楊九民　陳輝　楊文蝶　李妍　喻邱晨　皮忠玲

[摘? ?要] 教學視頻是否需要添加字幕是許多教學實踐者在視頻制作后期考慮的重要問題。從目前的實證研究來看，在教學視頻中呈現(xiàn)字幕能否促進視頻學習效果，字幕對學習效果的影響存在哪些邊界條件？已有研究尚未得出一致的結論。為解決上述問題，文章采用元分析方法，對44篇國內外實驗和準實驗研究文獻進行分析。主效應檢驗發(fā)現(xiàn)：在教學視頻中呈現(xiàn)字幕能夠提升學習者的保持成績（g=0.283）;然而，字幕對遷移成績（g=0.069）的促進效果不顯著。調節(jié)效應檢驗發(fā)現(xiàn)：在保持成績上，教學視頻中字幕的效果受到字幕類型、字幕語言類型、視頻類型和視頻時長的調節(jié)影響。具體而言，關鍵詞字幕、關鍵詞凸顯字幕顯著優(yōu)于全字幕，漢語字幕顯著優(yōu)于英語字幕，教師與PPT結合式視頻和課堂實錄式視頻的字幕效果顯著優(yōu)于動畫式視頻，中等時長視頻的字幕效果顯著優(yōu)于長時長視頻。在遷移成績上，字幕的效果受到字幕語言類型、視頻類型、知識類型和視頻時長的調節(jié)影響。具體而言，漢語字幕、課堂實錄式視頻、陳述性知識、中等時長視頻條件下的字幕效果顯著優(yōu)于英語字幕、動畫式視頻、程序性知識、短時長視頻。研究對教學實踐有如下啟示：教師在設計教學視頻時，需綜合考慮視頻類型、知識類型、視頻時長等因素，建議添加關鍵詞字幕或關鍵詞凸顯字幕，以提升視頻教學質量。

[關鍵詞] 教學視頻; 字幕; 字幕類型; 學習效果; 元分析

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 楊九民（1969—），男，湖北棗陽人。教授，博士，主要從事教學設計、教師教育研究。E-mail：yjm@ccnu.edu.cn。

一、引? ?言

《中國教育現(xiàn)代化2035》指出，“建立數字教育資源共建共享機制是加快信息化時代教育變革的重要途經”[1]。由此可見，優(yōu)質數字教育資源的建設與共享，是推進教育公平、實現(xiàn)全民教育和個性化學習的重要環(huán)節(jié)。近年來，隨著在線教育的飛速發(fā)展，精品視頻公開課、MOOC、微課等數字教育資源吸引了大量學習者，因其多通道的信息呈現(xiàn)形式，逐漸成為廣大學習者首選的學習資源[2]。而這些數字教育資源的核心是教學視頻。

教學視頻是指通過教學設計與技術制作的，能傳遞知識、供學習者學習的視頻資源[3]。作為一種多媒體教學資源，教學視頻通過呈現(xiàn)視覺畫面與教師解說語音來促進學習[4]。楊九民等對國內外知名開放課程平臺中的218門課程樣本的教學視頻進行系統(tǒng)分析，總結出錄屏式、交互式、教師與PPT結合式、課堂實錄式、研討式和動畫式六種呈現(xiàn)形式的教學視頻[5]。并且，絕大多數的教學視頻都在視頻畫面的底端呈現(xiàn)了字幕。

字幕是指影視作品中語音的文本形式，一般出現(xiàn)在視頻下方[6]。教學視頻中的字幕按照其呈現(xiàn)形式大致可分為三種類型：全字幕、關鍵詞字幕（概要字幕）和關鍵詞凸顯字幕[7]。全字幕是指與教師解說語音同步出現(xiàn)的、內容上完全一致的文本[8]。關鍵詞字幕是指從教師解說語音中選取的、具有引導作用的關鍵詞語[8]。例如：假設教師的解說語音為“涼爽潮濕的空氣從暖流層經過，最終變熱”，那么此時的關鍵詞字幕可以是“潮濕的空氣變熱”[9]。關鍵詞凸顯字幕是全字幕與關鍵詞字幕的結合形式，是指在全字幕的基礎上，將其中的關鍵詞語通過加粗、高亮等線索形式凸顯出來[7]。教育部下發(fā)的《精品視頻公開課拍攝制作技術標準》中規(guī)定，交付視頻文件時需要附上與教師解說語音同步的全字幕[10]。因此，字幕是教學視頻的重要組成部分。然而，為視頻添加字幕需要耗費較高的時間成本，制作字幕耗費的時間一般是視頻時長的4.5～6倍[6]。所以，許多教學實踐者在開發(fā)視頻資源時，都會對“教學視頻是否需要添加字幕”存在疑慮。

