互动视频教学的神经机制与可视化分析*

周加仙 高于婷 张志聪 陈 丹

互动视频教学的神经机制与可视化分析*

周加仙 高于婷 张志聪 陈 丹

（华东师范大学 教育心理学系，上海 200062）

在信息技术时代，教学媒介融合多元化，原本单向信息传递的视频教学转为双向互动的视频教学，促使互动视频教学在教育领域得到了广泛关注和应用。基于此，文章首先分析了互动视频教学提出的背景、内涵及其作用，深入分析了当前互动视频教学的优势与不足。随后，文章分析了影响互动视频教学质量的核心要素——沉浸感、临场感的神经机制，并在此基础上分析了其对互动视频教学设计的启示。最后，文章从CNKI数据库和哔哩哔哩视频网站采集互动视频教学的相关数据，从这两条途径分别分析了互动视频教学的研究现状和应用现状。在此基础上，文章针对我国互动视频教学设计提出相关建议，以期更好地发挥互动视频教学的作用，并推动互动视频教学研究与应用的进一步深入。

互动视频教学；沉浸感；临场感；神经机制；哔哩哔哩视频网站；教育神经科学

一 互动视频教学研究问题的提出

在信息技术广泛应用于教育和近年来新冠疫情导致居家学习的时代背景下，线上视频教学成为基础教育和高等教育的一种重要的教与学方式。线上教学视频的最大特点是能够满足师生时空异步的教学需求，然而这种异步交互的视频教学模式缺乏线下教学过程的直观感、亲切感、临场感（Sense of Presence）与沉浸感[1]，不利于师生之间的即时互动；同时，单向、被动的学习方式影响了学生学习的积极性和参与度；另外，冗长或不够科学的视频内容会使学生产生额外的认知负荷[2]，并使其学习内容的记忆保留程度下降[3]，因此学生中断学习的可能性大大增加。线上教学视频中存在的这些问题引起了教育技术学、教育心理学、教育神经科学等领域学者的关注，互动视频教学也因此成为交叉学科领域共同关注的研究课题。

互动视频教学是指教学设计者采用现代化的多媒体方式，将教师要传授给学生的知识、技能等内容制作成非线性的视频内容和形式，通过选项、弹幕等设置，让学生可以进行分支剧情选择、视角切换、画面互动等交互操作，从而为学生带来强参与感、临场感与沉浸感的互动观看体验。互动视频教学通过互动功能可以提高学生的参与度，通过引入点击探索、回答问题和投票等互动环节，敦促学生与视频内容进行个性化的实时互动，形成了非线性的传播风格；另外，互动视频通过设置评论和笔记、嵌入式问题和链接等互动功能，给予学生选择权、操作权和猜想空间，超越了常规视频所提供的选择[4]，具有更强的生态效应。因此，这种具有多样化、游戏化、可能性、选择性等互动特性的视频引起了广泛关注。

在互动视频教学中，内容互动是其关键特征。从内容呈现形式来看，互动视频教学可分成带链接或超链接的交互式视频教学、带交互式3D物体的互动视频教学、带交互式地图的视频教学、带问答的交互式视频教学；从互动方式来看，互动视频教学可分为可定制式互动视频、会话式互动视频和探索式互动视频。从教育神经科学的视角来分析，互动视频教学可以提高学生的主动性、注意力与学习动机——带有互动特征的教学视频可以将学生从被动的观看者转为主动的参与者，使学生拥有更强的代入感、沉浸感与临场感，也能降低学生中途放弃学习的风险。相对于传统的单向视频教学来说，这种互动视频教学会在一定程度上增强学生的学习动机、学习参与度和注意力，进而提升学生的学习效果。目前，研究者较多地从行为方面研究了互动视频教学对学生认知和行为的影响，但对于互动视频教学有效性背后具有什么样的认知神经基础，还有待进一步探索。基于此，本研究首先分析了影响互动视频教学质量的核心要素——沉浸感和临场感的神经机制对互动视频教学设计的启示，然后通过从CNKI数据库和哔哩哔哩视频网站采集到的互动视频教学的相关数据，从这两条途径分别分析我国互动视频教学的研究现状与应用现状，以探索互动视频教学研究与应用之间的相互促进，进而提出需要从教育神经科学的研究视角来推动我国互动视频教学研究与应用的深入发展。

