外部情绪诱发和音调变化对大学生在线学习的影响

孔博鉴，张 萌，李思颖，萨伊普加玛丽·塔西普拉提

（1.江苏理工学院 教育学院，江苏 常州 213001；2.福建医科大学 健康学院，福建 福州 350122；3.东北师范大学 心理学院，吉林 长春 130024）

近年来，随着教育技术的发展，在线学习逐渐成为一种重要的教学方式。疫情期间，大部分学习都在线上进行，这对在线学习质量提出了更高的要求。为了获得更好的教学效果，如何进行教学设计才能最大程度地发挥在线学习的优势？哪些因素影响着在线学习的效果？这些都是迫切需要探讨和解决的问题。

1 研究思路及假设

周知，积极情绪能够提升学习者的学习效果，这也适用于在线学习的教学设计。情绪设计是指通过一系列设计，提高学习材料的吸引力，诱发学习者的积极情绪，以促进学习的效果。情绪诱发有两种途径——外部情绪诱发和内部情绪诱发，前者是指在学习前通过与教学内容无关的信息来诱发学习者的情绪，后者是指通过学习素材的审美设计形式来诱发学习者的情绪。外部情绪诱发多采用电影片段或带有情感色彩句子的方式。研究表明，外部情绪诱发能够有效调动学生的积极情绪，但是这种积极情绪并不能在整个学习阶段持续[1]。情绪的内部诱发目前有视觉设计与听觉设计两种途径。视觉设计方面，有研究者发现，学习材料采用明亮的暖色与圆形拟人化相结合的设计，可以诱发学习者的积极情绪，提高在线学习的效果[2]。听觉设计方面，有研究表明，音频学习材料中男性解说者的音频降低可以诱发学习者的积极情绪，提升学习效果[3]。但是，女性音调对学习效果的影响目前还没有太多的研究，仅有实验表明，男性对高音调的女性嗓音更加偏好[4]。

在情绪诱发对在线学习效果的影响机制研究方面，已有的研究主要从内部动机、认知负荷两个方面展开。学习动机研究方面，研究发现积极的情绪设计能让学习者对学习更感兴趣，促使其投入更多的认知资源主动加工在线学习中的学习材料，从而提高在线学习的效果。例如：薛野等人[5]研究表明，积极的情绪设计能够提升学习者的内在动机；龚少英等人[1]发现，情绪设计通过提升学生的内在动机，降低其认知负荷，进而提升了学习效果。认知负荷对在线学习的影响相对复杂。认知负荷分为内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷3种类型。内在认知负荷取决于任务难度，外在认知负荷取决于学习材料的呈现方式，相关认知负荷取决于与学习相关的认知功能。研究者认为，处于积极情绪时，学习者会投入更多的身心资源进行学习，其相关认知负荷不仅不会阻碍学习，反而会促进学习[6]。

综上所述，有关在线学习的情绪设计研究已经很多，但尚有以下两点值得探究：（1）在内在情绪设计的影响上，已有研究表明频率低的男声具有更好的效果，这种结论是否适用于女声尚待验证；（2）在情绪设计对在线学习效果影响的机制方面，虽有研究认为内在动机与认知负荷有重要作用，但作用的模式尚待揭示。

为此，本文提出以下假设：

假设1：外部情绪诱发和内在情绪设计能够促进大学生的学习效果。具体而言，积极的情绪诱发比中性的情绪诱发效果好，高音女声比低音女声效果好。

假设2：情绪设计能够通过改变学生的认知负荷进而影响学习效果。

假设3：情绪设计能够通过提升内部动机进而影响学习效果。

2 实验部分

2.1 实验设计

采用2（外部情绪诱发：积极、中性）×2（内部情绪设计：女性高音、女性低音）的双因素被试间实验设计。自变量为外部情绪诱发和内部情绪设计，因变量为积极情绪、认知负荷、内部动机、后测成绩（近迁移成绩和远迁移成绩）。

2.2 被试

采用简单随机取样法，选取江苏省某高校72名大一学生。其中，男生36名，女生36名；平均年龄为18.78±0.89岁。所有被试均为自愿参加实验，被试的视力或矫正视力正常。随机将被试平均分配到4类实验组，分别是积极-高音、积极-低音、中性-高音、中性-低音，各18人。

2.3 实验材料

2.3.1 外部情绪诱发材料和内部情绪设计材料

外部情绪诱发材料包括：一段积极情绪诱发电影片段——《举起手来》，时长为390 s；一段中性情绪诱发视频片段——《航拍中国》，时长为402 s。正式实验之前的8人预实验结果表明：外部积极情绪诱发视频比中性情绪诱发视频更能够诱发被试的积极情绪。