為解決這一疑慮，許多實證研究致力于探究“在教學視頻中呈現(xiàn)字幕能否促進學習者的視頻學習效果？”等問題。然而，以往研究在“呈現(xiàn)字幕能否促進視頻學習效果”這一問題上并未取得一致的研究結果[11-15]。部分研究者認為教學視頻中的字幕能夠促進學習[8，13，15]。例如：一項眼動研究發(fā)現(xiàn)，相比無字幕的視頻，全字幕視頻促進了學習者對學習內容的關注與信息加工，從而提升了學習效果，表現(xiàn)出更高的保持成績和遷移成績[15]。但是，也有研究發(fā)現(xiàn)在教學視頻中添加字幕不利于學習[12，14，16]。例如：Mayer等的研究發(fā)現(xiàn)，在動畫式教學視頻中添加全字幕阻礙了學習效果的提升[14]。基于此，提出了多媒體學習的“冗余原則”，認為教學視頻采用“動畫+解說語音+字幕”形式呈現(xiàn)給學習者時，由于解說語音與字幕在內容上冗余重復，相比“動畫+解說語音”形式，將弱化學習效果[17]。

因此，教學視頻中的字幕能夠促進學習效果存在一定的邊界條件，即只有在特定的條件下，呈現(xiàn)字幕才能有效地促進視頻學習?；诖?，本研究采用元分析方法，系統(tǒng)性地分析教學視頻中的字幕對學習效果的影響，并探究字幕發(fā)揮作用的邊界條件，以期為未來教學視頻的設計與開發(fā)實踐提供參考建議。

二、文獻綜述及問題的提出

（一）文獻綜述

關于字幕影響視頻學習效果的內在機制，不同理論的解釋各不相同。有的理論認為字幕會抑制學習效果，而有的理論認為字幕會促進學習效果。為梳理各理論之間的關系，本研究嘗試構建字幕影響視頻學習效果的理論結構圖進行說明，如圖1所示。

根據雙編碼理論，人的工作記憶由聽覺通道和視覺通道這兩個信息加工通道組成，分別用于處理和存儲言語信息和視覺信息，這兩個通道的存儲容量都是有限度的[18]。在觀看教學視頻時，學習者需要同時處理視頻的畫面信息和解說語音信息，前者進入視覺通道，后者進入聽覺通道。若添加字幕，字幕將影響學習者視覺通道與聽覺通道的認知負荷。一方面，字幕信息進入視覺通道后，將分散學習者對視頻的畫面信息的注意力，與其競爭視覺通道的認知資源，加重視覺通道的認知負荷，即出現(xiàn)“冗余效應”，從而抑制學習效果[9]。另一方面，字幕作為視覺信息可以和解說語音信息互為補充，提升學習者對語音信息的認知加工速度，從而減輕聽覺通道的認知負荷，即出現(xiàn)“冗余反轉效應”，從而促進學習效果[19]。因此，字幕能否促進視頻學習效果，需要綜合考慮字幕對學習者視覺通道與聽覺通道認知負荷的影響，其關鍵在于添加、呈現(xiàn)字幕是否會導致學習者的認知負荷超載。

添加字幕是否會導致學習者的認知負荷超載，進而對學習效果造成不同的影響，這與一些邊界條件有關。已有研究從字幕類型[20-21]、字幕是否為母語字幕[14，17，22]、視頻類型[12，23]、知識類型[24-25]、學習步調[26-27]等角度開展比較研究，試圖探究字幕促進學習效果的邊界條件?；诖耍狙芯繉⑸鲜鑫鍌€變量納入調節(jié)變量。

由于本研究納入了中文與英文文獻，因此，將字幕語言類型作為調節(jié)變量，探究在不同的語言情境下字幕對學習效果的影響是否存在差異。此外，在視頻學習時，教學視頻的時長對學習者的認知負荷具有重要影響[28]。值得注意的是，目前大部分字幕實證研究在實驗室環(huán)境中開展，少部分在教室環(huán)境中開展。實驗室環(huán)境下的研究結論能否推廣到真實的學習環(huán)境，也是研究者關注的重要問題。因此，視頻時長、學習環(huán)境也被納入調節(jié)變量。