二 互动视频教学设计的神经机制

随着虚拟现实技术、虚拟环境设计在互动视频教学中的运用，互动视频教学设计逐渐向视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉五感沉浸的方向发展，而沉浸式、具有临场感的互动教学为学生带来了全新的体验。当前，研究者已使用多种神经影像技术如功能磁共振成像技术（fMRI）、脑电技术（EEG/ERP）、近红外成像技术（fNIRS）等，来评估网络环境或虚拟环境中与沉浸感、临场感相关的认知与神经活动。若能揭示隐藏在沉浸感、临场感背后的认知与神经关联，或许就能开发出自适应的脑机接口，开展更加科学的互动视频教学，这将帮助学生在学习中忽略虚拟环境和媒体介质，使学生产生心流体验，进而获得更加满意的学习体验。基于此，本研究尝试从沉浸感、临场感的角度来探讨互动视频教学设计的神经机制。

1 沉浸感的神经机制与互动视频教学设计

沉浸感是一种非常积极的心理状态，通常当一个人感知到某一情境下的挑战难度（如游戏竞技）与自己的能力相匹配时，就会出现这种状态[5]。对于学生来说，学习的沉浸感是指学生集中精力完成学习任务时的一种任务导向、认知效率和情感愉悦的心理状态。当沉浸式体验发生时，人的呼吸会变得更慢、更有规律，脉搏减慢，但我们对此的感觉并不明显[6]。互动视频教学所带来的这种沉浸感与视觉注意、媒介密切相关，两者会以不同方式激发脑中的沉浸体验。

①学习的沉浸度与视觉注意密切相关。人脑聚焦的事物是经过知觉选择的，是一种有倾向性的行为。而这个聚焦过程一般可分为两种：一种是隐性注意，是指注意转移到视野的周边区域，以获取对周边环境的粗略感知；另一种是显性注意，是指注意转移到视野的中央区域，以获取该注意区域内更详细的信息。在互动视频教学中，互动性的虚拟现实环境有效地模拟了真实世界，会让学生获得类似于真实生活中的体验。沉浸于纯粹的虚拟现实、在虚拟现实的沉浸过程中执行心理任务，是两种不同的脑认知加工方式。其中，纯粹的虚拟现实沉浸环境拥有丰富的感官刺激，可以通过眼睛和头部运动自由地探索虚拟场景，以引起人脑的外部注意；而在虚拟现实沉浸的过程中执行心理任务时，需要集中内部注意、忽略外部环境才能执行心理操作[7]。在注意力从视野的周边区域转移到中央区域的过程中，会导致脑中Alpha功率逐渐上升，这一现象表明大脑可能正在抑制感觉加工或分心物的干扰，或者脑中正在运行一般的抑制机制。因此，在设计互动视频教学时，需关注沉浸度与人脑注意之间的关系，以提升教学设计的有效性。

②学习的沉浸感与媒介有关。观看高沉浸度的虚拟现实视频与阅读低沉浸度的普通文本所激发的认知、身体表征、神经活动显然是不同的[8]，主要体现在脉搏率、注意力得分、放松得分的比率和脑中Alpha功率的变化上。与这些生理、心理指标相一致，学生在学习高沉浸感的虚拟现实视频时，几乎不会感觉到时间的流逝，心情平静、轻松；而在学习略显枯燥的文字材料时，学生会感觉到时间流逝，并有轻微的烦躁感，从而影响答题的效果，也就是说沉浸感低。由此可见，学习互动视频比传统的阅读普通文本获得的沉浸感更高。而充满沉浸式体验的互动智慧课堂可以借助技术手段，为学生创造一个良好的沉浸式学习环境，从而在一定程度上改善学生的主观学习体验，提高学习效果。

2 临场感的神经机制与互动视频教学设计

研究临场感的神经机制，对于设计出更加符合学生需求的人机互动教学平台非常重要。在现实世界，人类的临场感从出生时就开始形成；而在虚拟环境，人类的临场感来源于个体作为独立形式存在于虚拟世界的一种感觉[9]。也就是说，在网络环境或虚拟环境中，虽然人的身体在物理位置上处于现实环境，但是可以在网络环境和虚拟环境中拥有临场的体验[10]。可见，临场感是网络环境和虚拟环境所固有的重要属性。因此，互动视频教学的设计可以充分利用这个属性，让学生在学习过程中获得临场感的体验，进而提高互动视频教学的效果。

