价值诱导促进视频学习的机制和策略研究：基于多模态数据的分析

王雪 高泽红 张蕾 王志军

[摘   要] 学习者对学习内容价值的评估将直接影响其学业情绪、学习投入度及学习效果，故价值诱导对促进视频学习具有重要的潜在价值。基于此，文章借助眼动仪、脑波仪、情绪测试仪和量表采集112名大学生的视觉认知、脑认知、主观价值评估、学业情绪和学习效果的多模态数据，深入分析价值诱导对视频学习的影响机制。结果表明，在低任务难度的视频学习中，价值诱导能有效提升学习者的认知投入度，表现为总注视次数的提升和大脑放松度的降低，并能有效诱发学习者的积极情绪，进而改善其学习效果;价值诱导对高任务难度视频学习的促进效果不明显。结构方程模型分析发现，价值诱导促进视频学习的作用路径有四条：“价值诱导—总注视次数—结果性积极情绪”“主观价值评估—结果性积极情绪”“价值诱导—总注视次数—学习效果”“主观价值评估—学习效果”。基于上述结果，提出两条价值诱导促进视频学习的策略：合理设置任务难度，以有效融入价值诱导;渗透价值诱导因素，以促进情感和认知投入。

[关键词] 教学视频; 价值诱导; 学业情绪; 视觉认知; 脑认知

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 王雪（1981—），女，黑龙江绥滨人。副教授，博士，主要从事多媒体画面语言学、数字教育媒体、学习分析研究。E-mail：wangxuetjnu@qq.com。

一、引   言

教学视频因其媒体呈现方式丰富、形象直观和动态性等特征，逐渐成为数字化教学资源的首选形式。特别是在新冠肺炎疫情防控期间甚至是后疫情时代，世界各国开启了一场史无前例的大规模在线教育实践，基于教学视频的学习更是成为学习者普遍的学习方式[1]。因此，通过有效设计教学视频改善学习者的学习体验与效果成为重要的研究议题。

已有的教学视频设计研究存在重“知”轻“情”的现象，主要通过对教学视频中认知因素（如字幕、线索等）的设计[2-3]，引导和促进学习者的认知加工过程和效果，而忽视了教学视频中的情绪因素。由于在基于视频的学习环境中，学习者主要与教学视频进行交互，易产生疲劳、厌烦等负面情绪，进而阻碍学习。因此，通过教学视频中情绪因素的设计改善学习者的情绪体验就显得至关重要。近年来，国内外有研究者尝试通过教学视频中表达教学内容的图形和声音元素的情绪设计，激发学习者的积极情绪，调节认知投入度，达到提升视频学习效果的目的，初步证实了情绪因素设计对改善学习者学业情绪和学习效果的重要性[4-6]。

依据学业情绪的控制—价值理论，价值诱导可提升学习者对学习内容价值的认可度（即价值评估），高水平的价值评估对于诱发积极情绪和提升学习效果具有重要作用。然而，目前还没有研究关注价值诱导对视频学习有何影响，对如何产生影响的机理问题更是缺乏深入的探究。因此，本研究将价值诱导引入教学视频设计研究领域，深入探究价值诱导对学习者的视觉认知、脑认知、主观价值评估、学业情绪和学习效果的影响，据此形成针对不同任务难度的教学视频中价值诱导设计与应用的策略。

二、理论框架与文献综述

（一）学业情绪的控制—价值理论

学业情绪的控制—价值理论（The Control-Value Theory of Achievement Emotions，CVT，下文简称“控制—价值理论”）由Pekrun等人提出，其目的是分析各类学业情绪的起因及其对学习的影响[7]，具体结构如图1所示。该理论认为，学业情绪的产生存在前因后果，受环境、评估因素的影响，学业情绪会影响学习者的认知加工过程，进而对学业成就产生重要影响（图1中箭头1、4、5、6）。其中，学习者对当前学业活动的评估（包括控制评估和价值评估）直接决定学业情绪是否被唤醒，故称为影响学业情绪的近端因素（图1中箭头1）。环境因素通过影响评估而间接对学业情绪产生影响，故称为影响情绪的远端因素（图1中箭头4）。学习者的学业目标、性别、基因、性格、智力和能力等因素，属于影响学业情绪的远端个人因素（图1中箭头2、3、7），学业情绪和其前因后果的联系是双向的（图1中箭头8、9），以上这些因素之间的双向性为调节、改善学业情绪提供了可能性，这种调节可以从四个角度入手（图1中箭头10、11、12、13）。

