趙立影, 林　璐

(浙江工業(yè)大學教育科學與技術學院,浙江 杭州 310014)

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多媒體學習中學習者控制的專長反轉效應

趙立影, 林璐

(浙江工業(yè)大學教育科學與技術學院,浙江 杭州 310014)

多媒體學習中的學習者控制是否會對學習效果產(chǎn)生積極影響似乎受到學習者的知識水平和學習者控制類型的影響.兩組不同知識水平的學習者分別采用4種不同學習者控制類型進行學習,并對學習之后的記憶和遷移成績進行測量.實驗結果表明,不同學習者控制類型條件下的學習效果受到學習者知識水平的影響,即存在知識反轉效應.信息傳遞和表征方式控制對于低知識水平學習者來說,能夠提高其記憶成績.內容控制作為一種高水平控制方式,對已有一定知識的學習者來說,會促進遷移成績的改善.

多媒體學習;學習者控制;專長反轉效應

0　引　言

在多媒體學習環(huán)境中,學習者控制(learner control)是指學習者可以根據(jù)個人的需要和偏好選擇自己的學習活動,與系統(tǒng)控制(system control)對應[1],是學習者與多媒體學習環(huán)境進行交互的主要形式.雖然已有部分研究證明學習者控制對于學習效果的積極作用[2-3],但是也有研究發(fā)現(xiàn)學習者控制的負面影響[4-5].Carolan等人對45篇學習者控制研究文獻進行元分析發(fā)現(xiàn),學習者控制的平均效應大小近乎等于零(g=0.02),表明學習者控制對于學習效果無明顯作用.在這45篇研究中,10篇研究支持采用更多學習者控制,10篇研究建議采用較少或者無學習者控制方式,而其它25篇研究認為有無學習者控制對于學習者的學習效果無顯著影響[6].Katz和Assor在研究中指出要使選擇產(chǎn)生效果,一個關鍵因素是選擇權要與學習者的特征相匹配[7].這一條件可以分別指向對于學習者控制類型差異的關注和學習者個體特征的關注,這兩個因素實際上也是學習者控制對于學習效果產(chǎn)生影響的中間因素,在一定程度上可以說明當前學習者控制研究結果出現(xiàn)不一致的原因.

雖然不同研究和實踐中均使用學習者控制這一術語,但是使用的學習者控制類型卻有所差異,主要分為3種不同的學習者控制方式:信息傳遞(information delivery)控制、表征方式(representational forms)控制和內容(content)控制[8].信息傳遞控制包括自定步調(pacing)和序列(sequencing).表征方式控制是指學習者可以選擇學習內容的不同表征形式,如靜態(tài)或動態(tài)表征,是否呈現(xiàn)視覺線索等.內容控制是指學習者可以選擇要學習的內容,呈現(xiàn)信息量的多少.不同的控制類型提供給學習者的選擇機會以及對他們的要求會有所差異,例如表征方式控制主要可以適應學習者的不同學習風格,對于學習者的要求要低于內容控制,信息傳遞控制的難度也低于內容控制.因此,不同控制類型會對學習者的學習動機和學習效果產(chǎn)生不同的影響.例如,目前多數(shù)研究均認為信息傳遞進度控制和學習序列控制是比較有效的學習者控制方式,能夠降低學習者學習過程中的認知負荷水平,促進學習效果的改善[9].但對于內容控制這一學習者控制方式,部分研究認為內容控制會產(chǎn)生較高的認知加工需要[10],可能會造成學習者的認知超載[11],對于學習結果產(chǎn)生負面影響.

除不同學習者控制類型會對學習效果產(chǎn)生影響之外,學習者特征也是非常重要的一個影響因素.已有研究發(fā)現(xiàn)學習者控制似乎只適合某些具有特定特征的學習者,例如具有較高先前知識[12],更好自我調節(jié)能力[13],對待學習具有更加積極態(tài)度等[14].在諸多特征中,學習者的先前知識是一項關鍵特征.Kalyuga等人在研究中發(fā)現(xiàn),多媒體學習呈現(xiàn)方式有效與否與學習者的知識水平密切相關[15].原本適應低知識水平學習者的呈現(xiàn)方式,隨著學習者知識水平的提高,會逐漸失去其效用,有時甚至會產(chǎn)生負面效果,這種現(xiàn)象被稱之為專長反轉效應(Expertise Reversal Effect).超媒體是學習者控制中內容控制的一種主要方式.Chen等研究者對于學習者已有知識水平和超媒體有效性之間關系的研究綜述發(fā)現(xiàn),對于低知識水平學習者來說,超媒體非線性結構在提供給學習者自主選擇學習內容的同時也對其造成過高的認知負荷,從而產(chǎn)生更多負面作用.學習者只有在具有足夠的預備知識前提下才適合采取復雜的超媒體學習方式,而對于低水平的學習者,應直接采用系統(tǒng)控制[16].這一研究結果意味著只有已經(jīng)具有一定知識的學習者才適合采用復雜的學習內容控制.從已有部分研究結果來看,多媒體學習中的學習者控制似乎存在著專長反轉效應.

