多媒体学习中学习者控制的专长反转效应

赵立影, 林　璐

(浙江工业大学教育科学与技术学院,浙江 杭州 310014)



多媒体学习中学习者控制的专长反转效应

赵立影, 林璐

(浙江工业大学教育科学与技术学院,浙江 杭州 310014)

多媒体学习中的学习者控制是否会对学习效果产生积极影响似乎受到学习者的知识水平和学习者控制类型的影响.两组不同知识水平的学习者分别采用4种不同学习者控制类型进行学习,并对学习之后的记忆和迁移成绩进行测量.实验结果表明,不同学习者控制类型条件下的学习效果受到学习者知识水平的影响,即存在知识反转效应.信息传递和表征方式控制对于低知识水平学习者来说,能够提高其记忆成绩.内容控制作为一种高水平控制方式,对已有一定知识的学习者来说,会促进迁移成绩的改善.

多媒体学习;学习者控制;专长反转效应

0　引　言

在多媒体学习环境中,学习者控制(learner control)是指学习者可以根据个人的需要和偏好选择自己的学习活动,与系统控制(system control)对应[1],是学习者与多媒体学习环境进行交互的主要形式.虽然已有部分研究证明学习者控制对于学习效果的积极作用[2-3],但是也有研究发现学习者控制的负面影响[4-5].Carolan等人对45篇学习者控制研究文献进行元分析发现,学习者控制的平均效应大小近乎等于零(g=0.02),表明学习者控制对于学习效果无明显作用.在这45篇研究中,10篇研究支持采用更多学习者控制,10篇研究建议采用较少或者无学习者控制方式,而其它25篇研究认为有无学习者控制对于学习者的学习效果无显著影响[6].Katz和Assor在研究中指出要使选择产生效果,一个关键因素是选择权要与学习者的特征相匹配[7].这一条件可以分别指向对于学习者控制类型差异的关注和学习者个体特征的关注,这两个因素实际上也是学习者控制对于学习效果产生影响的中间因素,在一定程度上可以说明当前学习者控制研究结果出现不一致的原因.

虽然不同研究和实践中均使用学习者控制这一术语,但是使用的学习者控制类型却有所差异,主要分为3种不同的学习者控制方式:信息传递(information delivery)控制、表征方式(representational forms)控制和内容(content)控制[8].信息传递控制包括自定步调(pacing)和序列(sequencing).表征方式控制是指学习者可以选择学习内容的不同表征形式,如静态或动态表征,是否呈现视觉线索等.内容控制是指学习者可以选择要学习的内容,呈现信息量的多少.不同的控制类型提供给学习者的选择机会以及对他们的要求会有所差异,例如表征方式控制主要可以适应学习者的不同学习风格,对于学习者的要求要低于内容控制,信息传递控制的难度也低于内容控制.因此,不同控制类型会对学习者的学习动机和学习效果产生不同的影响.例如,目前多数研究均认为信息传递进度控制和学习序列控制是比较有效的学习者控制方式,能够降低学习者学习过程中的认知负荷水平,促进学习效果的改善[9].但对于内容控制这一学习者控制方式,部分研究认为内容控制会产生较高的认知加工需要[10],可能会造成学习者的认知超载[11],对于学习结果产生负面影响.

除不同学习者控制类型会对学习效果产生影响之外,学习者特征也是非常重要的一个影响因素.已有研究发现学习者控制似乎只适合某些具有特定特征的学习者,例如具有较高先前知识[12],更好自我调节能力[13],对待学习具有更加积极态度等[14].在诸多特征中,学习者的先前知识是一项关键特征.Kalyuga等人在研究中发现,多媒体学习呈现方式有效与否与学习者的知识水平密切相关[15].原本适应低知识水平学习者的呈现方式,随着学习者知识水平的提高,会逐渐失去其效用,有时甚至会产生负面效果,这种现象被称之为专长反转效应(Expertise Reversal Effect).超媒体是学习者控制中内容控制的一种主要方式.Chen等研究者对于学习者已有知识水平和超媒体有效性之间关系的研究综述发现,对于低知识水平学习者来说,超媒体非线性结构在提供给学习者自主选择学习内容的同时也对其造成过高的认知负荷,从而产生更多负面作用.学习者只有在具有足够的预备知识前提下才适合采取复杂的超媒体学习方式,而对于低水平的学习者,应直接采用系统控制[16].这一研究结果意味着只有已经具有一定知识的学习者才适合采用复杂的学习内容控制.从已有部分研究结果来看,多媒体学习中的学习者控制似乎存在着专长反转效应.

