“手写”还是“键入”?书写方式影响认知学习的机制与证据

2024-03-13 09:30杨钦晨詹泽慧
开放学习研究 2024年1期
关键词:手写书写学习者

杨钦晨 詹泽慧

(华南师范大学 教育信息技术学院,广东 广州 510631)

一、引言

信息时代的到来使得纸笔手写方式已不能满足高效率信息输入的需要,因此在教育领域中键盘输入、虚拟键盘输入、平板电脑电子书写以及数字点阵笔技术(Yang, Zhan, & Du, 2022)等信息化书写方式的使用不可避免。这一趋势也正在逐渐覆盖到基础教育阶段。电子书包、在线学习(孔丽丽,马志强,易玉何,杨昊,2017)等多种依托互联网和信息技术的学习方式的推广实践在我国已有十余年的时间,众多学者因此预测世界正进入“无纸化”学习新时代(孙立会,2014;樊绮,许哲伟,陈智源,林明祥,武学龄,2010;刘岚,2022;赵亮,2010)。教育信息化的推进也使得基础教育将转向线上和线下教学相结合的“双线混融教学”新时代(李政涛,2020;刘紫荆,2021)。因此,一方面这导致在信息时代传统纸笔书写形式日渐式微,使得中小学生的汉字书写和应用能力出现衰退。“书写的消亡”(Sülzenbrück ,Hegele, Rinkenauer, & Heuer, 2011)、“汉字危机”(严寅贤,2010)、“数码时代失写症”以及“提笔忘字”已成为不可忽视的社会文化现象。另一方面,以屏幕为信息传播和交互载体的学习工具,往往需要学习者长时间地面对电子屏幕,导致儿童视力下降(French, Morgan, Mitchell, Rose, & Kathryn, 2013)、注意力不集中(曹斌,刘成军,周伟,陈芳荣,2018)。因此,2021年教育部等十五个部门联合制定的《儿童青少年近视防控光明行动工作方案(2021-2025年)》中明确指出“学校教育应以按需原则合理使用电子产品,教学和布置作业不依赖电子产品”。

因此,信息化与教育领域深度融合的趋势虽不可逆,但随之而来的信息技术工具在教育实践中所产生的弊端亦应引起重视。教育研究者应避免盲目追求信息时代的技术浪潮,而更关注教育“立德树人”的本质目的是否达到,深入探讨技术对学习者个体的认知发展存在的潜在影响,以及如何让技术这把“双刃剑”更好地服务于教育。尽管先前学者在书写方式影响学习者的认知心理方面已进行了一定研究,但这一主题相关研究的系统性仍然相对有限。

基于此,本研究关注手写(handwriting)和键入(keyboarding/typing)两种书写方式对学习者认知学习的影响,在Web of Science(WOS)、Springer、Elsevier Science Direct、Wiley、中国知网和万方等国内外数据库中进行检索(其中WOS数据库由于未提供关键词检索,因此采用主题词检索,其余数据库均采用关键词检索方法)。在检索方法上,首先采用关键词检索或主题词检索方法,国际研究以“handwriting”或者“keyboarding/typing”为关键词或主题词,国内研究以“纸笔手写/键入/书写工具”为关键词,在中国知网、万方数据库进行检索,检索截至2023年12月29日。对于检索到的国内外研究,首先进行了基于文献类型、研究领域、发表年份的筛选。其次,根据制定的入选标准对上述筛选后得到的文章进行进一步人工筛选。最后,剔除各个数据库中重复入选的文章。检索、筛选流程以及人工筛选标准如图1所示。

图1 文献筛选流程图

通过对教育学、心理学领域前人的研究方法和结论的分析,梳理了以往研究如何发现书写方式不同对学习者认知学习可能产生的影响及结论,从写作能力、阅读能力、记忆能力、精细运动以及手写困难方面,分析不同书写方式对学习者认知学习的影响,旨在为未来教育实践中书写方式的选择与应用以及教育技术工具的开发,提供更为丰富的理论支撑。

二、书写方式影响认知学习的研究方法

在关注书写方式对认知影响的实证研究中,以往研究者们在研究工具、研究对象、研究范式以及评价指标等方面具有多样化的选择。在本研究中,从方法学的层面出发,通过对上述四个方面的梳理,对以往书写方式对认知学习影响的实证研究方法进行总结,旨在为未来的研究者提供更为明确的方法学指导。

(一)研究工具

随着技术的发展,我们发现以往研究为对比不同的书写方式对认知学习产生的影响,大多使用电脑实体键盘(Freeman, MacKinnon, & Miller,2005)、平板电脑虚拟键盘(Spilling, Rønneberg,Rogne, Roeser, & Torrance, 2022)、平板电脑数字手写(Alamargot, & Morin, 2015)以及传统纸笔(陈京军,许磊,程晓荣,刘华山,2016)进行实证研究,以此来对比手写与键盘输入两种不同的书写方式为写作、问题解决等认知活动带来的影响。