1　方　法

1.1實驗設計

本實驗采用2(知識水平:低知識水平、已有一定知識)×4(控制類型:無控制、信息傳遞控制、表征方式控制、學習內容控制)的被試間設計.因變量為記憶和遷移成績.

1.2被試

選取浙江工業(yè)大學本科生160人,分別來自教育技術學、計算機科學與技術、機械工程及自動化教育、電氣工程及自動化教育、應用心理學5個專業(yè),年齡在18-22歲之間,其中男生95名,女生65名.其中教育技術學和計算機科學與技術專業(yè)學生共80人,他們在之前的專業(yè)課程中對于學習材料有過一定的接觸,因此可作為已有一定知識的被試,機械工程及自動化教育、電氣工程及自動化教育和應用心理學專業(yè)的學生共80人,對于本實驗學習內容之前沒有學習過,作為低知識水平者.

1.3實驗材料

1.3.1學習材料

學習材料采用網(wǎng)頁形式呈現(xiàn),主要內容是關于計算機網(wǎng)絡的基礎知識,包括IP地址、路由器、網(wǎng)絡地址轉換、域名系統(tǒng)和家庭網(wǎng)絡5個內容,分為5個頁面.頁面主體內容采用文字與圖片形式呈現(xiàn).學習材料根據(jù)控制方式的差異分為4個版本:無學習者控制、表征方式控制、信息傳遞控制和學習內容控制.無控制條件作為實驗的控制組,在這一版本中,學習者順序學習5個頁面,頁面呈現(xiàn)完整的學習內容,在完成一個頁面學習之后,學習者可以通過屏幕下方的控制按鈕進入下一頁面的學習.在表征方式控制中,頁面屏幕文字下方設有聲音播放控制按鈕,當點擊這一按鈕時,會出現(xiàn)相應的聲音解說,解說內容與文本部分相同.信息傳遞控制學習材料采用序列控制方式,設置為多媒體學習中經(jīng)常采用的導航條控制,頁面上方設有5個學習內容的導航熱區(qū),學習者可以利用導航選擇學習順序.根據(jù)已有研究中對于學習內容控制方式的設置,主要有兩種方式:縮減(full-minus)控制和擴充(lean-plus)控制[17].縮減控制方式中,最初呈現(xiàn)給學習者是完整的學習內容,但學習者可以選擇忽略或者跳過某些內容.擴充控制是指最初提供給學習者的內容比較簡單,但是學習者能夠增加或者選擇新的學習內容.在本實驗中,采用擴充內容控制方式,最初只呈現(xiàn)學習內容的文字部分,對于學習內容的圖片解釋采用超鏈接方式隱藏起來,只有當學習者點擊超鏈接時,圖片才會顯現(xiàn),此時呈現(xiàn)的是完整學習內容.

1.3.2測試材料

通過實驗研究了脈寬為2.5 ms的單脈沖毫秒激光對鋁靶材打孔過程中的熔融物噴濺情況。實驗結果表明：隨著激光能量的增加，噴濺物的速度持續(xù)增加，隨后又趨于穩(wěn)定。當激光能量為7.5 J時，氣化及噴濺現(xiàn)象在1.38 ms即截止。當激光能量為46.2 J時，熔融物噴濺速度達到約12.6 m/s。進一步的模擬計算得到的噴濺速率在數(shù)值上與實驗結果比較一致，在變化趨勢上略有差異，考慮到實驗誤差與理想的計算模型所帶來的實驗誤差，實驗結果與模擬計算結果總體是相符的。研究結果對毫秒激光打孔過程中熔融物噴濺遷移現(xiàn)象提供理論依據(jù)，有助于激光打

測試材料包括先前知識測驗、記憶和遷移后測題目.先前知識測驗主要目的是考查學習者的初始知識情況.題目是關于計算機網(wǎng)絡基本知識的填空題,如IP地址有幾位；寬帶路由器通過協(xié)議從電信運營商處獲取IP地址等網(wǎng)絡配置信息.這些題目也是之前學習的知識.前測一共有16個題目,每個題目計1分,共16分.