（二）問題的提出

基于文獻綜述，提出以下兩個研究問題：（1）在教學視頻中呈現(xiàn)字幕能否促進學習者的學習效果？（2）字幕對視頻學習效果的影響存在哪些邊界條件？基于上述對以往字幕研究的探討，本研究以字幕為自變量，以學習效果（保持成績和遷移成績）為因變量，以字幕特征（字幕類型、字幕語言類型、字幕是否為母語字幕）、教學視頻特征（視頻類型、知識類型、視頻時長）和學習情境特征（學習步調、學習環(huán)境）為調節(jié)變量，探究字幕對學習效果的影響及其邊界條件，研究變量的關系如圖2所示。

根據研究變量的關系和兩個研究問題，本研究的假設為：

H1：相比無字幕，呈現(xiàn)字幕的教學視頻能夠提升學習者的學習效果，即呈現(xiàn)字幕能夠提升學習者的保持成績（H1a）和遷移成績（H1b）。

H2：字幕對學習效果的影響受到字幕類型、字幕語言類型、字幕是否為母語字幕、視頻類型、知識類型、視頻時長、學習步調、學習環(huán)境的調節(jié)影響。

三、研究方法與過程

（一）文獻檢索與篩選

研究采用中文和英文檢索方式，采用關鍵詞組合（字幕+冗余）×（視頻+多媒體學習）搜索中文數據庫;采用關鍵詞組合（subtitle OR caption OR on-screen text OR redundan*）AND（video OR multimedia learning OR multimedia presentation）搜索英文數據庫。其中，英文數據庫采用Web of Science、EBSCO host、Science Direct等，中文數據庫采用中國知網。同時，通過文獻回溯法進行補查。文獻檢索時間范圍為2001年1月至2021年8月。

在本元分析中，文獻篩選采用如下的標準：（1）文獻必須是與字幕、視頻學習相關的實驗或準實驗研究;（2）文獻采用的學習材料為視頻材料，剔除未采用視頻作為學習材料的文獻;（3）文獻需要設置字幕實驗組和無字幕對照組，剔除未設置無字幕對照組的文獻;（4）文獻中需要報告樣本量、均值、標準差等可以計算效應量的必要數據;（5）文獻需要將學習者在視頻學習后的保持成績（Retention）或遷移成績（Transfer）作為結果變量;（6）排除會議、書籍等來源的文獻，僅納入經過同行評審的期刊文獻和碩博士論文。值得注意的是，一部分字幕研究聚焦于外語影視材料或影視剪輯片段中的字幕對二語學習者的詞匯附帶習得和聽力內容理解的影響，由于此類研究中的視頻材料不屬于本研究中“教學視頻”的范疇，因此，通過閱讀全文后將此類研究排除在外。文獻篩選流程如圖3所示。根據上述六項篩選標準，最終獲得44篇文獻（中文10篇，英文34篇）進行元分析。

（二）文獻編碼

對納入元分析的文獻編碼條目如下：文獻作者及出版年份、樣本量、字幕類型、視頻類型等。字幕類型編碼方面，分為全字幕、關鍵詞字幕和關鍵詞凸顯字幕。字幕語言類型編碼方面，分為漢語字幕和英語字幕。視頻類型編碼方面，由于納入的字幕研究并未涉及研討式和交互式的教學視頻，故分為教師與PPT結合式、錄屏式、動畫式和課堂實錄式四種類別[5]。此外，由于少量研究采取了教育紀錄片作為學習材料，所以在本研究中增加紀錄片式的視頻類型。對于知識類型，編碼為陳述性知識和程序性知識。陳述性知識是指事實類知識，主要說明事物的特征、規(guī)律、原理等;程序性知識是指如何完成某一任務的知識，常帶有先后順序和操作步驟[24]。視頻時長編碼方面，參考王福興等元分析中的編碼方式[29]，分為短時長（時長小于5分鐘）、中等時長（5～10分鐘）和長時長（大于10分鐘）。學習步調編碼方面，分為自定步調和系統(tǒng)步調。自定步調是指在視頻學習時，學習者能夠自主操控視頻的暫停、回放等;系統(tǒng)步調是指視頻由多媒體播放系統(tǒng)控制[26]。學習環(huán)境編碼方面，分為實驗室環(huán)境和教室環(huán)境。為保證編碼的有效性，兩位研究人員背對背獨立對44篇文獻進行編碼后對比，發(fā)現(xiàn)二者的編碼結果并無明顯差異。

