(Johnson et al., 2013; Moreno & Flowerday, 2006)。但是,代理偏好的实证研究结果并不一致：部分研究发现,当给学习者提供其偏好代理形象时,迁移测验成绩更好(Domagk,2010; Ozogul et al., 2013)；而另一些研究发现,给被试提供其偏好的代理形象,反而会阻碍学习(Kim & Wei, 2011; Moreno & Flowerday, 2006),研究者推测偏好的代理形象容易吸引学习者的注意力,干扰了对核心材料的学习。然而需要注意的是：一方面,以往研究对代理偏好的操作不够严谨。例如,Domagk(2010)将他人评定的偏好代理形象作为被试偏好的代理,Mayer和DaPra(2012)通过模糊问题诱导被试认为呈现的代理形象是其偏好的代理,这可能导致不准确的结论。另一方面,以往研究主要关注偏好代理的影响,忽视了非偏好代理,不能全面探究代理偏好的作用。由于在真实多媒体学习环境中,教学代理都是由教育者提前设计制作,直接忽视了学习者对代理形象的偏好。所以,探究学习者代理偏好在多媒体学习中的作用对动画教学代理的实际应用具有重要意义。
综上所述,首先,自教学代理使用以来,一直有很多研究者猜测,加入教学代理会产生注意分离效应。但由于以往采用事后报告的方式并未发现加入教学代理会阻碍学习,且事后主观问卷法无法记录学习者的注意加工过程,因此教学代理的干扰假设一直无法得到直接检验。其次,社会代理理论认为,加入教学代理能够提高学习成绩,但实证研究结果并不一致,可能受到调节变量的影响。以往研究很少考虑学习者先前知识经验,虽有研究者试图探究代理偏好的影响,由于对代理形象偏好的操作不够严谨,代理偏好怎样影响学习结果仍有待深入探讨。由于眼动技术可以实时客观记录个体的注意分配和认知加工过程(Rayner, 1998,2009),所以该技术在多媒体学习中可以被用来考察学习者在学习中的知识提取、加工和注意分配(见：Hyönä,2010；Mayer,2010; Scheiter & Van Gog,2009; Van Gog & Scheiter,2010;王福兴,段朝辉,周宗奎,陈珺,2015)。本研究通过2个并列实验,利用眼动记录学习过程中学习者对教学代理和学习材料的注意分配情况,同时采用主观感知、注意分配和学习结果等多种指标,在以往研究的基础上探讨两个问题：教学代理是否会导致注意分离效应,以验证干扰理论假设；学习者先前知识经验和代理形象偏好怎样影响动画教学代理的学习效果。研究假设如下：①加入教学代理不会减少学习者对核心内容的注意。②教学代理能改善低经验者的学习效果,但对高经验者没有促进作用。③加入学习者偏好的代理形象可以促进学习,加入学习者非偏好的代理形象则阻碍学习。
2 实验 1在多媒体学习中,学习者的知识经验水平是影响教学方式有效性的重要调节变量(Kalyuga,2007),但却被很多教学代理研究所忽视。因此,实验1主要探讨动画教学代理对于高低不同经验水平的学习者会产生怎样的影响,加入动画教学代理是否会减少对核心材料的注意。
2.1 被试华中师范大学被试库中发放300份前测问卷(总分16分),从中筛选出得分前27%(10分及以上)和后27%(4分以下)的被试共95名作为高经验和低经验组。删除后测问卷填写不完整和眼动数据采样率低于80%的被试共5名,有效被试90名(女65人),平均年龄为22.6岁(SD = 2.7)。其中,有教学代理低经验组22人,有教学代理高经验组23人,无教学代理低经验组23人,无教学代理高经验组22人。被试的视力、听力正常,无色弱色盲。
2.2 材料与仪器 2.2.1 多媒体学习材料包括2个版本视频动画(见图 1)：无代理空调视频,只包含解说和空调图；有代理空调视频,由女卡通人物、解说和空调图组成。动画材料改编自以往研究的材料“空调的组成部分及工作原理”(郑俊等,2012)。改编过程包括：运用绘图软件绘制空调图和卡通人物形象,并请一名普通话二级甲等的女研究生录制解说材料,最后,运用Flash软件合成动画视频,格式为1024×768像素AVI,整个动画持续时间为290秒。