（1）成人临场感的神经机制

①成人的临场感与脑中分布式网络的激活模式有关。分布式网络的关键节点是背外侧前额叶皮层，其右侧部分明显抑制背侧视觉流的激活，从而调节和控制临场体验。大脑中的背侧流在以自我为中心的视觉环境加工中具有特殊作用，而右侧背外侧前额叶皮层通过限制以自我为中心的活动来调节临场感。因此，设计互动视频教学时，可以通过调节以自我为中心的视觉环境来调节互动视频教学中学生的临场感，进而影响其大脑右侧背外侧前额叶皮层的活动；同时，也可通过增强学生的临场体验，抑制其右侧背外侧前额叶皮层的激活，使学生的大脑对虚拟环境的反应与对现实生活的反应一样。临场感体验越强，大脑左侧和右侧的背外侧前额叶皮层的血流动力学反应就越小[11]。此外，背侧视觉流和相连的额顶区域也显著参与了行动和运动控制。因此，学生对虚拟场景的参与程度越高，其在虚拟环境中专心致志学习的能力就越强。

②成人的临场感也与内侧前额叶皮层的活动有关。内侧前额叶皮层参与注意力调节、冲突监测、认知控制、自我反思等活动[12][13]，且其活动在休息时继续，而在执行外部提示任务时暂停[14]。因此，内侧前额叶区域的激活可能表明成人学习者处于虚拟环境时主要使用内部自我反思控制——当成人学习者经历较少的临场感时更是如此。成人学习者可以通过批判性地评估和监测虚拟环境刺激，或通过将他们的注意力从外部虚拟现实引向内部自我反思的心理过程，来控制和调节临场体验。因此，在设计互动视频教学时，可以在关键问题上给予成人学习者适当的反思时间，让其有足够的时间对概念、知识体系等进行深入思考，再通过视频互动环节将思考的结果呈现出来。

（2）儿童临场感的神经机制

儿童临场感激活的神经机制与成人不一样：儿童右侧背外侧前额叶皮层参与皮层下和颞叶中部脑区（包括海马、杏仁核、脑岛）、多感官整合区（颞顶交界处）和腹侧视觉流的活动。由于儿童的大部分脑区，特别是双侧海马和腹侧视觉流，是以物体为中心的空间位置加工网络的一部分，与观察者以自我为中心的空间位置无关，故儿童会自动使用以物体为中心的导航策略来应对高沉浸度的虚拟场景[15]。以物体为中心的导航策略通常用于在空间导航方面不是很熟练的儿童和成人，因此这种激活模式可能表明儿童在空间导航方面的熟练度较低。但是，儿童参与情绪加工（包括杏仁核、海马体和脑岛）的脑区激活水平上升，这些区域在虚拟环境体验的过程中激活水平较高，表明儿童更易受到视觉和听觉空间刺激的影响。在虚拟环境中，儿童调节和控制临场体验的能力较弱，这可能与儿童尚未完全成熟的前额叶皮层有关[16]，也与儿童的大部分执行功能的延迟成熟有关[17]。目前，还没有证据表明背外侧前额叶皮层对控制临场感的神经网络有任何明显的调节作用，这很可能是由于额叶皮层尚未成熟，削弱了儿童有效应对虚拟环境中刺激的能力，导致儿童在虚拟环境中出现了更强烈的情绪反应，且更多地采用了以物体为中心的导航策略。这种完全不同的激活模式表明，儿童在加工视觉情景时采用了明显不同于成人的“神经”策略。

需要注意的是，儿童的内侧前额叶皮层尚未完全发育成熟，大部分执行功能也还不够完善，导致儿童的临场感联结模式与成人学习者显著不同，因此在设计面向儿童的互动视频教学时需要遵循儿童临场感发展的规律。

综上所述，进行互动视频教学设计时要关注沉浸感与临场感的认知、神经机制研究。沉浸感不仅与人脑的注意机制有关，还与媒介有关——媒介本身能够带来高低不同的沉浸感。临场感在人脑中渐进式发展，其中成人的临场感与脑中分布式网络的激活模式有关，其关键节点是大脑左右半球的背外侧前额叶皮层，其通过限制以自我为中心的导航策略来调节临场感，而内侧前额叶通过在虚拟环境的内部自我反思来调控临场感；儿童由于大脑发育不成熟，对临场体验调节和控制的能力较弱，故在设计互动视频教学尤其是虚拟环境中的互动视频教学时，需要遵循儿童学习者、成人学习者不一样的神经和认知加工规律，以确保教学设计的有效性。基于上述对脑与认知规律的认识，接下来本研究将对CNKI数据库和哔哩哔哩视频网站上互动视频教学的研究与应用现状进行深入分析，以期为我国互动视频教学设计提出有针对性的建议。