控制—價值理论的核心假设是学业情绪的唤醒，学习者对当前学业活动的评估直接决定学业情绪是否被唤醒。其中，价值评估是最重要的评估因素之一。价值评估是指学习者对学业活动或学业结果的价值性判断，这实际上是指学习者如何看待学习任务和学习结果的问题，即学习者对学习任务的主观价值评估。价值诱导作为一种设计方式，主要指通过某种学习策略诱导学习者对学习任务产生更高的价值评估。因为高的价值评估不仅能有效诱发学习者的积极情绪，还能抑制消极情绪，进而提升学习效果。在具体的教学设计中，可以通过多种方式实现价值诱导。例如：赋予学习任务高的价值或从学习者对任务的兴趣（即内在价值）、有用性（即外在价值）等维度出发来提高学习者对任务价值的评估[8-9]。

（二）相关研究综述

国内外部分研究证实了学习者对学习任务的高主观价值评估对学习的积极作用，这些积极作用可能是对学业情绪，也可能是对学习效果，还可能两者兼有。例如：龚少英等人的研究发现，学习者认为课程越有价值，其在学习过程中感受到的积极情绪就越多，消极情绪就越少，进而对学习满意度产生影响[10];Brom通过实验研究发现，当学习者认为学习主题更有趣和更有价值时，积极的学业情绪更容易被调动，学习也更投入[11];Noteborn等人借助回归分析衡量任务价值、学业情绪以及学习效果之间的关系，结果发现，学习者的主观价值评估水平与积极的学业情绪显著正相关，但与学习效果无关[12]。

上述分析表明，学习者对学习任务的价值评估水平至关重要。因此，赋予学习任务或内容高任务价值，有助于帮助学习者理解所学任务或内容的基本原理，并将其理解为对自身发展提供附加价值，教学设计者可采取特定的措施进行价值诱导。有研究者探索通过价值诱导提升学习者对学习任务的主观价值评估的具体方法。例如：告诉学习者学习该项任务对今后学习或生活的重要性[8]，让学习者亲自写出学习该任务对自己有何价值[13]，为学习者提供学习该任务成功或失败的某些后果信息[14]。也有研究者发现，价值诱导有利于诱发学习者的积极情绪，帮助其取得更好的学习效果[15]。但是这些方法在教学视频学习中是否显著有效，尚需深入探究。

还有一些研究者发现，任务难度是影响价值评估以及学业情绪的重要因素之一，任务难度可通过激活学习者的先前知识潜能，提升学习者对学习任务的价值判断，但当任务难度较高，超出学习者的能力水平时，学习者可能会认为，学习任务的价值较低甚至是丧失对成就结果的控制，导致消极情绪的产生[16]。例如：黄崑等人的研究发现，任务感知难度与个体的焦虑、沮丧、愤怒等负面情绪呈显著正相关，即感知难度越高，情绪状态就越消极[17]。

综合以上文献分析，可以发现：（1）学习者对学习任务的高水平主观价值评估有助于改善其学业情绪和学习效果，故价值诱导具有重要的潜在价值;（2）尚未有研究将价值诱导引入教学视频设计当中，探究价值诱导是否可以显著提升视频学习者对学习任务的主观价值评估，以及对学业情绪和学习效果的影响;（3）已有研究大多通过主观报告、量表测试等方法分析价值诱导对学习者情绪与学习效果的影响，对价值诱导的作用机理（如视觉认知、脑认知和情绪状态的变化规律等）缺乏深入探究[18];（4）不同的任务难度会对学习者的主观价值评估和学业情绪产生重要影响，需要根据不同的任务难度针对性地设计和实施价值诱导。

因此，有必要将价值诱导引入教学视频设计研究领域，探索不同任务难度的教学视频中价值诱导对视频学习的影响机制，在此基础上形成针对不同任务难度的教学视频中价值诱导的设计应用策略。