后測題目分為兩個部分:記憶測試和遷移測試.記憶測試與前測題目相同,但題目順序進行重新編排.遷移測試考查學習者對之前學習內容的理解以及分析問題的能力,共7個題目,包括4個填空題和3個問答題,題目如IP地址1為10.10.1.2,子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0, IP地址2為10.10.2.1,子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0,則兩臺主機處于是否處于同一子網(wǎng)？請說明理由.遷移測試題總分為10分.

學習材料的呈現(xiàn)在計算機上完成,前測、后測采用紙質材料呈現(xiàn).

1.4實驗程序

實驗在計算機機房進行.每次同時進行實驗人數(shù)為40人.被試可以隨機選擇可用的電腦,每個被試一臺,帶有一副耳機.在正式開始實驗前,主試向被試宣讀指導語,說明實驗程序和基本要求,告訴他們將要學習一份關于計算機網(wǎng)絡的學習材料,學習結束后需要回答問題,因此需要認真學習并仔細作答.在確定所有被試明確實驗基本要求之后,發(fā)放紙質前測問卷,測試學習者的初始知識水平.在全體被試均完成前測之后,才要求被試進入學習階段,學習時間限定為10 min.學習完成之后要求被試關掉運行程序,主試發(fā)放測試問卷,進行記憶和遷移測試,后測完成時間約為15 min,整個實驗進行的時間約為35～40 min.數(shù)據(jù)采用SPSSl9.0進行統(tǒng)計分析與處理.

2　結　果

參與實驗的160名被試,已有一定知識組共80人,低知識水平組80人,由于每一位學生隨機學習某一控制類型內容,最終形成8個實驗組,每組均有被試20人.8個實驗組前測成績的描述統(tǒng)計結果如表1所示.

表1　8個實驗組的前測成績的平均值(M)和標準差(SD)

對兩種知識水平學習者的前測成績進行獨立樣本T檢驗,t(158)=36.74,p<0.01,Cohen’sd=5.82,說明兩組學習者的知識水平具有極其顯著差異.對于低知識水平學習者4種控制類型被試的前測成績進行單因素方差分析,F(3,76)=0.02,p> 0.05,表明在低知識水平學習者中,4種控制類型的被試前測成績無顯著差異.同樣,對于已有一定知識學習者在4種實驗條件下被試前測成績進行單因素方差分析,F(3,76)=0.63,p> 0.05,表明已有一定知識學習者在4種實驗條件下的前測成績也無顯著差異.

不同知識水平的學習者在4種實驗條件下的記憶和遷移后測成績描述性統(tǒng)計結果如表2所示.

表2　8個實驗組記憶和遷移后測成績的平均值和標準差(M±SD)

為了解學習者知識水平與控制類型對于學習結果的影響以及兩者之間是否存在交互作用,對于學習者的知識水平與控制類型的交互作用進行多因素方差分析,結果見表3.

表3　學習者知識水平與控制類型對于記憶和遷移成績的交互作用

注:*p< 0.05,**p< 0.01

圖1　知識水平與控制方式對于記憶成績交互作用圖Fig. 1　The correlation between prior knowledge and control forms on memory scores

圖2　知識水平與控制方式對于遷移成績交互作用圖Fig. 2　The correlation between prior knowledge and control forms on transfer scores

3　討　論

實驗結果表明，知識水平與控制類型在記憶成績方面具有顯著交互作用.進一步分析發(fā)現(xiàn)對于低知識水平的學習者來說,在4種不同類型的控制方式下,信息傳遞和表征方式控制組的記憶成績均顯著高于內容控制組.但是對于已有一定知識的學習者來說,內容控制組的記憶成績卻好于信息傳遞和表征方式控制組,雖然沒有達到顯著差別,這一結果表現(xiàn)出知識反轉效應的特征.同時,學習者知識水平與控制類型在遷移成績方面也存在顯著交互作用,已有一定知識學習者在內容控制條件下的遷移成績顯著高于無控制條件,但是低知識水平學習者在兩種條件下遷移成績并無顯著差別,從另一側面體現(xiàn)出知識反轉效應.

本實驗中信息傳遞控制采用的是選擇學習序列(sequence)這一方式,是一種超文本結構,是學習者控制的一種常用方式.已有研究認為,超文本導航能夠使得學習者根據(jù)自身對于信息的需求選擇學習的先后順序,增加學習的自由度,激發(fā)學習者學習興趣,提升學習效果.但是這些效用的發(fā)揮與學習者知識水平和導航形式有關.對于低知識水平學習者來說,線性的結構化導航更加有效,而對于已有一定知識的學習者來說,更適合采用網(wǎng)狀非線性導航[18].本實驗中,采用的是線性導航方式,導航條目比較少(僅有5個),在給予學習者一定自由度的基礎上卻不會給低知識水平學習者增加過高的認知負擔.因此,此時利用導航這一傳遞方式產(chǎn)生的學習效果比較好.但是對于已有一定知識的學習者來說,這種導航方式卻不會對學習效果起到很大的促進作用.值得注意的是,上述提及的研究在一定程度上表明,本實驗發(fā)現(xiàn)的信息傳遞控制對于低知識水平學習者的有效作用可能僅限于簡單的信息傳遞控制方式,如果是比較復雜的信息傳遞控制(如網(wǎng)狀結構導航),則會對低知識水平學習者產(chǎn)生負面影響,而有利于已有一定知識學習者的學習.對于這一問題,還有待于進一步研究證明.