1　方　法

1.1实验设计

本实验采用2(知识水平:低知识水平、已有一定知识)×4(控制类型:无控制、信息传递控制、表征方式控制、学习内容控制)的被试间设计.因变量为记忆和迁移成绩.

1.2被试

选取浙江工业大学本科生160人,分别来自教育技术学、计算机科学与技术、机械工程及自动化教育、电气工程及自动化教育、应用心理学5个专业,年龄在18-22岁之间,其中男生95名,女生65名.其中教育技术学和计算机科学与技术专业学生共80人,他们在之前的专业课程中对于学习材料有过一定的接触,因此可作为已有一定知识的被试,机械工程及自动化教育、电气工程及自动化教育和应用心理学专业的学生共80人,对于本实验学习内容之前没有学习过,作为低知识水平者.

1.3实验材料

1.3.1学习材料

学习材料采用网页形式呈现,主要内容是关于计算机网络的基础知识,包括IP地址、路由器、网络地址转换、域名系统和家庭网络5个内容,分为5个页面.页面主体内容采用文字与图片形式呈现.学习材料根据控制方式的差异分为4个版本:无学习者控制、表征方式控制、信息传递控制和学习内容控制.无控制条件作为实验的控制组,在这一版本中,学习者顺序学习5个页面,页面呈现完整的学习内容,在完成一个页面学习之后,学习者可以通过屏幕下方的控制按钮进入下一页面的学习.在表征方式控制中,页面屏幕文字下方设有声音播放控制按钮,当点击这一按钮时,会出现相应的声音解说,解说内容与文本部分相同.信息传递控制学习材料采用序列控制方式,设置为多媒体学习中经常采用的导航条控制,页面上方设有5个学习内容的导航热区,学习者可以利用导航选择学习顺序.根据已有研究中对于学习内容控制方式的设置,主要有两种方式:缩减(full-minus)控制和扩充(lean-plus)控制[17].缩减控制方式中,最初呈现给学习者是完整的学习内容,但学习者可以选择忽略或者跳过某些内容.扩充控制是指最初提供给学习者的内容比较简单,但是学习者能够增加或者选择新的学习内容.在本实验中,采用扩充内容控制方式,最初只呈现学习内容的文字部分,对于学习内容的图片解释采用超链接方式隐藏起来,只有当学习者点击超链接时,图片才会显现,此时呈现的是完整学习内容.

1.3.2测试材料

通过实验研究了脉宽为2.5 ms的单脉冲毫秒激光对铝靶材打孔过程中的熔融物喷溅情况。实验结果表明：随着激光能量的增加，喷溅物的速度持续增加，随后又趋于稳定。当激光能量为7.5 J时，气化及喷溅现象在1.38 ms即截止。当激光能量为46.2 J时，熔融物喷溅速度达到约12.6 m/s。进一步的模拟计算得到的喷溅速率在数值上与实验结果比较一致，在变化趋势上略有差异，考虑到实验误差与理想的计算模型所带来的实验误差，实验结果与模拟计算结果总体是相符的。研究结果对毫秒激光打孔过程中熔融物喷溅迁移现象提供理论依据，有助于激光打

测试材料包括先前知识测验、记忆和迁移后测题目.先前知识测验主要目的是考查学习者的初始知识情况.题目是关于计算机网络基本知识的填空题,如IP地址有几位；宽带路由器通过协议从电信运营商处获取IP地址等网络配置信息.这些题目也是之前学习的知识.前测一共有16个题目,每个题目计1分,共16分.