三、研究问题

本研究基于控制—价值理论和国内外相关研究，采用实验研究法，借助眼动仪、脑波仪、情绪测试仪和相关量表采集、测量学习者的眼动数据、脑波数据、对视频中学习任务的主觀价值评估水平、视频学习过程性和结果性的学业情绪以及视频学习效果，探究不同任务难度的教学视频中价值诱导对视频学习的影响机制及其优化策略，主要解决以下几个研究问题：（1）不同任务难度的教学视频中，价值诱导对学习者的视觉认知、脑认知、主观价值评估、学业情绪和学习效果有何影响？（2）价值诱导对视频学习的影响机制和路径是怎样的？（3）如何运用价值诱导改善视频学习者的学业情绪和学习效果，即价值诱导设计与应用的优化策略是什么？

四、研究方法

（一）实验设计与被试

本研究采用2（任务难度）×2（价值诱导）的两因素完全随机实验设计（如图2所示）。从天津师范大学随机招募122名大学生作为被试，剔除先前知识水平高于满分的60%、眼动采样率低于60%以及脑波测试和情绪测试中断的10名被试，最终保留有效被试112名（男生12名，女生100名），其中，每组28人（男生3人，女生25人）。

（二）视频学习材料

根据迈耶的经典实验材料“闪电的形成原理”制作低任务难度的教学视频材料，该内容属于科普类知识[19]，其学习目标主要是使学习者了解闪电是如何形成的。根据Park[20]、Kn？觟rzer[21]等人在研究中所使用的实验材料“ATP合酶的结构和功能”以及中国大学MOOC网站上国家级精品课程《细胞生物学》制作高任务难度的教学视频材料，其学习目标主要是使学习者了解ATP合酶的基本结构和ATP分子的合成过程。通过预测试进行任务难度与心理努力的评定[22]，结果表明：低难度教学视频的任务难度（M闪电=5.00，MATP合酶=6.85，t=-3.832，p=0.000<0.01）和心理努力

（M闪电=4.85，MATP合酶=6.40，t=-3.062，p=0.004<0.01）评定显著低于高难度教学视频。因此，两种教学视频材料的难度区分是合理的。

对上述两种难度的教学视频材料又分别进行了有价值诱导、无价值诱导设计。有价值诱导是指在视频的正式学习内容前，解释该内容对学习者以后生活或学习的重要性。对于低任务难度教学视频，通过举一些闪电对人们日常生活危害的例子来强调了解闪电形成原理的重要性;对于高任务难度教学视频，通过描述ATP对人体生命活动的重要性来强调学习该内容的重要性。无价值诱导是指被试直接观看学习教学视频的正式内容，不进行任何干预。

（三）测量变量及工具

实验测量变量及其工具见表1。

（四）实验流程

具体实验流程如图3所示。

（五）实验数据分析

1. 组间差异分析

各实验组测得数据的描述性统计分析结果见表2。由表2可知，在不同难度的教学视频中，价值诱导对学习者的视觉认知、脑认知、主观价值评估、学业情绪以及学习效果的影响存在差异，为深入了解组间差异，对相关数据进行独立样本t检验，结果如下：

（1）视觉认知：低任务难度条件下，相比无价值诱导组，有价值诱导组的总注视次数显著更多（t=6.308，p=0.000<0.01）、平均注视时间显著更短（t=-4.543，p=0.000<0.01），两组的总注视时间无显著差异;高任务难度条件下，相比无价值诱导组，有价值诱导组的总注视时间显著更长（t=3.512，p=0.001<0.01），两组的总注视次数、平均注视时间不存在显著差异。

（2）脑认知：低任务难度条件下，相比无价值诱导组，有价值诱导组的放松度显著更低（t=-2.164，p=0.035<0.05），两组的专注度不存在显著差异;高任务难度条件下，两组的专注度和放松度均不存在显著差异。

（3）主观价值评估：两种任务难度条件下，有价值诱导组的主观价值评估均高于无价值诱导组，但都没有达到统计学意义上的显著水平。

（4）学业情绪：①过程性情绪状态。两种任务难度条件下，两组的过程性积极情绪和过程性消极情绪都不存在显著差异。②结果性情绪状态。低任务难度条件下，相比无价值诱导组，有价值诱导组的结果性积极情绪显著更高（t=2.619，p=0.011<0.05），两组的结果性消极情绪不存在显著差异;高任务难度条件下，两组的结果性积极情绪和结果性消极情绪均不存在显著差异。