在表征方式控制條件下,學習者可以選擇是否采用聲音方式來呈現(xiàn)學習信息.在這種情況下,可以實現(xiàn)多媒體學習中形式效應的要求.形式效應指出,學習者同時學習圖片和聽覺說明的學習效果要好于圖片和視覺文本結合的學習效果[19].這可以解釋低知識水平學習者在本實驗表征方式控制中產(chǎn)生較好記憶成績的原因.根據(jù)形式效應的知識反轉效應研究,形式效應對于已有一定知識學習者的影響不大,本實驗結果也是如此,已有一定知識學習者在表征方式控制下的學習成績并無明顯提高.

Saw曾經(jīng)指出,內容控制對于低知識水平學習者來說會產(chǎn)生負面影響,而對于已經(jīng)具有一定知識的學習者來說,則會產(chǎn)生較好學習效果[20].本研究結果與之相一致.內容控制方式對于低知識水平學習者來說是一種比較無效的控制方式.這是因為,在這一控制條件下,最初呈現(xiàn)給學習者的僅是少量信息,對于低知識水平學習者來說理解起來會比較困難,同時也有可能忽略部分關鍵性的解釋信息,Kopcha和Sullivan就曾指出,如果學習者控制是允許學習者忽略某些教學內容,那么很有可能會對學習結果產(chǎn)生負面影響[21].也就是說低知識水平學習者缺少足夠的能力和認知資源去應對內容控制條件,從而影響這一控制類型的有效性.Granger和Levine在其研究中也發(fā)現(xiàn),在學習復雜內容時,學習內容控制對于記憶和遷移成績起到負面影響,而在學習簡單內容時,有無內容控制的學習效果差異不大[22].實際上也說明對于低知識水平學習者來說,學習復雜內容時不適合采用內容控制方式.對于已有一定知識的學習者來說,內容控制條件下的記憶成績最高,雖然并沒有與其他3種方式產(chǎn)生顯著差異.同樣,已有一定知識的學習者在內容控制條件下的遷移成績也最高.這可能是因為在本實驗中,采用部分-整體內容呈現(xiàn)方式,學習者可以根據(jù)具體情況減少自己認為不重要或者已經(jīng)理解內容的加工,從而可以有更多時間用來學習不熟悉或者更為重要的學習內容.此外,部分內容呈現(xiàn)使得學習者在缺少更為詳細信息的基礎上去理解學習材料,必然要進行深度加工,在此基礎上選擇查看更為具體的學習內容是對個人已經(jīng)形成理解或驗證、或解釋、或對比的認知行為,會促進學習者的深層理解,從而產(chǎn)生更高的遷移成績.

在本研究中,對于低知識水平學習者在4種控制方式下并未發(fā)現(xiàn)其在遷移成績方面的差異.這可能是因為本實驗選擇的學習內容為計算機網(wǎng)絡知識,相對而言低知識水平學習者更少接觸這類知識,其中某些專業(yè)術語被試可能從來沒有接觸過,而且內容本身也比較抽象枯燥,因此被試很難在短時間內對原理有較好的理解和內化,最終表現(xiàn)為在遷移水平上未有明顯差別.

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Expertise Reversal Effect of Leaner Control in Multimedia Learning

ZHAO Liying, LIN Lu

(College of Education and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Both learners’ prior knowledge and control forms may have some influences on the effectiveness of learner control. Two groups of learners with different prior knowledge use four different forms of learner control to study respectively, and then have a memory and transfer test. The results show that the learning performances under different learner control forms are influenced by learners’ prior knowledge, that is expertise reversal effect. Information delivery and representational forms have positive effect on memory test for novice learners, while content control can promote transfer performance of learners with higher levels of knowledge.

multimedia learning; learner control; expertise reversal effect

2016-03-13

教育部人文社科青年基金項目(11YJCZH246);2015年度浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃項目.

趙立影(1978—),女,副教授,博士,主要從事多媒體學習研究.E-mail:zly@zjut.edu.cn

10.3969/j.issn.1674-232X.2016.05.004

G434

A

1674-232X(2016)05-0466-06