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| 图 1 实验用动画视频示意图 |
测量被试先前知识经验。共5题,第1题和第3题考查被试高中物理的学习情况和对家用空调工作原理的了解程度,采用0(完全不符合)到5(完全符合)等级的自我评估；第2题和第4题考查被试是否辅修物理或看过空调图,采用“是否”判断；第5题是选择题,考查被试的物理知识学习情况,满分16分。
2.2.3 主观评定量表心理努力(1表示“最少努力”,8表示“非常努力”)、认知负荷(1表示“非常简单”,8表示“非常难”)和问卷感知难度(1表示“非常简单”,8表示“非常难”)均使用Likert 8点评定。兴趣问卷使用Likert 7点评定(1表示“非常讨厌”,7表示“非常喜欢”)。
2.2.4 学习测验保持测验要求被试写出刚才所学的空调制冷原理过程,共9个评分点,满分9分。迁移测验目的是测查学习者把知识迁移并应用到新情景中的能力,由4道问答题组成(例如：为什么夏天空调会有水滴下而冬天没有？),共14个评分点,满分14分。请两名评分者对测验进行单独评分,保持测验和迁移测验的评分者一致性系数均为r = 0.96,ps< 0.001。最后得分取两名评分者的平均分。
2.2.5 仪器SMI RED 250眼动仪(SensoMotoric Instruments,Germany),采样率250Hz,被试眼睛距离屏幕70cm,22英寸屏幕、分辨率1680×1050。刺激材料可视区域的水平视角31.9度,垂直视角24.1度。另外,过滤掉在1°视角内持续时间小于100ms数据,使用双眼平均后的眼动数据。
2.3 设计与程序采用2(教学条件：代理组、无代理组)×2(知识经验：高、低)被试间设计。将前测问卷筛选出的高、低经验被试随机分配到代理组和无代理组。首先,向被试说明实验过程及要求,进行9点校准；然后,呈现指导语,确认被试完全理解后,开始正式学习动画材料。学习结束后,让被试分别按顺序填写心理努力问卷、认知负荷问卷、学习兴趣问卷、保持测验、迁移测验及问卷感知难度测验。整个实验耗时约20分钟。
2.4 结果为了探讨学习过程中学习者对整个视频材料、核心学习内容(空调图)的认知加工情况,研究将空调图划分为兴趣区,采用总体眼动指标反映对整个材料的认知加工情况,用兴趣区眼动指标反映对核心内容的认知加工情况(见表 1)。其中,总体眼动指标包括：注视点个数(Fixation Count,对视频材料注视点个数的总和)；平均眼跳潜伏期(Saccade Latency Average,上一个眼跳的结束时间到下一个眼跳开始的时间)；注视频率(Fixation Frequency,对视频材料注视点的个数与时间的比率)。兴趣区眼动指标包括：注视时间(Fixation Time,兴趣区内所有注视点的时间总和)；注视点个数(Fixation Count,兴趣区内注视点个数的总和)；回视次数(Revisits,所有回视到兴趣区的注视次数之和)。平均注视时间(Fixation Duration Average,兴趣区内所有注视点的持续时间的平均值)。注视时间、注视点个数和回视次数越多,注视频率越高,说明对视频材料的关注越多(闫国利等,2013)；平均注视时间和平均眼跳潜伏期越短,说明加工效率越高(杨永胜,丁锦红,2008)。
| 高经验 | 低经验 | ||||||||
| 代理组 | 无代理组 | 代理组 | 无代理组 | ||||||
| M | SD | M | SD | M | SD | M | SD | ||
| 学习结果 | 保持测验 | 5.42 | 1.55 | 5.06 | 1.71 | 3.65 | 1.46 | 3.9 | 1.75 |
| 迁移测验 | 6.14 | 2.29 | 6.31 | 2.22 | 4.6 | 1.9 | 3.01 | 1.41 | |
| 主观评定 | 心理努力 | 5.72 | 1.12 | 5.57 | 1.16 | 5.95 | 1.05 | 6.17 | 1.27 |