（三）效應量生成

元分析采用R.4.0.4統(tǒng)計軟件進行效應量的計算與數據可視化。由于元分析納入的研究數量較少，因此，采用Hedges's g作為標準化的效應量。用于生成每個研究的效應量的數據包括字幕實驗組和無字幕對照組的樣本量、后測成績（保持成績或遷移成績）的均值和標準差。在效應量的計算過程中，若納入的文獻中涉及本元分析的調節(jié)變量，則該文獻將生成多個效應量[30]。例如：一篇文獻報告了全字幕和關鍵詞字幕兩種字幕類型與無字幕組的對比數據，則生成兩個效應量。對于保持成績和遷移成績，分別生成了64個和43個獨立效應量。

四、研究結果

（一）主效應檢驗

鑒于元分析納入的文獻在研究情境、教學視頻等諸多方面有差別，所以采用隨機效應模型進行主效應檢驗更為合適。主效應檢驗結果顯示，字幕對保持成績和遷移成績的促進效果存在差異。對于保持成績，字幕的平均效應量顯著（g=0.283，p<0.05），即在教學視頻中呈現(xiàn)字幕能顯著提升學習者的保持成績。而字幕對遷移成績的提升效果不顯著。結果見表1。

（二）異質性檢驗

依次對保持成績和遷移成績進行異質性檢驗，見表2。Q檢驗結果顯示，保持成績和遷移成績的效應量均顯著異質（ps<0.001）。根據異質性檢驗的I2值，表示對于保持成績和遷移成績，總變異中86.562%和75.512%的變異是由效應量的真實差異造成的。Higgins認為，異質性檢驗的I2值大于75%為高異質性，因此，本元分析的保持成績和遷移成績的效應量均達到高異質性，說明本研究采用隨機效應模型是合理的[30]。進一步說明有必要對保持成績和遷移成績開展調節(jié)效應檢驗，以探究字幕對學習效果影響中存在哪些調節(jié)變量[31]。

（三）調節(jié)效應檢驗

為了探究字幕對學習效果（保持成績、遷移成績）的影響存在哪些邊界條件，本研究對字幕類型、視頻類型、學習步調等八個調節(jié)變量進行調節(jié)效應檢驗。

在保持成績上，字幕類型具有顯著的調節(jié)作用[Q（2）=8.179，p<0.05]，關鍵詞凸顯字幕（g=0.797，p<0.01）和關鍵詞字幕（g=0.435，p<0.001）顯著優(yōu)于全字幕（g=0.106，p>0.05）;字幕語言類型具有顯著的調節(jié)作用[Q（2）=6.839，p<0.05]，漢語字幕（g=0.484，p<0.001）顯著優(yōu)于英語字幕（g=0.028，p>0.05）;視頻時長具有顯著的調節(jié)作用[Q（2）=10.470，p<0.01]，中等時長視頻（g=0.445，p<0.001）顯著優(yōu)于長時長視頻（g=-0.121，p>0.05）。值得注意的是，視頻類型的組間異質性雖未達到顯著水平，但進行兩兩比較后發(fā)現(xiàn)，教師與PPT結合式（g=0.529，p<0.01）和課堂實錄式視頻（g=0.566，p<0.001）顯著優(yōu)于動畫式視頻（g=0.128，p>0.05），因此，視頻類型也具有顯著的調節(jié)作用。其他變量（是否為母語字幕、知識類型、學習步調、學習環(huán)境）的調節(jié)作用均不顯著。