后测题目分为两个部分:记忆测试和迁移测试.记忆测试与前测题目相同,但题目顺序进行重新编排.迁移测试考查学习者对之前学习内容的理解以及分析问题的能力,共7个题目,包括4个填空题和3个问答题,题目如IP地址1为10.10.1.2,子网掩码为255.255.0.0, IP地址2为10.10.2.1,子网掩码为255.255.0.0,则两台主机处于是否处于同一子网？请说明理由.迁移测试题总分为10分.

学习材料的呈现在计算机上完成,前测、后测采用纸质材料呈现.

1.4实验程序

实验在计算机机房进行.每次同时进行实验人数为40人.被试可以随机选择可用的电脑,每个被试一台,带有一副耳机.在正式开始实验前,主试向被试宣读指导语,说明实验程序和基本要求,告诉他们将要学习一份关于计算机网络的学习材料,学习结束后需要回答问题,因此需要认真学习并仔细作答.在确定所有被试明确实验基本要求之后,发放纸质前测问卷,测试学习者的初始知识水平.在全体被试均完成前测之后,才要求被试进入学习阶段,学习时间限定为10 min.学习完成之后要求被试关掉运行程序,主试发放测试问卷,进行记忆和迁移测试,后测完成时间约为15 min,整个实验进行的时间约为35～40 min.数据采用SPSSl9.0进行统计分析与处理.

2　结　果

参与实验的160名被试,已有一定知识组共80人,低知识水平组80人,由于每一位学生随机学习某一控制类型内容,最终形成8个实验组,每组均有被试20人.8个实验组前测成绩的描述统计结果如表1所示.

表1　8个实验组的前测成绩的平均值(M)和标准差(SD)

对两种知识水平学习者的前测成绩进行独立样本T检验,t(158)=36.74,p<0.01,Cohen’sd=5.82,说明两组学习者的知识水平具有极其显著差异.对于低知识水平学习者4种控制类型被试的前测成绩进行单因素方差分析,F(3,76)=0.02,p> 0.05,表明在低知识水平学习者中,4种控制类型的被试前测成绩无显著差异.同样,对于已有一定知识学习者在4种实验条件下被试前测成绩进行单因素方差分析,F(3,76)=0.63,p> 0.05,表明已有一定知识学习者在4种实验条件下的前测成绩也无显著差异.

不同知识水平的学习者在4种实验条件下的记忆和迁移后测成绩描述性统计结果如表2所示.

表2　8个实验组记忆和迁移后测成绩的平均值和标准差(M±SD)

为了解学习者知识水平与控制类型对于学习结果的影响以及两者之间是否存在交互作用,对于学习者的知识水平与控制类型的交互作用进行多因素方差分析,结果见表3.

表3　学习者知识水平与控制类型对于记忆和迁移成绩的交互作用

注:*p< 0.05,**p< 0.01

图1　知识水平与控制方式对于记忆成绩交互作用图Fig. 1　The correlation between prior knowledge and control forms on memory scores

图2　知识水平与控制方式对于迁移成绩交互作用图Fig. 2　The correlation between prior knowledge and control forms on transfer scores

3　讨　论

实验结果表明，知识水平与控制类型在记忆成绩方面具有显著交互作用.进一步分析发现对于低知识水平的学习者来说,在4种不同类型的控制方式下,信息传递和表征方式控制组的记忆成绩均显著高于内容控制组.但是对于已有一定知识的学习者来说,内容控制组的记忆成绩却好于信息传递和表征方式控制组,虽然没有达到显著差别,这一结果表现出知识反转效应的特征.同时,学习者知识水平与控制类型在迁移成绩方面也存在显著交互作用,已有一定知识学习者在内容控制条件下的迁移成绩显著高于无控制条件,但是低知识水平学习者在两种条件下迁移成绩并无显著差别,从另一侧面体现出知识反转效应.