| 认知负荷 | 3.89 | 1.46 | 3.57 | 1.38 | 4.68 | 1.16 | 4.48 | 1.47 | |
| 学习兴趣 | 3.94 | 0.85 | 2.14 | 0.94 | 4.41 | 0.67 | 1.83 | 0.98 | |
| 问卷感知难度 | 4.3 | 1.11 | 4.64 | 0.79 | 5.55 | 0.91 | 5.3 | 0.97 | |
| 总体注视 | 注视点个数 | 739.3 | 75.14 | 700.39 | 86.49 | 710.14 | 76.92 | 657.13 | 97.89 |
| 平均眼跳潜伏期(ms) | 259 | 33 | 285 | 42 | 272 | 48 | 301 | 53 | |
| 视频中图片的注视 | 注视时间(s) | 157.26 | 20.89 | 164.62 | 26.58 | 155.49 | 25.86 | 164.36 | 20.51 |
| 注视点个数 | 635.83 | 70.36 | 613.05 | 87.15 | 588.59 | 86.1 | 576.13 | 88.45 | |
| 平均注视时间(ms) | 254 | 41 | 284 | 53 | 268 | 52 | 292 | 58 | |
在保持测验上,教学条件主效应不显著(F<1,p>0.05),知识经验主效应显著(F(1,86)=18.29,p<0.001,ηp2=0.18),高知识经验(M=5.24)高于低知识经验(M=3.78)。教学条件与知识经验交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
在迁移测验上,教学条件主效应不显著(F(1,86)=2.91,p>0.05)；知识经验主效应显著(F(1,86)=33.42,p<0.001,ηp2=0.28),高知识经验(M=6.22)高于低知识经验(M=3.79)；知识经验水平与教学条件的交互作用显著(F(1,86)=4.41,p<0.05,ηp2=0.05),低知识经验在代理组的迁移成绩好于无代理组(F(1,86)=7.74,p<0.01)。
心理努力上,教学条件主效应不显著(F<1,p>0.05)；知识经验主效应不显著(F(1,86)=3.02,p>0.05)；二者的交互作用也不显著(F<1,p>0.05)。
认知负荷上,教学条件的主效应不显著(F<1,p>0.05)；知识经验主效应显著(F(1,86)=8.60,p<0.01,ηp2=0.09),高经验者(M=3.73)低于低经验者(M=4.58)；知识经验和教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
在学习兴趣上,教学条件主效应显著(F(1,86)=142.59,p<0.001,ηp2=0.62),代理组(M=4.17)高于无代理组(M=1.91)；知识经验主效应不显著(F<1,p>0.05)；教学条件与知识经验的交互作用显著(F(1,86)=4.53,p<0.05,ηp2=0.05),无论是高经验者(F(1,86)=48.06,p<0.001)还是低经验者(F(1,86)=98.86,p<0.001)在代理组上的学习兴趣都高于无代理组(与主效应趋势一致)。
问卷难度感知上,教学条件的主效应不显著(F<1,p>0.05)；知识经验主效应显著(F(1,86)=22.51,p<0.001,ηp2=0.21),高经验者(M=4.47)低于低经验者(M=5.43)；知识经验和教学条件的交互作用不显著(F(1,86)=2.03,p>0.05)。
2.4.2 对教学视频的总注视情况在注视点个数上,教学条件主效应显著(F(1,86)=6.63,p<0.05,ηp2=0.07),代理组(M=725)多于无代理组(M=679)；知识经验主效应显著(F(1,86)=4.12,p<0.05,ηp2=0.05),高经验(M=720)多于低经验(M=684)；知识经验与教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