在遷移成績上，字幕類型的組間異質性雖然顯著[Q（2）=9.687，p<0.01]，但全字幕和關鍵詞字幕之間差異不顯著[Q（1）=0.006，p>0.05]，因此，組間異質性主要來源于關鍵詞凸顯字幕與其他兩種字幕類型的差異，但考慮到關鍵詞凸顯字幕僅有兩個獨立效應量，存在一定的偶然性，不足以證明字幕類型具有顯著的調節(jié)作用;字幕語言類型具有顯著的調節(jié)作用[Q（2）=23.850，p<0.001]，漢語字幕（g=0.411，p<0.001）顯著優(yōu)于英語字幕（g=-0.223，p>0.05）;視頻時長具有顯著的調節(jié)作用[Q（2）=7.326，p<0.01]，中等時長視頻（g=0.334，p<0.01）顯著優(yōu)于短時長視頻（g=-0.100，p>0.05）;知識類型具有顯著的調節(jié)作用[Q（1）=4.11，p<0.05]，陳述性知識（g=0.206，p<0.01）顯著優(yōu)于程序性知識（g=-0.103，p>0.05）;視頻類型具有顯著的調節(jié)作用[Q（4）=11.835，p<0.05]，課堂實錄式視頻（g=0.576，p<0.001）顯著優(yōu)于動畫式視頻（g=-0.074，p>0.05）。其他變量（是否為母語字幕、學習步調、學習環(huán)境）的調節(jié)作用均不顯著。

（四）發(fā)表偏差檢驗

本研究采用三種方法，即漏斗圖、Egger線性回歸檢驗、剪補法來檢測發(fā)表偏差。

如圖4所示，剪補后的保持成績的漏斗圖存在一定的不對稱，但是絕大部分缺失的研究都分布在統(tǒng)計學顯著性區(qū)域（即圖中的深灰色、灰色和淺灰色區(qū)域），說明這部分不對稱是由其他原因而非發(fā)表偏差所導致;Egger線性回歸檢驗結果顯示，p=0.392>0.05，說明發(fā)表偏差不明顯;采用剪補法之后，保持成績的合成效應量依舊顯著。綜合來看，保持成績存在發(fā)表偏差的可能性較小。

如圖5所示，剪補后的遷移成績的漏斗圖基本對稱，初步說明發(fā)表偏差低;Egger線性回歸檢驗結果顯示，p=0.356>0.05，說明發(fā)表偏差不明顯;采用剪補法進行剪補后，遷移成績的合成效應量依舊不顯著。綜合來看，遷移測驗存在發(fā)表偏差的可能性較小。

五、討? ?論

本研究使用元分析方法對44篇相關文獻進行了定量分析。首先，分析了教學視頻中呈現(xiàn)字幕對學習效果的總體效應;其次，探究了字幕對學習效果的影響存在哪些調節(jié)變量。具體分析與討論如下：

（一）字幕對學習效果的影響

根據主效應檢驗結果，字幕對保持成績的促進作用達到顯著水平（g=0.283），支持假設H1a;然而，字幕對遷移成績的促進作用不顯著（g=0.069），不支持假設H1b。即相較無字幕，呈現(xiàn)字幕能促進學習者對知識的淺層記憶，但不能促進對知識的深層理解與遷移應用，這與以往部分研究結果一致[6，8，12]。

字幕在保持成績上的積極效應可以從自動化加工和線索效應進行解釋。第一，當字幕為母語字幕時，學習者能對字幕進行自動化加工[6]。圖式理論認為，自動化加工不會增加工作記憶中的認知負荷[32]，避免了認知負荷超載。第二，字幕可以充當視頻的“線索”。首先，字幕是對畫面內容的文本解釋。在線學習中，學習者的注意力容易分散，字幕能引導學習者及時把握講解進度[7]。其次，關鍵詞字幕能夠暗示關鍵的學習內容，降低學習者篩選視、聽覺信息的認知負荷。Wang等人的眼動研究印證了這一解釋，相較無字幕組，關鍵詞字幕組的學習者搜索信息的時間更短，在關鍵學習內容區(qū)域投入更多時間，從而促進了知識記憶[33]。

字幕對遷移成績的促進作用不顯著，可能原因如下：根據生成性學習的SOI模型，有意義的學習主要涉及三個認知階段，包括選擇相關的傳入感覺信息，在工作記憶中組織成連貫的心理表征，將其與長時記憶中的先驗知識整合起來[34];教學視頻中的字幕能引導學習者選擇相關信息，但并不能促進學習者將學習內容組織成連貫的心理表征并將其與先驗知識整合起來，而遷移測驗主要反映信息組織與整合階段的好壞。因此，字幕未能促進學習者的知識遷移[8]。