内部情绪设计材料为一段改编自孙崇勇博士论文中关于鸭嘴兽的学习材料，事先由两位女生录制高音版本与低音版本，并用相同的图片材料分别做成两份PPT。PPT的播放与图片的呈现是同时的，即在PPT播放的同时会有音频解说。

2.3.2 测量工具

先前知识经验测验：采用孙崇勇[7]博士论文中的前测试题（共7道选择题）测量被试对鸭嘴兽相关知识的了解程度；采用Likert计分方式，1—5分代表从“完全不了解”到“完全了解”的主观判断程度。

内部动机量表：采用Isen[8]编制的包含8个项目的自我报告问卷，要求被试自我评定喜欢刚才学习内容的程度；1分表示“非常不赞同”，7分表示“非常赞同”，量表的内部一致性系数a为0.89。

认知负荷量表：修订自Leppink等人[9]的认知负荷量表；共13个项目，11点计分，包括外在认知负荷、内在认知负荷和相关认知负荷三个维度。

后测题目：改编自孙崇勇博士论文的知识测验，包括近迁移测验题目和远迁移测验题目各10道。

2.4 实验程序

实验在安静的实验室环境下进行，采用被试与主试一对一的形式展开。首先，由主试统一向被试说明指导语，随后要求被试完成前测试题；接着，在主试的指导下进行视频观看，填写情绪量表；然后，开始材料的学习，学习时长不超过5 min；学习完成后回答测试题，填写内部动机量表和认知负荷量表。高音条件和低音条件的区别仅体现在PPT的解说上。实验结束后予以一定的实验报酬表示感谢。实验流程如图1所示。

图1 实验流程图

3 实验结果

将外部情绪诱发和内部情绪设计作为自变量，前测成绩、远迁移成绩、近迁移成绩、积极情绪、总体认知负荷、外部认知负荷、内部认知负荷、相关认知负荷分别作为因变量，进行2（积极、中性）×2（高音、低音）两因素被试间方差分析。描述性统计结果见表1，方差分析结果见表2~表4。

表1 4组被试在各变量上的描述性统计结果

表2 前测成绩方差分析结果

表3 学习效果方差分析结果

表4 积极情绪、内部动机、认知负荷方差分析结果

3.1 前测指标

结合表1、表2分析可知，外部情绪诱发[M积极=11.14±3.27，M中性=11.86±3.39，F（1，68）=0.858，p>0.05]和内部情绪设计[M高音=12.08±2.98，M低音=10.92±3.59，F（1，68）=2.239，p>0.05]的主效应均不显著，二者的交互作用也不显著[F（1，68）=0.731，p>0.05]。由此可见，不同组别学习者的先前知识经验差异并不显著，后测的结果可以由实验效果解释。

3.2 情绪设计对学习效果影响的方差分析

结合表1、表3分析可知：在对近迁移成绩的影响上，外部情绪诱发的主效应显著，积极组的成绩显著高于中性组[M积极=38.33±6.76，M中性=34.86±7.41，F（1，68）=4.485，p<0.05]；内部情绪设计的主效应显著，高音组的成绩显著高于低音组[M高音=38.33±5.73，M低音=34.86±8.23，F（1，68）=4.485，p<0.05]；交互作用不显著[F（1，68）=0.352，p>0.05]。在对远迁移成绩的影响上，外部情绪诱发的主效应显著，积极情绪组显著高于中性情绪组[M积极=32.89±6.45，M中性=26.25±6.90，F（1，68）=19.528，p<0.01]；内部情绪设计的主效应显著，高音组的成绩显著高于低音组[M高音=31.81±7.38，M低音=27.33±6.87，F（1，68）=8.862，p<0.05]；交互作用不显著[F（1，68）=0.041，p>0.05]。

3.3 情绪设计对积极情绪、内部动机和认知负荷影响的方差分析

结合表1、表4分析可知，在对积极情绪的影响上，外部情绪诱发主效应显著，积极情绪组的得分显著高于中性情绪组[M积极=33.83±4.72，M中性=25.75±3.82，F（1，68）=64.983，p<0.001]；内部情绪设计主效应不显著[M高音=29.86±5.62，M低音=29.72±6.22，F（1，68）=0.019，p>0.05]；二者的交互作用不显著[F（1，68）=3.242，p>0.05）]。简单效应分析结果表明：在高音条件下，积极组的得分显著高于中性组[M高音+积极=33.00±5.13，M高音+中性=26.72±4.24，F（1，68）=354.694，p<0.001]；在低音条件下，积极组的得分显著高于中性组[M积极+低音=34.66±4.24，M中性+低音=24.77±3.17，F（1，68）=880.111，p<0.001]。由此可见，外部情绪诱发有效调动了学生的积极情绪。