在平均眼跳潜伏期上,教学条件主效应显著(F(1,86)=8.75,p<0.01,ηp2=0.09),代理组(M=265)短于无代理组(M=293)；知识经验主效应不显著(F(1,86)=2.46,p>0.05)；知识经验与教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
2.4.3 对核心学习材料的注视情况为了进一步了解加入教学代理是否会干扰对核心材料的学习,探究不同经验的学习者对图片学习材料的注意加工情况,将学习视频中的空调图划分为兴趣区(代理组和无代理组的兴趣区面积大小相同,占总面积的33.7%,见图 1),进行2(知识经验：高、低)×2(教学条件：代理组、无代理组)被试间方差分析(见表 1)。
在注视时间上,教学条件主效应不显著(F(1,86)=2.67,p>0.05)；知识经验主效应不显著(F<1,p>0.05)；知识经验与教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
在注视点个数上,教学条件主效应不显著(F(1,86)=1.01,p>0.05)；知识经验主效应显著(F(1,86)=5.74,p<0.05,η2p=0.06),高经验被试(M=625)多于低经验(M=582)；知识经验与教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
在平均注视时间上,教学条件主效应显著(F(1,86)=6.38,p<0.05,ηp2=0.07),代理组(M=261)少于无代理组(M=288)；知识经验主效应不显著(F(1,86)=1.02,p>0.05)；知识经验与教学条件的交互作用不显著(F<1,p>0.05)。
2.5 讨论首先,结果发现与无代理组相比,有代理组的学习兴趣更高,对教学视频整体的注视次数更多,平均眼跳潜伏期更短,对空调图的平均注视时间更短。而平均眼跳潜伏期和平均注视时间越短,说明加工速度越快,加工效率更高。这表明加入动画教学代理可以提高学习者的学习兴趣,并且在学习过程中对学习材料的加工效率也更高。另外,结果还发现,代理组对空调图的注视时间和注视次数与无代理组没有显著差异。由此表明,加入动画教学代理确实会影响学习者的注意分配,代理组的学习者会对整个视频有更多的注视,但是对核心学习材料的注意上没有差异,这符合假设1预期,即教学代理的加入没有减少学习者对学习内容的注意。
其次,动画教学代理对学习效果的影响受到学习者先前知识经验水平的调节,表现为低经验者在代理条件下迁移成绩高于无代理条件,而高知识经验者则无显著差异。这说明在学习材料中加入动画教学代理可以提高低经验者的学习成绩,但对高经验者无显著的影响,出现了经验逆转效应,符合假设2预期。类似地,Choi和Clark(2006)关于英语语法学习的研究发现,低经验被试在代理条件下的知识获得成绩好于无代理条件,而对于高知识经验者差异不显著。这说明高知识经验者已经具有该领域的相关知识和图式,不需要教学代理的帮助就能够理解所学的内容；而低知识经验者由于缺乏该领域的知识经验,为了更好地学习多媒体材料,需要依靠教学代理的指导来理解相关的内容(Kalyuga,2007)。但是,经验对教学代理的调节作用并没有体现在保持测验上,即教学代理能够提高迁移测验成绩而对保持测验成绩无显著影响,这种情况在以往研究中也出现过(Domagk,2010; Frechette & Moreno, 2010)。这可能是由于保持和迁移测验的差异导致的。保持测验更多地测量被试对知识的识记,而迁移测验是对所学知识的理解和应用能力。而根据社会代理理论(Mayer & DaPra, 2012),当教学代理的声音和形象等信息激活学习者的社会反应时,学习者会采用深层次的认知加工策略理解教学代理所讲的内容,表现出更好的迁移成绩,而不是保持测验成绩。