（二）字幕效果的邊界條件

根據調節(jié)效應檢驗結果，字幕效果存在一定的邊界條件。具體而言，與字幕和教學視頻相關的調節(jié)變量顯著調節(jié)字幕對學習效果的影響;而與學習情境相關的調節(jié)變量的調節(jié)作用不顯著。其中，字幕類型、字幕語言類型、視頻類型和視頻時長對保持成績具有顯著的調節(jié)作用;字幕語言類型、視頻類型、知識類型和視頻時長對遷移成績具有顯著的調節(jié)作用，部分支持假設H2。

1. 教學視頻中采用哪種類型的字幕更好？

關鍵詞凸顯字幕與關鍵詞字幕對保持成績的促進效果顯著優(yōu)于全字幕。這與以往部分研究結果一致[7，8，20]?？赡苡袃牲c原因：第一，根據線索效應[26]，關鍵詞凸顯字幕與關鍵詞字幕通過提示關鍵詞的線索形式，引導學習者關注重點學習內容，幫助其更高效地選擇和組織學習內容，從而促進知識記憶。第二，根據認知負荷理論，由于全字幕與教師解說語音的內容完全相同，學習者在視頻學習時傾向于進行文字級別的比較，以確保語音內容與字幕相匹配[20]。而這種淺層的逐字比較不能促進學習者的圖式建構，反而增加了外在認知負荷。而關鍵詞字幕與解說語音并不完全相同，當學習者意識到他們正在觀看的內容與所聽到的內容不一致時，會激發(fā)他們的動機，在更深層次上比較這兩種信息來源，進行概念匹配[8]。這一過程促進了學習者的關聯(lián)認知負荷，有利于形成更牢固的記憶圖式。

2. 在哪種語言情境下字幕對視頻學習更有效？

漢語字幕對學習效果的促進作用顯著優(yōu)于英語字幕。由于還沒有實證研究單獨比較字幕在漢語情境與英語情境下對學習效果的影響差異，本研究嘗試從句法學的角度進行解釋。漢語句子以短句和小句居多，具有塊狀性和離散性;而英語句子以復雜句和長句居多，具有勾連性和延展性[35]。由于字幕往往是以句子為單位呈現(xiàn)的。對于英語復雜句子來說，其主句和從句往往分散在前后相鄰的字幕段中，學習者需要綜合分析前后相繼出現(xiàn)的字幕才能理解整個句子意思。而漢語字幕往往是獨立的句子，學習者通過單個字幕便能理解句子意思，即漢語字幕在傳遞意思上更高效。

3. 呈現(xiàn)字幕對于非母語學習者的積極效果更好嗎？

呈現(xiàn)字幕對于非母語學習者的積極效果并未顯著優(yōu)于母語學習者，這與以往研究結果不一致[22，36]。由于本研究納入元分析的文獻中，非母語字幕的研究數目偏少，這可能影響調節(jié)效應結果的真實性。但從效應量大小來看，非母語字幕的效應量大于母語字幕，雖未達到統(tǒng)計學的顯著水平。這一結果暗示：當教學視頻面向非母語學習者時，呈現(xiàn)字幕更好。由于視頻的解說語音是轉瞬即逝的，所以對于非母語學習者來說，感知與識別語音是較為困難的，容易產生瞬時信息效應[37]，不利于學習。在這種情況下，添加字幕對于非母語學習者是有幫助的，因為字幕的呈現(xiàn)時間比語音更長，能促進對語音的識別和加工[38]。而母語學習者對解說語音的認知加工較為容易，因此，字幕的效果變差了。

4. 在哪些類型的教學視頻中更需要呈現(xiàn)字幕？

課堂實錄式、教師與PPT結合式視頻的字幕對保持測驗成績的促進效果顯著優(yōu)于動畫式視頻，這與以往部分研究結果一致[6，15，39，40]。不同類型教學視頻畫面?zhèn)鬟f信息量的大小能解釋這一結果。動畫式視頻的畫面?zhèn)鬟f的信息量較大，通過動畫來演示知識之間的關系[12]。如果再添加字幕，會導致動畫與字幕競爭認知資源，導致學習者視覺通道的認知負荷過載。而課堂實錄式和教師與PPT結合式的視頻中單個畫面能夠傳遞的教學內容信息十分有限。具體而言，在教師與PPT結合式視頻中，畫面大部分呈現(xiàn)的是教師形象，包括教師手勢、表情等[6]。在課堂實錄式視頻中，教學內容、教師、學生與教室環(huán)境輪流呈現(xiàn)[15]。因此，添加字幕并未超出學習者的總認知負荷容量。