三 互动视频教学研究与应用的可视化分析

为了解我国互动视频教学设计的科学性与实践的有效性，本研究采用可视化技术，从两条路径来进行数据的采集与分析：①以CNKI数据库为主要数据来源，运用VOSviewer分析软件，对互动视频教学的核心关键词进行可视化分析，来了解互动视频教学的研究现状；②以哔哩哔哩视频网站提供的互动视频教学资源为数据来源，采用Python代码爬虫工具，以“互动视频教学”为关键词进行搜索，来了解互动视频教学的应用现状。

1 互动视频教学研究的可视化分析

为了解互动视频教学的研究现状，本研究按照检索式为“主题=互动视频+教育/教学”、文献发表的时间不限定、文献语言均为中文等条件进行检索，同时采用VOSviewer 1.6.16工具，对从CNKI数据库采集到的文献数据进行可视化分析，以考察互动视频教学的研究热点。经筛选、查重、合并后，本研究得到87篇有效文献、45个具有共现关系的核心关键词。

我国互动视频教学研究始于1994年，于2000年逐渐步入正轨[18]。通过对互动视频教学的关键词进行分析，本研究发现：“远程教育”“互动视频”“互动教学”“视频分析”“师生互动”“同步视频互动”“分布式学习”等为共现频率较高的关键词，在整体的共现网络中起核心作用，具体如图1所示。此外，“互动视频”子网络显示，与“互动视频”主题存在直接相关关系的关键词有“微课”“实验教学”“教学短视频”“情境认知”“Bilibili平台”等，这些构成了互动视频教学的热点，如图2所示。

图1 互动视频教学的核心关键词

图2 互动视频教学的热点

根据VOSviewer的分析结果，结合已经发表的研究成果，本研究认为互动视频已经成为教学的一种重要手段，其研究的发展趋势是从原本单向信息传递的视频教学向双向互动的视频教学发展[19]，同时研究也关注了线上教育互动性差、学生注意力维持难、学情即时观察难等教学问题。互动视频教学研究自2015年开始逐渐加深，现已深入到不同年龄段的课堂，其研究视角逐渐从网络教学、远程教育发展为学习环境（如哔哩哔哩视频网站、教室等线上线下平台）、学科内容（如化学、语言、数学等科目教学）、教学人群（包括幼儿、中学生、大学生、企业人群）等。由此可见，互动视频教学已成为我国教育领域研究的重要主题，且其研究不断深入、所涉范围不断拓宽。

2 互动视频教学应用的可视化分析

哔哩哔哩视频网站（官网地址：https://www.bilibili.com/）是国内年轻人高度聚集的文化社区和视频平台，根据QuestMobile研究院发布的《Z世代洞察报告》，其位列“Z世代偏爱APP”和“Z世代偏爱泛娱乐APP”两项榜单第一名，现已成为互动视频教学的重要平台。根据哔哩哔哩视频网站发布的2022年第二季度财报显示，该平台的月均活跃用户达3.06亿，日均视频播放量达31亿次，月均互动数达125亿次，具有开放性强、包容度高、受众群体广等特点；尤其是悬浮于视频上方的实时评论功能（俗称“弹幕”），可以形成一种奇妙的实时互动关系。哔哩哔哩视频平台极大地促进了互动视频教学的制作与传播，但是互动视频的质量还有待进一步提高。例如，陈俊颖[20]的问卷调查报告显示，在333名调查参与者中，大约有62.5%表示自己在哔哩哔哩视频网站观看过知识竞答类互动视频，但仅有18.0%表示喜爱这类互动视频；而王若琳[21]的调查研究结果发现，在183名调查参与者中，58%认为互动视频能够满足自身个性化需求，38%认为互动形式单一等。