（5）学习效果：低任务难度条件下，相比无价值诱导组，有价值诱导组的保持成绩（t=2.022，p=0.048<0.05）显著更高，两组的迁移成绩不存在显著差异;高任务难度条件下，两组的各项成绩均不存在显著差异。

2. 作用路径分析

为进一步明确价值诱导对视频学习的作用路径，借鉴嵇艳等人[26]关于路径分析的方法，采用结构方程模型进行深入分析。依据控制—价值理论，价值诱导通过使学习者对学习任务产生更高的主观价值评估进而对学业情绪和学习效果产生影响，同时，价值诱导和主观价值评估也会通过调节认知资源进而影响学业情绪和学习效果。故本研究以此为依据，将价值诱导作为输入端，学习效果（保持测试成绩和迁移测试成绩的总和）作为输出端，构建了价值诱导对视频学习影响机制的假设模型：通过任务和学习环境的设计（价值诱导），会引发学习者的主观价值评估（路径1），也会影响其认知过程（总注视次数，路径2;专注度，路径3）;主观价值评估会影响认知过程（总注视次数，路径4;专注度，路径5）以及学业情绪（结果性积极情绪，路径6）和学习效果（路径7）;认知过程（总注视次数、专注度）同样会对学业情绪（结果性积极情绪）和学习效果产生影响（路径8、路径9、路径10、路径11），并且学业情绪会对学习效果产生影响（路径12），如图4（a）所示。

鉴于低任务难度教学视频中价值诱导对视频学习的促进效果更优，故采用低任务难度条件下的两组（有价值诱导和无价值诱导）数据进行模型的验证分析。模型的整体拟合度较好[27]：χ2/df=0.926<3，CFI=1.000>0.9，GFI=0.984>0.9，IFI=1.003>0.9，RMSEA=0.000<0.1。總体来看，低任务难度条件下，价值诱导对学习者学业情绪和学习效果的影响通过主观价值评估、认知过程进行调节和介导。

由图4（b）可知，从价值诱导到总注视次数的路径极其显著（beta=50.492，p=0.000，SE=8.118），表明价值诱导可提升学习者对学习内容的注意程度，反映学习者在视频学习过程中投入了更多的认知加工资源。总注视次数到结果性积极情绪的路径显著（beta=0.039，p=0.063，SE=0.021），表明学习者对学习内容投入更多的认知加工资源，可提升他们的积极情绪。总注视次数到学习效果的路径显著（beta=0.030，p=0.057，SE=0.016），表明对学习内容投入更多的认知加工资源，也有助于提升他们的学习效果。主观价值评估到结果性积极情绪的路径显著（beta=0.622，p=0.000，SE=0.134），表明学习者对学习任务的高水平主观价值评估，有助于提升他们的积极情绪。主观价值评估到学习效果的路径显著（beta=0.225，p=0.051，SE=0.115），表明高水平的主观价值评估能有效提升学习者的学习效果。

五、讨论与分析

（一）价值诱导对视频学习的影响

对于视觉认知过程，低任务难度条件下，价值诱导对学习者的总注视次数和平均注视时间均具有积极的影响，但在高任务难度条件下，价值诱导仅对学习者的总注视时间产生积极影响。依据控制—价值理论，任务难度和价值诱导共同作用于视觉认知过程，在低任务难度条件下，价值诱导促使学习者对学业任务的结构、清晰程度的可控感提升，因此，更有利于激发学习者的认知能力和积极的学业情绪，进而投入较多的认知资源，进行深层次的认知加工，而在高任务难度条件下，学业任务复杂，导致学习者易产生受挫感，故对视觉认知影响不够明显。

对于脑认知过程，低任务难度条件下，价值诱导对学习者的大脑放松度具有积极影响，这同样证实了价值诱导有助于提升学习者对学业任务的可控感，促使学习者的大脑处于平静、放松的状态。

对于主观价值评估，价值诱导对于提升学习者的主观价值评估有一定的积极作用，但未达到统计学意义上的显著水平，分析其原因可能有两个方面：一是影响主观价值评估的因素较多，如学习任务本身、学习者的学习风格等;二是诱导时间较短，虽会对学习者产生一定的影响，但还未产生持续显著的作用。

