基于眼动实验的AutoCAD软件教学视频学习研究

郑艳芳 江发明 朱小勇 易灿南 何臻

摘  要 为研究不同知识水平学习者在AutoCAD软件教学视频中学习注意力分配等特点，对经过一段时间学习的学习者成绩进行前测，选择高低水平学习者各五名，运用眼动追踪技术记录学习者观看AutoCAD中多段线部分教学视频，进行保持和迁移测试。研究发现，学习者的注意力主要分配于绘图区域;知识水平对两个片段的命令栏处的总注视时长和总注视次数影响显著;高水平对学习者的保持和迁移成绩均产生积极影响。结果表明，高水平学习者比低水平学习者在学习中对辅助工具命令栏的提示加工更深入，低水平学习者更加沉浸于绘图区域。

关键词 网络教育;教学视频;AutoCAD;录屏式软件

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）18-0070-03

Research on Learning of Instructional Video of AutoCAD Soft-

ware based on Eye-tracking Experiment//ZHENG Yanfang， JIANG

Faming， ZHU Xiaoyong， YI Cannan， HE Zhen

Abstract In order to study the learning characteristics of learners

with different knowledge levels in AutoCAD software teaching video.

Firstly， the experiment conducted a pre-test of prior experience， which

selected 10 learners high and low levels knowledge each had half. Secondly， the learners were arranged to watch an instructional video

which was about PLINE in AutoCAD， and the progress was recorded

with eye tracking technology. Finally， the learners performed the retention test and migration test after learning. The findings were as

follows. Learners attention was mainly focused on the drawing area.

The knowledge levels had a significant effect on the fixation length and fixation count of the command bar. High levels had a positive impact on learners retention and migration tests. The experimental results showed that the high levels learners paid more attention to the

prompt in the command bar than the low experience learners， and the

low levels learners were more immersed in the drawing area.

Key words networking education; instructional video; AutoCAD; screen recording software

1 前言

近些年，隨着新型网络教育资源的不断涌现和发展，如慕课等，吸引了大批学习者。尤其是面对突发公共卫生事件，如新型冠状病毒肺炎，学校停课不停学，使网络教育的重要性得以充分体现。新型网络资源是以教学视频的形式呈现核心教学内容，与传统文本形式教学有明显不同[1]。

视频成为网络教育主要形式，不仅和视觉系统是最占优势的信息来源渠道[2]，也和教学视频生动形象、图文声像并茂等特征是密不可分的[3]。

目前，对教学视频的研究主要集中于教学视频素材自身的设计，如字幕布局、是否有教师形象、线索、教师引导行为[4-7]。而影响教学视频学习效果的因素有很多，教学视频的设计应以学习者为中心。在以往研究中，关于学习者一般通过筛选设置为无关变量，以免对学习效果造成干扰。但是学习者作为学习的主体，那么不同前期经验水平的学习者在教学视频学习过程中是否有差异？赖文华等人研究不同英语水平和不同专业基础学习者在学习陈述性类知识——心理学课程时的眼动行为，结果发现，在认知负荷较高的情况下，学习者在各兴趣区的注视时长差异均不显著[8]。赖文华等人研究的学习者有不同专业基础，实验素材是陈述性知识教学视频，结果显示无显著差异。如若是同一专业学习者，通过前期一段时间学习，学习者前期经验水平不同，则其在学习过程中视觉注意力分配等是否有差异，这需要进一步研究。

基于上述分析，本文以录屏式软件类课程教学视频为实验材料，对不同水平学习者的学习特点进行研究。通过研究不同前期经验学习者在录屏式软件类课程教学视频学习中的眼动特点，发现其中差异，进而对合理设计实验教学视频以帮助不同知识经验学习者更好学习，具有重要意义。

2 方法与过程

实验目的  本实验主要目的是探究不同前期知识水平学习者，在录屏式软件教学视频学习中，对软件界面各区域的注意力分配和学习过程的特点，统计被试的眼动数据和后测成绩，进而讨论不同水平学习者在软件实验教学视频学习过程中的眼动数据、保持测试和迁移测试成绩是否存在显著差异。

实验被试和设备  本实验是单因素实验，因素为学习者通过前期一段时间学习AutoCAD软件，其知识水平的掌握程度分高水平和低水平。实验被试视力或矫正后视力正常，无眼部疾患，且无听觉障碍。通过对未涉及实验中的教学视频内容进行前测，选择高低水平被试各五名，六男四女，共10名本科生，成绩较高者表示被试的前期知识水平较高。通过独立样本T检验，可知高低水平学习者前期知识水平的测试成绩有显著差异（M=8.98，SD=0.69;M=6.80，

SD=1.24;t（8）=3.63，p=0.007<0.05）。实验所用实验设备是Tobii X120眼动仪，采样率120 Hz，配套台式戴尔电脑屏幕19 in，分辨率1600×900，刷新率60 Hz，电脑外接音箱设备。