5. 字幕對學習哪種知識類型更有效？

字幕對促進陳述性知識視頻的學習更有效，這與王雪等人[25]的研究結果一致。由于陳述性知識以概念、事實為主，元素間交互性低[26]，學習者傾向于從字幕中獲取信息，此時字幕與畫面內容互為補充，能夠促進學習;而程序性知識以操作為主，元素間交互性高，學習者傾向于關注畫面中知識之間的連貫性與交互關系，而非字幕。由于分散注意力效應，字幕會干擾學習者對畫面的注意，可能導致其錯過關鍵的程序步驟演示，無法形成連貫的心理表征，從而不利于學習[25]。

6. 字幕對哪種時長的教學視頻的學習更有效？

字幕對中等時長（5～10分鐘）視頻的學習最有效。當視頻時長在10分鐘以內時，隨著時長的增加，學習者的認知負荷逐漸增加，但加工視頻產生的總認知負荷還未超過學習者的最大認知負荷。此時學習者有空余的認知資源用于精細化加工字幕。字幕可以減輕學習者聽覺通道的認知負荷，從而促進學習。當視頻時長大于10分鐘時，加工視頻的總認知負荷已經達到學習者的最大認知負荷。此時學習者沒有多余的認知資源用于精細化加工字幕。由于字幕與語音信息在內容上是冗余重復的，將導致學習者的認知負荷超載，進而不利于學習[17]。

7. 不同的學習步調下字幕的效果相同嗎？

學習步調對字幕效果的調節(jié)作用不顯著。但從效應量大小來看，在自定步調下字幕對視頻學習效果的促進作用更大，雖未達到統(tǒng)計學的顯著水平，這與Schüler等人[27]的研究結果一致。研究指出，采用系統(tǒng)步調進行多媒體學習將使學習者處于較高的認知負荷[41]，此時，呈現(xiàn)字幕會進一步增加視覺通道的認知負荷，從而不利于學習。而當學習者處于自定步調時，可以暫停、回放視頻，此時學習者的認知負荷較小，呈現(xiàn)字幕不會使學習者認知負荷超載。從實際學習來看，學習者利用教學視頻進行學習時以自定步調居多，所以建議在視頻中適當呈現(xiàn)字幕，更有利于學習者的自主學習。

8. 不同的學習環(huán)境下字幕的效果相同嗎？

學習環(huán)境對字幕效果的調節(jié)作用不顯著。但從效應量大小來看，對于保持成績，實驗室環(huán)境下字幕的效果更好;而對于遷移成績，教室環(huán)境下字幕的效果更好?？赡艿脑蚴牵趯嶒炇噎h(huán)境下學習者的焦慮程度更高，注意力更加集中，字幕對知識的短時記憶效果更好;而在教室環(huán)境下學習者的焦慮程度偏低，字幕更好地促進了知識遷移。因此，在不同的學習環(huán)境下，如果學習者能夠根據當前的學習狀態(tài)，自行調整字幕是否呈現(xiàn)，將更有利于字幕發(fā)揮其學習效益。

六、總結與展望

研究得出如下結論：（1）在教學視頻中呈現(xiàn)字幕促進了學習者對知識的記憶效果，即呈現(xiàn)字幕提升了學習者的保持成績。（2）字幕對遷移成績的影響不顯著。（3）字幕對學習效果的促進作用受到字幕類型、字幕語言類型、視頻類型、知識類型和視頻時長等因素的調節(jié)影響。

基于研究結論，本研究提出以下六條教學視頻的字幕設計建議：（1）為教學視頻添加字幕時，建議采用關鍵詞字幕或關鍵詞凸顯字幕。（2）相較于英語字幕，更建議在教學視頻中添加漢語字幕。（3）若教學視頻的受眾為非母語的學習者，建議添加字幕幫助學習者更好地理解視頻的解說語音。（4）對于教師與PPT結合式教學視頻和課堂實錄式教學視頻，建議添加字幕;而對于動畫式教學視頻，不建議添加字幕。（5）對于陳述性知識的教學視頻，建議添加字幕。（6）對于5～10分鐘的教學視頻，建議添加字幕。