对于学业情绪，低任务难度条件下，价值诱导可显著提升学习者的结果性积极情绪，验证了控制—价值理论中主观价值评估影响学业情绪这一作用路径。但研究结果并未发现，价值诱导对学习者在学习过程中学业情绪的影响，其可能原因是价值诱导在学习者正式学习开始之前，没有贯穿整个学习过程，不具备持续性。此外，也有研究者认为，价值诱导时间的长短是影响情绪诱发效果的重要因素[28]。

对于学习效果，低任务难度条件下，价值诱导对学习者的保持测试成绩具有积极影响。这一结论验证了控制—价值理论中高水平价值评估对于学习效果的促进作用。

此外，在高任务难度条件下，本研究并未发现价值诱导对学习者的脑认知过程、主观价值评估、学业情绪和学习效果的显著促进作用，可能的原因是学习任务的高复杂度，导致学习者认为需要解决的问题较为困难，超出学习者的认知范围，从而影响学习者对自己能力的判断，导致对学习的影响不显著。此外，有研究指出，学习者的个体差异（如学习策略偏好）会影响认知加工[29]，因此，个体差异也可能是原因之一。

（二）价值诱导对视频学习的影响机制

基于控制—价值理论，通过结构方程模型分析，发现价值诱导作用于学业情绪和学习效果的路径各有两条。作用于学业情绪的两条路径为“价值诱导—总注视次数—结果性积极情绪”和“主观价值评估—结果性积极情绪”;作用于学习效果的两条路径为“价值诱导—总注视次数—学习效果”和“主观价值评估—学习效果”。这一发现揭示了价值诱导影响学业情绪和学习效果的路径，即通过影响学习者的视觉认知加工过程，增加认知投入，进而提升学业情绪以及学习效果，同时，主观价值评估会对学习者的学业情绪和学习效果也产生直接的影响作用，进一步佐证了控制—价值理论提出的价值评估的重要作用。结构方程模型分析的结果未发现价值诱导可显著提升学习者的主观价值评估，其原因前文已说明，在此不再赘述，今后研究可综合考虑多种价值诱导措施，探究其影响规律，以寻求更科学有效的方法提升学习者对学习任务的价值评估水平。

（三）教学视频中价值诱导设计与应用的优化策略

1. 合理设置任务难度，以有效融入价值诱导

本研究发现，低任务难度教学视频中价值诱导改善学习者学业情绪与成绩的效果显著优于高任务难度教学视频，因此，在教学视频的设计上，教学设计者要合理把控教学任务难度，分难度层次设计与之匹配的价值诱导。在较低任务难度的教学视频中，可尽量多设计一些价值诱导方式;而在较高任务难度的教学视频中，应在充分考虑学习者个体差异的基础上，确保在不额外增加学习者学习时间和负担的同时，适当融入价值诱导内容，提升学习者对学习内容的主观价值评估水平，进而帮助学习者获得积极的情绪体验和更好的学习效果。

2. 渗透价值诱导因素，以促进情感和认知投入

对于学习内容的设计，建议在不增加额外认知负荷的前提下，适当渗透价值诱导的因素和内容：在学习之前，强调该内容的重要性，或为学习者提供学习该任务成功或失败后的某些后果信息;在学习过程中，通过价值诱导元素的设计，如与学习任务相关的积极向上的元素设计等，提升学习者对学习任务的内在或外在价值评估，促进认知投入，激发积极的学业情绪，进而提升学习效果。同时，注重学习者学科核心素养的培养，在进行知识传授和能力培养的同时，充分挖掘学习内容的价值内涵，潜移默化地对学习者的价值观进行积极向上的引导，以使学习者对知识习得以及自身发展进行正确有效的价值评估，在促进学习者认知投入的同时，提升学习者的学业情绪和学习效果，最终促进学习者自身的全面发展。

六、结   语

本研究创新性地将价值诱导引入教学视频设计研究领域，采用眼动仪、脑波仪和情绪测试仪记录学习者的视觉和脑认知过程以及过程性情绪状态，实验结束后利用量表测量学习者的主观价值评估、结果性情绪状态和学习效果，对采集到的多模态数据进行组间差异分析和结构方程模型分析，探究不同任务难度的教学视频中价值诱导对学习的具体影响以及作用路径，据此，形成了教学视频中价值诱导设计与应用的两条优化策略。

需要说明的是，本研究的实验环境为自主学习环境，且被试群体为大学生，后续研究可继续扩大被试类型，并且在真实的教学环境中检验其学习效果，以提高研究结论的可靠性。

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