实验材料

1）视频材料。视频材料讲授内容是CAD软件，此课程32学时，理论部分边讲解边演示。研究以“多段线”为例，在讲授过程中并未对绘图区域拖动和缩放。视频借助录屏软件，时长10分13秒，属于碎片化学习。此视频只有AutoCAD软件画面和教师声音，无字幕，以一倍速度进行播放。学习过程的眼动数据来源于三个片段，每个片段划分三个AOI兴趣区，见表1。

2）后测材料。后测材料两份，均是上机操作题，用于测试学习者学习相关知识后的保持成绩和迁移成绩，做题全过程录屏。保持测试的材料是片段2和3演示的案例图，共两题，每题10分，时间为每题10分钟。成绩取两题平均值，测试所记住内容的数量。迁移测试的材料是未讲解题目，共一题，10分，时间为10分钟。测试学习者对所学知识的运用和迁移程度。

实验流程

1）告知被试实验流程和注意事项;

2）被试填写基本信息及进行视力测试;

3）前测;

4）被试进行9点定标，定标符合要求后，进入正式实

验，观看实验指导语和视频材料;

5）被试进入答题区，完成后测题目。

整个实验过程约50分钟。

3 结果与分析

不同兴趣区的总注视时间  将各片段中三个兴趣区的总注视时间数据导入SPSS，进行配对样本T检验，见表2。根据p值可知，在总注视时间上，各片段中AOI3兴趣区与AOI1、AOI2兴趣区均存在显著性差异（p<0.01），而AOI1与AOI2兴趣区不存在显著性差异（p>0.05）。

各片段三个兴趣区的平均总注视时间见图1，根据均值可知，在学习者视频学习过程中，各片段中AOI1与AOI2兴趣区所在的绘图区域的总注视时间均高于AOI3命令栏兴趣区，这可能和绘图区域以图形呈现、命令栏区域以文字呈现有关，学习者对以图形呈现的绘图区域的依赖度较高，主要对图形进行构思和创建，而命令栏则是通过文字提示下步操作内容，辅助绘图过程。

知识水平对总注视时间影响  对不同知识水平学习者各兴趣区的总注视时间进行独立样本T检验，见表3。不同水平学习者在片段1和片段2中的AOI3兴趣区的总注视时间差异显著（p=0.030<0.05），在片段3中AOI3兴趣区的总注视时间处于边缘显著（p=0.123≈0.1>0.05）。各片段中高水平组在AOI3兴趣区的总注视时间均高于低水平组，说明高水平组学习者对命令栏中的内容加工较深[9]，见图2。AOI3兴趣区是AutoCAD软件的命令栏，提示下步操作内容，因此，初学者对此部分内容加工越深，才能更加清晰掌握命令的使用。根据学习者后测过程录屏分析可知，高水平组在后测时对于命令的选择和切换优于低水平组，低水平组在操作时不按照命令栏提示步骤进行，经常困于泥潭。造成不同水平学习者在片段3中AOI3兴趣区的总注视时间p处于边缘显著的原因可能有两个：一是由于片段3中案例图简单，绘图步骤少;二是教师讲授此部分内容时刻意减少鼠标指引命令栏，而是以语言描述代替。

根据表3中的p值可知，不同知识水平学习者在片段3中AOI1兴趣区的总注视时间差异显著（p=0.033<0.05）。根据表3中的均值可知，低水平组中的AOI1兴趣区的总注视时间远高于低水平组，说明低水平在注视案例图2时，需要较高的认知负荷进行信息的加工。根据对学习者后测过程录屏，分析可知此部分低水平学习者对图中尺寸宽度理解有困难，是可能导致此部分总注视时间长的原因。

知识水平对学习效果的影响  对两组学习者的保持测试成绩和迁移测试成绩进行独立样本T检验，见表4。本实验高低水平学习者保持测试成绩接近显著差异（p=0.052≈

0.05），迁移测试成绩有显著差异（p=0.042<0.05）。根据表4中的M值可知，在学习效果方面，本实验高水平的保持成绩和迁移成绩均高于低水平的成绩。综上所述，高水平对学习者学习软件教学视频的学习效果会产生积极影响，即学习者的知识水平越高，其保持测试和迁移测试的成绩越高。

4 研究结论

本文分析不同知识水平学习者在录屏软件实验教学视频学习过程中的眼动特点，分析高低水平之间的差异，得到以下结论。

1）AOI1和AOI2所在的绘图区域的总注视时间和总注视次数远高于AOI3命令栏，学习者对以图形呈现的绘图区域的依赖度较高，而命令栏在绘图过程中起辅助作用。

2）虽命令栏处是辅助作用，但是从总注视时间和总注视次数来看，不同水平学习者在片段1和片段2的AOI3命令栏处差异显著，高水平学习者对AOI3命令栏处的学习更加专注，进行更好的信息加工。

3）高知识水平对学习者的保持和迁移测试均产生积极影响。从热点图来看，高水平学习者能够关注关键知识点，而低水平在绘图区域注视点较为分散。再者，对比高水平，可以分析低水平学习者在学习时对哪些知识点相对需要更高的认知负荷。

参考文献

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