3 实验 2实验1发现,学习者经验会影响动画教学代理有效性,除此之外,学习者对代理形象的偏好性也可能会影响动画教学代理的作用。研究者认为,加入学习者偏好的代理形象容易吸引学习者过多的注意力,从而干扰学习(Kim & Wei, 2011; Moreno & Flowerday, 2006)。不过,由于以往研究主要关注偏好代理的影响,而且没有设置控制组。本实验为了进一步了解代理偏好性的影响,在Kim和Wei(2011)的基础上加入非偏好组,通过让被试自己选择偏好代理形象的方式,比较偏好代理组、非偏好代理组以及无代理组的认知加工和学习效果差异。
3.1 被试从华中师范大学招募被试61名(女50人),平均年龄为21.1岁(SD = 2.7)。将被试随机分配到三种实验条件：偏好代理组18名,非偏好代理组22名,无代理组21名。所有被试的视力、听力正常,无色弱色盲。
3.2 材料与仪器多媒体学习材料：包括3个版本视频动画(见图 2)：无代理空调视频,女代理空调视频和男代理空调视频。其中,无代理空调视频和女代理空调视频与实验1中的相同。
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| 图 2 三个动画视频示意图(左图为无代理视频、中间为女代理视频、右图为男代理视频) |
前测问卷、心理努力、认知负荷、学习兴趣、问卷感知难度、保持测验和迁移测验同实验1。
仪器同实验1。
3.3 设计与程序实验为单因素被试间设计：偏好代理组、非偏好代理组、无代理组。
实验程序基本同实验1,不同在于正式实验前将被试随机分配到偏好代理组、非偏好组和无代理组,然后在电脑屏幕上呈现男女代理形象,让学习者选择其偏好的人物形象并陈述理由。正式学习时偏好组被试观看其选择的人物教学动画,而非偏好组被试则观看与其选择人物相反性别的人物教学动画,无代理组被试观看没有代理的视频。
3.4 结果在前测知识经验得分上,偏好组、非偏好组、控制组之间差异不显著(F< 1, p> 0.05)。
3.4.1 学习结果及主观评定同实验1,两位评分者保持测验的评分者一致性系数为r =0.91,p<0.001,迁移测验的评分者一致性系数为r=0.95,p<0.001。
学习结果：在保持测验成绩上,不同教学条件之间均无显著差异。在迁移测验上,教学条件之间差异显著(见表 2),偏好组和非偏好组高于无代理组。
| 偏好组 | 非偏好组 | 无代理组 | F值 | ηp2 | |||||
| M | SD | M | SD | M | SD | ||||
| 学习结果 | 保持测验 | 4.31 | 2.27 | 3.61 | 2.02 | 3.15 | 1.93 | 1.52 | 0.05 |
| 迁移测验 | 5.85 | 1.97 | 4.84 | 2.18 | 3.35 | 1.71 | 8.05** | 0.22 | |
| 主观评定 | 心理努力 | 6.67 | 1.03 | 6.14 | 1.21 | 6.29 | 1.58 | 0.85 | 0.03 |
| 认知负荷 | 4.06 | 1.35 | 4.55 | 1.6 | 5.14 | 1.24 | 2.92 | 0.09 | |
| 学习兴趣 | 4.5 | 0.92 | 4.41 | 1.37 | 4.52 | 1.25 | 0.05 | 0.002 | |
| 问卷感知难度 | 4.61 | 1.2 | 4.82 | 0.96 | 5.29 | 1.01 | 2.16 | 0.07 | |
| 总体 | 注视点个数 | 681 | 99 | 611 | 95 | 593 | 113 | 3.85* | 0.12 |
| 眼动 | 注视频率(count/s) | 3.03 | 0.42 | 2.74 | 0.43 | 2.66 | 0.52 | 3.59* | 0.11 |
| 指标 | 平均眼跳潜伏期(ms) | 288 | 65 | 331 | 61 | 349 | 67 | 4.51* | 0.14 |
| 图片兴趣区 | 平均注视时间(ms) | 290 | 65 | 324 | 62 | 336 | 69 | 2.62 | 0.08 |
| 指标 | 回视次数 | 58.39 | 28.19 | 47 | 17.61 | 37.48 | 18.86 | 4.53* | 0.14 |