为进一步了解互动视频教学的应用现状，本研究以“互动视频教学”为关键词在哔哩哔哩视频网站进行搜索（时间截止到2022年8月），然后采用Python代码爬虫工具获取了50页（哔哩哔哩视频网站搜索结果最多只呈现50页）的视频信息，包括视频分区、标题、播放量、弹幕数、上传时间、视频链接总共1000条视频数据（并非哔哩哔哩视频网站所有互动视频数据，而是根据关键词从哔哩哔哩视频网站搜索出来的部分数据）。对检索出的视频进行人工逐条筛选，剔除无教育意义的视频数据（包括非互动性、纯娱乐性的互动视频数据），本研究最后得到596条互动视频教学的数据。

（1）互动视频教学的发布热度与播放热度

哔哩哔哩视频网站的视频互动功能于2019年7月上线，而教学类互动视频的最早发布时间是同年10月。自首次发布数量出现高峰之后，哔哩哔哩视频网站的互动视频教学一直保持着每天至少1个视频的平稳更新速度。从图3中的播放总量（红色曲线+三角形）可知，视频播放量最低为10次，最高为6522332次，整体呈间歇性播放高峰走势。虽然目前的教育类互动视频创造和发布不断更新，关注度和参与度也在逐渐上升，但从图3的发布数量（蓝色曲线+方形）可以看出，自2019年10月有过一次突破性增长之后，视频发布量一直处于月发布量为10个视频以内的小幅度起伏走势，这说明该网站上互动视频教学的制作与发布速度相对缓慢。

图3 哔哩哔哩视频网站互动视频教学的发布热度与播放热度走势

（2）教育类互动视频的内容类型分析

通过对哔哩哔哩视频网站采集到的相关数据进行归类，可将视频内容分为大学学科类、中小学学科类、通识教育类、技能教育类、考试辅导类、家庭教育类和兴趣测试类，如表1所示。

表1 哔哩哔哩视频网站互动视频教学的内容类型详情

类型内容说明举例（视频标题） 大学学科类本类视频涉及大学相关课程的教学，受众群体主要为大学生。课程内容涵盖心理学、高等数学、远程教育、生物学等学科。【微积分2】硬核互动视频之三重积分的计算！ 中小学学科类本类视频涉及中小学相关课程的教学，受众群体主要为中小学生。课程内容涵盖语文、数学、英语、地理等学科。小学六年级下册《藏戏》互动视频 通识教育类本类视频以大、中、小学生为受众。课程内容并不涉及具体的学科，而是以社会常识和三观教育为主，包括安全教育、性教育、心理健康教育、社会实践等。【互动视频】中学生心理健康教育系列教育动画（高中）—人际关系 技能教育类本类视频不限定教学对象。主要教学目的是传授某一特定的、具有应用性和操作性的技能，如软件使用、编程技巧、工具制造、第二语言学习等。【C语言】C语言自学教程（零基础入门）互动视频带你一步步来学习！ 考试辅导类本类视频不限定教学对象。主要教学目的是针对某一类考试进行辅导，如法律考试、研究生入学考试、公务员考试、雅思、学科类考试等。呈现形式主要有两类：题目和答案组合、问题和讲解组合。【互动】像雅思老师一样做阅读 家庭教育类本类视频通常以学生家长为教育对象，主要讲授一些育儿辅导技巧，以促进家庭教育环境的改善。【互动】作为家长，如何面对自闭症儿童？ 兴趣测试类本类视频不限定特定人群对象，以各种兴趣测试为主要内容，如心理测试、职业测试、性格测试等。主要教学目的是通过测试，帮助学生更加了解自己的学习能力、职业发展方向等。【互动视频】心情低落就是抑郁症吗？抑郁症自测表！

图4 互动视频教学类型及其占比

与此同时，本研究对互动视频的内容类型进行了统计分析，结果显示：考试辅导类视频占比最大（35.88%），中小学学科类视频（18.03%）次之，通识教育类视频（14.80%）排第三，占比最小的是家庭教育类（5.10%）和大学学科类视频（4.08%），具体如图4所示。而在播放量方面，考试辅导类视频的播放量最高，其总播放量超过4816万次；其次是兴趣测试类视频，其总播放量超过113万次；超出预料的是中小学学科类、大学学科类视频的播放量分别约为51万次、6万次，与考试辅导类视频播放量之间的差距显著，具体如图5所示。由此可见，目前哔哩哔哩视频网站互动视频教学的目的与需求主要在于自主备考学习，其次为通识科普学习、技能学习、学科知识学习等。此现象或许会受各类视频数量、视频发布者影响力（即粉丝数量）、视频制作主题等因素的影响，而最大的影响可能来自哔哩哔哩视频网站使用人群与平台的个体用途。也就是说，目前互动视频教学主要应用于线上备考自学，且考试类视频与技能、学科知识类等视频之间存在显著差距，至于导致显著差距的原因，还有待深入探究。