在对内部动机的影响上：外部情绪诱发的主效应不显著[M积极=38.72±7.06，M中性=38.42±8.48，F（1，68）=0.027，p>0.05]；内部情绪设计的主效应不显著[M高音=38.42±7.14，M中性=38.72±8.41，F（1，68）=0.027，p>0.05]；情绪设计与音调的交互作用不显著[F（1，68）=0.187，p>0.05]。

在对总体认知负荷的影响上：外部情绪诱发主效应显著，积极组得分低于中性组[M积极=39.64±5.71，M中性=43.36±6.10，F（1，68）=10.501，p>0.05]；内部情绪设计的主效应显著，高音组得分低于低音组[M高音=38.14±5.89，M低音=44.86±4.36，F（1，68）=34.248，p<0.001]；二者交互作用不显著[F（1，68）=0.599，p>0.05]。

进一步对3种类别的认知负荷进行分析，结果表明：内部情绪设计和外部情绪诱发对内部认知负荷和外部认知负荷都没有影响，但是对相关认知负荷有影响；其中，外部情绪诱发主效应不显著[M积极=26.56±4.63，M中性=27.86±4.69，F（1，68）=1.587，p>0.05]，内部情绪设计主效应显著[M高音=25.53±4.72，M低音=28.89±4.03，F（1，68）=10.518，p<0.01]，但交互作用不显著[F（1，68）=0.058，p>0.05]。

4 讨论

4.1 情绪设计对在线学习效果的影响

本研究采用实验法考察了情绪设计对大学生在线学习效果的影响，结果表明，无论外部情绪诱发或内部情绪设计都能够对近迁移成绩与远迁移成绩起到促进作用，假设1成立。该结果既验证了已有研究结论的正确性，还将情绪设计从男声拓展到了女声，表明高频的女声和低频的男生都有助于学生的学习。如果以这一研究发现指导在线教学设计，就是要鼓励教师重视和加强外部情绪诱发或内部情绪管理，以提升自己的教学效果。例如：在外部情绪诱发上，可以在课前采用电影片段、图片、舒缓音乐等方式诱发积极情绪；在内部情绪设计上，可采用暖色调、拟人化的图形来进行多媒体课件制作，采用音调低沉的男声或者音调较高的女生做课件旁白，加入卡通人代理协助解说等[10]。

4.2 情绪设计影响在线学习效果的原因分析

在积极情绪的提升上，研究结果表明外部情绪诱发有效地提升了学生的积极情绪，而内在情绪设计对学生积极情绪的提升没有影响，这与已有的研究结果不一致。一般而言，情绪的测量包括效价和唤醒度两个维度，本研究选取的积极情绪测量工具仅有效价的测量，没有包含唤醒度的测量。在后续的交流中，很多学生表示高音女声听起来很舒服。由此推测，很可能高音女声能提升被测的情绪唤醒度，但这个推论还需后续的研究来证明。从交互作用分析，外部情绪诱发和内部情绪设计的交互作用边缘显著，高音条件下积极组积极情绪的增长趋势略高于低音条件，这表明两种情绪设计协同作用会更有利于提升学生的积极情绪。该结果应用于在线教学设计，就是要鼓励老师更多地将情绪元素融入到教学中，从而提升学生积极的学习情绪。

在对认识负荷的影响上，研究表明情绪设计对内部认知负荷和外部认知负荷没有显著影响，但显著提高了相关认知负荷，假设2部分成立。从内部认知负荷和外部认知负荷的影响因素分析，前者是个人能力与任务要求之间的差距，后者的影响因素主要是学习材料编排、呈现的形式。本研究中，无论是任务难度还是学习材料的编排形式在不同的实验组中都是一样的，因此情绪诱发并未改变这两个方面的认知负荷。而在对相关认知负荷的影响上，数据表明，外部情绪诱发和内在情绪设计都有效地提升了相关认知负荷。这表明，情绪设计能够让被试更为专心地学习，将自己的身心资源更多地投入到在线学习中。

在内在动机的影响上，结果表明情绪设计对内在动机没有影响。这表明情绪诱发并未通过提升被试的动机进而促进学习，假设3不成立。内在动机是源于个体对学习任务本身的兴趣，其取决于学习任务对被试是否新颖、有趣、有挑战。本研究中，通过情绪诱发提升了学生的积极情绪，但积极情绪调动的可能只是学生的学习状态，并没有提升学生对学习内容的兴趣；也可能是给予被试的情绪刺激程度还不够，仅让其听不同音调的声音可能不足以产生相应的内部动机。后续的研究可以考虑采用其他类别的内在情绪设计方式，继续探讨情绪诱发对在线学习内在动机的影响。

5 结论

（1）外部情绪诱发和内部情绪设计均能有效地提升学生的学习效果。具体表现为，积极的学习材料和高音女声能够促进学生的学习。

（2）情绪设计主要通过提升学生的相关认知负荷来促进学习。