| 注视点个数 | 589 | 88 | 526 | 79 | 526 | 109 | 2.93 | 0.09 | |
| 注：*p< 0.05, ** p < 0.01。 | |||||||||
主观评定：在心理努力上、学习兴趣和测验感知难度上,教学条件之间差异都不显著。在认知负荷上,教学条件之间边缘显著(p= 0.062),偏好组低于无代理组。
3.4.2 对教学视频的总注视情况同实验1类似,研究分析了学习者在3种教学条件下对整个视频的注视情况(见表 2)。注视点个数差异显著,偏好组多于非偏好组和无代理组。注视频率差异显著,偏好组高于非偏好组和无代理组。平均眼跳潜伏期差异显著,偏好组短于非偏好组和无代理组。
3.4.3 对核心学习材料的注视情况同实验1,研究进一步把偏好代理组、非偏好代理组、无代理组的空调示意图划分为兴趣区,比较三种条件下学习者对空调示意图的注意分配情况(三种条件下的兴趣区面积均占总面积的33.7%)。在注视点个数上,三种教学条件差异边缘显著(p = 0.061),偏好组多于非偏好组和无代理组。在平均注视时间上,三种教学条件差异边缘显著(p = 0.082),偏好组短于无代理组。在回视次数上,三种教学条件差异显著,偏好组多于无代理组(见表 2)。
3.5 讨论实验2结果发现,与无代理组相比,偏好代理组在学习过程中感知到更低的认知负荷；对整体教学视频有更多的注视次数、更快的注视频率和更短的眼跳潜伏期,对空调图有更多的注视次数和回视次数,更短的平均注视时间；迁移测验成绩也更高。这些结果表明,学习者对代理形象的偏好影响多媒体学习过程,加入学习者偏好的教学代理,可以促进学习者更多地加工核心学习内容,且加工层次更深,加工效率更高,学习效果更好。这与假设3相一致。根据Atkinson,Mayer和Merrill(2005)观点,教学代理对学习的影响作用需要考虑社会线索的效价,只有友好、有吸引力、有趣的代理形象才能更好地促进学习。但是,本实验结果也发现,与无代理条件相比,加入学习者非偏好的代理形象没有阻碍学习,这与假设3不相符,与Domagk(2010)研究结果也不一致。Domagk(2010)发现,社会线索的效价能够影响学习效果,当给学习者呈现其喜欢的教学代理能改善迁移成绩,呈现其不喜欢的教学代理会降低迁移学习成绩。本实验之所以与Domagk(2010)研究结果不同,原因可能是：第一,本实验只提供了2种不同性别的代理形象供被试选择,偏好代理形象和非偏好代理形象之间的差异可能不够大,而Domagk(2010)中提供的代理形象同时包含多个不同的特征(如：年龄、种族等)。第二,本实验仅对代理形象的偏好性进行操纵,代理声音恒定,Domagk(2010)则同时操纵代理形象和声音的偏好性两个变量。而代理的声音对多媒体学习效果也具有重要的作用(Mayer & DaPra, 2012)。当然,其真正的原因需要在后续研究中进一步验证。
此外,偏好代理组被试对视频材料整体的注视次数更多,注视频率更快,平均眼跳潜伏期也更短,并对空调图的注视次数更多。这表明在多媒体材料中加入学习者偏好的代理形象,会增加学习者对视频材料的总体注视,且学习效率更高,也增加了学习者对空调图片核心材料的注视。因此,在多媒体环境中加入学习者偏好的教学代理确实会对学习者的注意产生影响,但这种影响是积极的,学习者会更多地关注核心学习材料。而Moreno和Flowerday(2006)研究发现,加入学习者偏好的代理形象会导致更低的保持测验和迁移测验成绩,对学习过程的评价也更低,他们推测这是因为加入学习者偏好的代理会吸引学习者过多的注意力,从而干扰了对核心材料的注意。但本实验并未发现这种趋势。
4 总讨论通过以上两个实验发现,在学习材料中加入动画教学代理能够改善低知识经验学习者的学习效果,而对高知识经验者没有明显的作用。加入学习者选择的偏好代理形象不但没有减少对核心学习材料的注意,反而增加了学习者对整个视频材料和核心学习内容的注意,并且学习过程中感知到更低的认知负荷。综合两个实验结果表明,动画教学代理对多媒体学习效果的影响不是简单的线性关系,受到很多因素的影响,除了每个研究中教学代理独特的设计、角色和不同领域的学习材料外,学习者特征是一个重要的影响变量(Domagk,2010),特别是学习者的先前知识经验。该结果与Choi和Clark(2006)的研究共同说明,在动画教学代理领域里也存在经验逆转效应。因此,在以后的相关研究中以及多媒体课程设计中,应该充分考虑到学习者的个性化特征,特别是学习者的知识经验水平。