图5 各类互动视频教学的播放量

四 对我国互动视频教学设计的建议

根据上述有关互动视频教学设计的神经机制，结合互动视频教学研究现状与应用现状的可视化分析结果，本研究针对我国互动视频教学设计提出以下建议：

1 充分利用网络互动技术的优势，科学地制作具有沉浸感与临场感的互动教学视频

一方面，通过分析CNKI数据库中互动视频教学有效文献的核心关键词，本研究发现目前互动视频教学的研究趋势是从原本单向信息传递的视频教学向双向互动的视频教学发展，研究开始聚焦于解决互动视频教学中学生注意力维持难、学情即时观察难等教学问题。另一方面，通过分析哔哩哔哩视频网站教育类互动视频的应用现状，本研究发现互动视频教学发展迅速，尤其是弹幕功能可以借助技术优势和文化优势，便捷地将单向信息传递的视频教学变成双向互动的视频教学，既跨越了时空的限制，也密切了师生的关系，从而营造出一种很强的临场感和沉浸感，极大地激起了学生互动分享的愿望与二次创造的冲动。

通过对互动视频教学的现状进行深入分析，本研究发现虽然网站的教学主题丰富、弹幕互动便捷，但是视频教学互动的形式仍然较为单一，且以链接型（即观看者通过点击不同的链接跳转到不同的视频内容）和问答型（即观看者通过选择视频弹题进行回答和测试）为主。这种单一的视频交互形式一方面受限于平台技术，导致优秀的视频内容和设计方案无法得到有力的技术支撑，在交互形式上缺乏一定的新意，尚不足以让学生在互动过程中体验到充分的参与感、沉浸感、临场感和控制感；另一方面由于很多互动视频教学缺乏原创性的内容，也降低了技术与文化已经营造出的沉浸感与临场感，从而使得学生的观看欲望减少，并很容易导致视频内容和形式的同质化[22]。因此，后续互动视频制作者应该首先根据有关沉浸感与临场感的神经科学研究，设计出更加符合人脑运行规律的互动视频教学，为学生创造良好的沉浸式学习环境，提供更具沉浸感、临场感的互动视频教学，从而在一定程度上改善学生的主观学习体验，提高学习效果。其次，提供更丰富的、高质量的教学内容，利用优化的视频技术或虚拟现实技术制作可定制式、可探索式等不同类型的互动视频。同时，加强互动视频技术与智能教育技术装备的融合，如利用增强现实技术、虚拟现实技术、虚拟仿真技术、脑智提升技术等，进一步扩大互动视频教学的应用场景。

2 增加教育神经科学的培训内容，提高教师制作互动视频的技能

通过分析哔哩哔哩视频网站的相关数据，本研究发现大部分互动视频教学的制作者并非专业的教育工作者，他们制作互动视频完全出于兴趣，而真正由教师制作的互动视频只占互动视频教学的很小一部分，因此，有必要提高教师制作互动视频的占比，并发动研究者从教育神经科学的角度来研究互动视频教学，将相关研究成果用来设计、开发互动视频教学，进而形成网络教学环境中师生互动的良好教学生态循环。为此，应为在线互动视频教学人员提供科学、合理的课程，增加教育神经科学和教育技术学相关的内容，提高互动视频制作者的专业素质和技术水平[23]。教师只有接受教育神经科学知识与互动视频制作方法的培训后，才能在设计互动视频时遵循学生脑与认知发展的原理，制作出既融入教师个人创意、又符合学科特点和学生学习发展规律的互动视频，进而提高学生的课堂参与度与学习积极性。