本实验中信息传递控制采用的是选择学习序列(sequence)这一方式,是一种超文本结构,是学习者控制的一种常用方式.已有研究认为,超文本导航能够使得学习者根据自身对于信息的需求选择学习的先后顺序,增加学习的自由度,激发学习者学习兴趣,提升学习效果.但是这些效用的发挥与学习者知识水平和导航形式有关.对于低知识水平学习者来说,线性的结构化导航更加有效,而对于已有一定知识的学习者来说,更适合采用网状非线性导航[18].本实验中,采用的是线性导航方式,导航条目比较少(仅有5个),在给予学习者一定自由度的基础上却不会给低知识水平学习者增加过高的认知负担.因此,此时利用导航这一传递方式产生的学习效果比较好.但是对于已有一定知识的学习者来说,这种导航方式却不会对学习效果起到很大的促进作用.值得注意的是,上述提及的研究在一定程度上表明,本实验发现的信息传递控制对于低知识水平学习者的有效作用可能仅限于简单的信息传递控制方式,如果是比较复杂的信息传递控制(如网状结构导航),则会对低知识水平学习者产生负面影响,而有利于已有一定知识学习者的学习.对于这一问题,还有待于进一步研究证明.

在表征方式控制条件下,学习者可以选择是否采用声音方式来呈现学习信息.在这种情况下,可以实现多媒体学习中形式效应的要求.形式效应指出,学习者同时学习图片和听觉说明的学习效果要好于图片和视觉文本结合的学习效果[19].这可以解释低知识水平学习者在本实验表征方式控制中产生较好记忆成绩的原因.根据形式效应的知识反转效应研究,形式效应对于已有一定知识学习者的影响不大,本实验结果也是如此,已有一定知识学习者在表征方式控制下的学习成绩并无明显提高.

Saw曾经指出,内容控制对于低知识水平学习者来说会产生负面影响,而对于已经具有一定知识的学习者来说,则会产生较好学习效果[20].本研究结果与之相一致.内容控制方式对于低知识水平学习者来说是一种比较无效的控制方式.这是因为,在这一控制条件下,最初呈现给学习者的仅是少量信息,对于低知识水平学习者来说理解起来会比较困难,同时也有可能忽略部分关键性的解释信息,Kopcha和Sullivan就曾指出,如果学习者控制是允许学习者忽略某些教学内容,那么很有可能会对学习结果产生负面影响[21].也就是说低知识水平学习者缺少足够的能力和认知资源去应对内容控制条件,从而影响这一控制类型的有效性.Granger和Levine在其研究中也发现,在学习复杂内容时,学习内容控制对于记忆和迁移成绩起到负面影响,而在学习简单内容时,有无内容控制的学习效果差异不大[22].实际上也说明对于低知识水平学习者来说,学习复杂内容时不适合采用内容控制方式.对于已有一定知识的学习者来说,内容控制条件下的记忆成绩最高,虽然并没有与其他3种方式产生显著差异.同样,已有一定知识的学习者在内容控制条件下的迁移成绩也最高.这可能是因为在本实验中,采用部分-整体内容呈现方式,学习者可以根据具体情况减少自己认为不重要或者已经理解内容的加工,从而可以有更多时间用来学习不熟悉或者更为重要的学习内容.此外,部分内容呈现使得学习者在缺少更为详细信息的基础上去理解学习材料,必然要进行深度加工,在此基础上选择查看更为具体的学习内容是对个人已经形成理解或验证、或解释、或对比的认知行为,会促进学习者的深层理解,从而产生更高的迁移成绩.

在本研究中,对于低知识水平学习者在4种控制方式下并未发现其在迁移成绩方面的差异.这可能是因为本实验选择的学习内容为计算机网络知识,相对而言低知识水平学习者更少接触这类知识,其中某些专业术语被试可能从来没有接触过,而且内容本身也比较抽象枯燥,因此被试很难在短时间内对原理有较好的理解和内化,最终表现为在迁移水平上未有明显差别.

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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项目(11YJCZH246);2015年度浙江省大学生科技创新活动计划项目.

赵立影(1978—),女,副教授,博士,主要从事多媒体学习研究.E-mail:zly@zjut.edu.cn

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

G434

A

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