其次,研究发现在考虑到学习者的个体特征后,加入教学代理会对学习过程感知产生积极的影响,主要表现在提高学习兴趣和降低感知到的认知负荷上。同时,加入动画教学代理也会对学习者的注意加工过程产生一定的影响,即学习者会对视频材料的注视更多,学习效率也更高,迁移学习成绩更好。这在一定程度上支持了社会代理理论,即加入动画教学代理会对学习产生积极的影响,学习者会采用深层次加工策略去理解学习材料,从而实现有意义学习。Louwerse,Graesser,McNamara和Lu(2009)研究发现,当同时呈现多个代理时,学习者只会注视与教学内容相关的代理,且更多注视代理鼻子部分,这与真实环境中人与人的交流模式一致。同时,来自脑神经的研究发现,被试在观看具有面部表情的虚拟人物时激活的脑区与人人交互时激活的脑区相同(Schilbach et al., 2006)。由此可以推测,在多媒体学习过程中,学习者很可能会把代理当作一个真实的社会人物,开启人人交流的模式,但是这还需要未来研究者采用更加客观的方法来进行验证。另外,实验1和实验2部分结果不一致,实验1发现,加入教学代理能提高学习兴趣,而在实验2中,教学代理没有影响学习兴趣变量,但影响了认知负荷。Domagk(2010)研究中也出现过类似结果,分析可能在于：①不同的变量影响动画教学代理效果的方式不同,例如知识经验可能主要通过学习兴趣来影响教学代理的效果,而代理偏好则主要通过影响认知负荷和加工过程来影响学习效果。②仅采用事后主观问卷测验法来测量学习过程感知,结果可能不够客观、稳定。Clark和Choi(2005)曾提出教学代理研究中使用的很多问卷都缺乏信度和结构效度,由此得出的结果往往不能真实反映教学代理的效果。因此,未来研究需要结合其他方法对学习兴趣、认知负荷进行更客观、稳定的测量。
最后,加入动画教学代理是否会将学习者的注意力转移到教学代理上,干扰其对核心材料的学习？这个问题一直受到一些研究者的质疑(Clark & Choi, 2005; Moreno,2005),而眼动技术则为客观验证该问题提供了可能。实验1和2一致发现,多媒体学习材料中加入动画教学代理后,学习者对视频材料整体有更多的注视,学习效率更高,并且对空调核心材料的注视并没有减少。当加入的教学代理形象是学习者偏好的形象时,反而会增加对核心材料的注视次数。这表明,虽然教学代理是为了增加学习者兴趣和社会交互而增加的装饰性材料,与学习内容无直接关系,但加入教学代理并没有减少对核心学习材料注意；而当加入学习者偏好的代理形象时,对学习材料的注意反而会增加,该结果对干扰理论提出了质疑。但Louwerse等人(2009)眼动研究发现,学习者学习过程中对教学代理的注意最多,而且多于对学习内容的注意。本研究并未发现这一趋势,可能是由于本研究的教学代理伴随手势、动作等线索,能够引导学习者更多地注意学习内容。因为线索能够有效引导学习者注意(王福兴,段朝辉,周宗奎,2013；谢和平,王福兴,周宗奎,吴鹏,2016；De Koning&Tabbers,2013),而Louwerse等人(2009)采用的教学代理缺乏手势动作,因而导致学习者的注意力被教学代理吸引。当然,这个推测需要未来更多的眼动研究来证明。
5 结论(1) 在多媒体环境中加入教学代理能够提高多媒体学习效果,并且不会减少对学习内容的注意,支持了社会代理理论假设。
(2) 教学代理在多媒体学习中的作用受到学习者知识经验水平的调节,加入教学代理能促进低经验者的学习效果。
(3) 教学代理对多媒体学习的影响受到代理偏好的调节,加入学习者偏好的代理形象会促进学习,但加入学习者非偏好的代理形象并没有阻碍学习。
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