3 注重从教育神经科学的视角对互动视频教学进行实证研究，提供更科学的证据

通过分析CNKI数据库有关互动视频教学的研究文献，本研究发现互动视频教学的研究视角逐渐从网络教学、远程教育发展为学习环境、学科内容、教学人群的互动等，互动视频教学研究现已深入到不同年龄段的课堂。有研究已证明真实课堂环境中应用互动视频的有效价值[24]，如Palaigeorgiou等[25]比较了小学五、六年级互动视频教学环境与传统课堂环境的差异，发现：与传统课堂环境相比，互动视频教学环境下学生的学习效果得到了显著提升；学生不仅在互动视频学习过程中表现出了较强的自制力和自主学习能力，能够成功地监控自己的学习进度，还对互动视频教学环境给予了积极的评价。互动视频应用于真实课堂环境产生的这一教学效果可由建构主义理论来解释：在教学过程中，学生对自己的学习负责，教师只需引导学生，为学生提供个性化反馈；同时，学生通过与学习环境进行互动，锻炼了主动建构知识、重新组织知识的能力[26]。基于这些科学的研究成果，学校应大力支持互动视频走进课堂，鼓励教师将互动视频教学与传统课堂教学、翻转课堂教学相结合，开发出趣味性更强、互动效果更佳、沉浸感与临场感更加逼真的视频教学环境，激发学生的学习热情，提升教学成效，为互动视频在课堂中的应用提供良好的技术环境和资源渠道。

整体而言，目前互动视频教学的相关研究成果多偏重理论分析，而较少采用实证研究的方法，更缺乏从教育神经科学的角度设计互动视频的研究，这需要引起研究者的高度关注。上述有关互动视频教学神经机制的研究表明，互动视频教学在增强临场感、减少认知负荷方面具有积极作用，能提高学生的参与度、满意度和学习效果。教师还可以通过监控学生对嵌入式问题的选择和观看过程中出现的行为，来了解学生在互动视频学习过程中出现的错误、付出努力的程度、坚持观看的时间、完成任务所花的时间等信息。值得一提的是，互动视频教学在本质上属于多模态教学，可借助多模态技术尤其是认知神经科学技术，并通过多模态数据组合，来验证互动视频教学应用的有效性[27]。

综上所述，后续研究需更多地关注互动视频教学的实证研究，尤其是从教育神经科学的视角设计互动视频的研究，并探索在教育实践中科学地应用互动视频教学的方式，研究影响互动视频教学有效性的因素，如教师的作用（是否在屏、非言语信息、教学方式等），学生的作用（学习风格、学习方式、动机和意图等），以及互动视频的呈现方式等。未来，互动视频教学的设计和开发应遵循“以学生为中心、提供多种交互方式、成为学生自我评估的典范、向学生提供反馈、监控学生的进步、向教师提供学生的知识和技能的掌握情况、可以修改的开放性设计”七项原则[28]，并以服务于线上、线下教学中的师生互动为目的，以教育科学、认知神经科学、计算机科学为理论和技术支撑，解决互动视频教学发展过程中的技术性难题[29]，以最大程度地发挥互动视频教学的作用。

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Neural Mechanism and Visual Analysis of Interactive Video Teaching

ZHOU Jia-xian GAO Yu-ting ZHANG Zhi-cong CHEN Dan

In the era of information technology, the teaching medium is integrated and diversified, and the original one-way information transmission video teaching is transformed into the two-way interactive video teaching, which leads to the widespread attention and application of interactive video teaching in the education. Based on this, the paper firstly analyzed the background, connotation and role that interactive video teaching proposed, and deeply analyzed the advantages and disadvantages of current interactive video teaching. Subsequently, the core elements affecting the interactive video teaching quality, namely, the neural mechanism of immersion and presence, were analyzed, and further their inspiration for interactive video teaching design was analyzed accordingly. Finally, this paper took relevant data of interactive video teaching from the CNKI database and the Bilibli video website, and further analyzed the current research status and application status of interactive video teaching from the two pathways, respectively. On this basis, according to the analysis of the research status and application status, this paper put forward relevant suggestions for the interactive video teaching design in China, in order to better play the role of interactive video teaching and promote further in-depth research and application of interactive video teaching.

interactive video teaching; immersion; presence; neural mechanism; Bilibili video website; educational neuroscience

G40-057

A

1009—8097（2022）09—0019—12

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.09.002

本文受国家自然科学基金面上项目“汉语阅读教育对神经网络的作用及其机制”（项目编号： 61877019）、上海市哲学社会科学规划课题“汉字理解的认知神经机制及教育的塑造作用”（项目编号：2017BYY017）资助。

周加仙，研究员，博士，研究方向为教育神经科学、现代信息技术在教学中的运用及其对脑与认知的影响，邮箱为jxzhou@psy.ecnu.edu.cn。

2022年2月8日

编辑：小米