本研究的局限如下：（1）調節(jié)效應檢驗中部分變量（如關鍵詞凸顯字幕）的獨立效應量偏少，可能影響調節(jié)效應結果的真實性;（2）鑒于少有字幕研究關注到字幕的屬性（如字幕大小、位置、長短、是否與解說語音同步等），以及學習者的先驗知識水平、字幕偏好等個體特征，因此，本研究未能將這些變量納入元分析的調節(jié)變量，探討它們是否會對字幕之于視頻學習效果的影響產生調節(jié)作用。

后續(xù)的字幕研究可以考慮從以下幾個方面深入開展：（1）目前字幕的實證研究的對象集中于大學生，對于K-12及中老年學習者的影響的研究很少。隨著教學視頻在各個學段、年齡的普及，未來可以針對以上群體開展字幕設計的實證研究。（2）豐富教學視頻中字幕的交互形式。目前研究中的字幕大多以靜態(tài)形式呈現(xiàn)在視頻畫面的底部，學習者無法控制字幕是否呈現(xiàn)、如何呈現(xiàn)。未來可以考慮線索型字幕、學習者自主控制字幕等多種交互形式，甚至可以考慮讓學習者采用想象生成字幕、補全字幕關鍵詞等學習策略，充分發(fā)揮字幕對學習效果的潛在優(yōu)勢。（3）采用眼動技術考察不同類型字幕在不同視頻材料中的注意機制，探究字幕對視頻學習的認知神經證據。（4）盡管本研究未發(fā)現(xiàn)字幕是否為母語字幕、學習步調、學習環(huán)境對字幕效果的顯著調節(jié)作用，未來研究可以從其他角度改進實驗，對這些變量進行深入挖掘。（5）推廣字幕的教育應用場景。隨著新興技術的普及，在虛擬學習環(huán)境、游戲化學習環(huán)境中，字幕等屏幕文本應該如何設計與呈現(xiàn)以充分發(fā)揮其教學作用，值得深入研究。

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How to Design Subtitles in Instructional Videos？—A Meta-analysis Based on 44 Experimental and Quasi-experimental Research Literatures from 2000 to 2021

YANG Jiumin1，? CHEN Hui1，? YANG Wendie1，? LI Yan1，? YU Qiuchen1，? PI Zhongling2

（1.Faculty of Artificial Intelligence in Education， Central China Normal University， Wuhan Hubei 430079;

2.Ministry of Education Key Laboratory of Modern Teaching Technology， Shaanxi Normal University，

Xi'an Shaanxi 710062）

[Abstract] Whether to add subtitles to instructional videos has always been an important issue for many teachers when designing and producing instructional videos. From the current empirical studies， can subtitles in instructional videos promote video learning performance？ What are the boundary conditions for the effect of subtitles on learning effectiveness？ No consistent conclusions have been drawn from the existing studies. To address these questions， this paper uses a meta-analytic approach to analyze 44 domestic and international experimental and quasi-experimental research literatures. The main effect test finds that presenting subtitles in instructional videos could enhance learners' retention performance （g=0.283）. However， subtitles have no significant effect on promoting transfer performance （g=0.069）. The moderating effect test finds that the effect of subtitles in instructional videos is moderated by subtitle type， subtitle language type， video type and video duration in terms of retention performance. Specifically， keyword subtitles and keyword highlighting subtitles are significantly better than full subtitles， Chinese subtitles are significantly better than English subtitles. The subtitle effect of teacher-PPT combined videos and classroom recording videos is significantly better than that of animation videos. The subtitle effect of medium duration video is significantly better than that of long duration video. In terms of transfer performance， the effect of subtitling is moderated by subtitle language type， video type， knowledge type， and video duration. Specifically， the effect of Chinese subtitles， classroom-recorded video， declarative knowledge， medium-length video is significantly better than English subtitles， animation video， procedural knowledge， and short-length video. The study has the following implications for teaching practice： when designing instructional videos， teachers need to consider video type， knowledge type， and video duration， and suggest adding keyword subtitles or keyword highlighting subtitles to improve video teaching quality.

[Keywords] Instructional Video; Subtitle; Subtitle Type; Learning Performance; Meta-analysis

基金項目：2018年度國家自然科學基金面上項目“社會性交互對視頻課程教與學影響的認知神經機制與應用研究”（項目編號：61877024）;2021年度教育部產學合作協(xié)同育人項目“智慧教學環(huán)境下的師范生教學能力培養(yǎng)實驗教學體系研究”（項目編號：202101202009）