(二)研究对象

对以往手写和键盘输入影响认知学习的对比研究中的研究对象学段分布进行统计,得到各年龄段和各认知领域的样本量分布(见下页图2)。

图2 研究对象数量分布图

总体而言,对各学习阶段的样本量进行对比,高等教育阶段的研究对象最为丰富,这一现象在一定程度上可以归因于高等教育阶段研究对象与数据的易获取性。同时,对各认知领域的样本量进行比较,发现两种书写方式对认知学习的影响存在差异,其中关注写作和阅读领域的研究样本最多。通过综合分析年龄阶段和认知领域发现:第一,以往研究对基础教育1至3年级学习者的关注更多地体现在写作和阅读方面,究其原因,是因为作为语言学习的重要能力,阅读和写作能力受到书写方式的影响,书写方式在早期学龄儿童的学习习惯培养和相关的教学方式的选择方面具有重要意义,所以受到更多研究者的关注。第二,对4至6年级学习者,以往研究除了对其阅读能力持续关注以外,还集中研究了书写方式对其手写困难的影响。其他关于手写困难的研究所关注的年龄段也与此一致,因为手写困难主要涉及字迹易读性和手写速度,而4至6年级正是字迹易读性发展的关键阶段(Graham, Schafer, William, Virginia, &Naomi, 1998),也有研究认为字迹易读性在2到3年级已趋于稳定(Karlsdottir & Stefanson, 2002)。因此,对4至6年级学习者手写困难的关注和研究,不仅有助于为其选择适合的书写方式提供依据,还能够为研究解决手写困难的问题提供更多的实证。第三,对于7至9年级的学习者的研究持续关注其手写困难问题,这可能是因为字迹易读性或许在6年级之后仍有所变化(Graham et al., 1998),因此这一部分研究可以在此基础上提供更多的研究证据。第四,书写方式的影响研究中,可以发现缺少10至12年级的研究,一方面可能是由于招募这一年龄段研究对象的存在困难,另一方面也可能是由于这一阶段研究对象的认知发展与7至9年级或者高等教育阶段的差异并不明显。第五,高等教育阶段,研究者广泛关注书写方式对写作能力的影响。除了研究对象招募的便利性原因外,还包括商务汉语考试在内的各类大型语言考试参与者人数众多、机考和纸笔测验方式并行使用的客观因素,这使得此类研究能够获得更丰富的研究对象样本。并且从教育实践的角度出发,对比两种书写方式对语言写作能力的影响,检测教育考试中的非认知因素对语言考试成绩的影响,对教育管理者和决策者十分重要。

(三)实验范式

对于书写方式的研究需要在标准化测试以及实际教学条件中相互平衡,尽量严格控制混淆因素,但与此同时,在实验材料和评估方式的选择上更加接近现实教学活动。以往研究者采用的实验范式大致可以分为以下几种:①写作任务(Read, 2007; Connelly, Gee,&Walsh, 2007; Whithaus, Harrison, & Midyette , 2008;Spilling, Rønneberg, Rogne, Roeser, & Torrance, 2022;Ashburner, Ziviani, & Pennington, 2012);②文字抄写任务(Tan et al., 2013; Ashburner et al., 2012;Freeman et al., 2005; Shibata et al., 2018);③笔记记录任务(Mueller, & Oppenheimer, 2014);④标准化精细运动测试(Sülzenbrück , Hegele, Rinkenauer,& Heuer, 2011);⑤手指运动任务(Preminger,Weiss,&Weintraub, 2004);⑥标准化手写表现测试(Rosenberg-Adler & Weintraub, 2020)。除此以外,也有个别研究者根据自己的研究目标对实验任务的具体内容进行了适切的调整,例如:Anthony、Yang和Koedinger(2007)为了验证其开发的数学公式手写输入系统的有效性,比较了学生通过打字输入和手写输入两种方式解决数学问题的表现,发现手写的方式更有助于数学问题解决,且这种优势随着问题难度的提升而更加显著。

(四)评价指标

手写和键入两种不同的书写方式的评价指标主要依据研究者们的研究目的和采用的实验范式的不同而有所区别。主要可以归纳为以下几种:①速度指标(Ashburner et al., 2012; Connelly et al., 2007; Shibata et al., 2018),一般用于文字抄写任务,主要比较学习者在一段时间内抄写同样文字的速度;②作文质量指标(Ashburner et al., 2012; Read, 2007),多用于写作任务的作品评价,其评价标准包括逻辑组织、结构、拼写、语法、词数等方面因素;③记忆和理解表现(Mueller et al., 2014);④精细运动技能表现(Sülzenbrück et al., 2011);⑤标准化手写测试表现(Rosenberg-Adler et al., 2020)。

三、书写方式影响认知学习的心理和生理证据

书写方式对认知学习的影响可借助具身认知理论来解释。该理论强调个体的认知图式构建和思维起源于对客观事物感知与运动过程的相互作用(Goldin-Meadow & Beilock, 2010;Shapiro,2007)。认知、身体和环境形成一个有机的整体,涵盖内部认知操作和外部与环境的互动操作(Rowlands, 2009)。在书写时,纸和笔、键盘输入时的键盘被视为环境结构,必须与生理结构产生动作以及进行感觉、认知加工的心理结构相结合,以共同影响学习者的认知加工。具身认知理论为解释书写方式如何积极影响学习者的认知学习提供了坚实的理论基础。因此,本节从生理和心理两个层面分析书写方式对学习者认知的影响研究的重要结论,突显了书写不仅是一种简单的技能行为,更是认知发展的关键媒介。通过身体与环境的相互作用,书写影响了学习者对知识的构建和理解。

(一)书写方式影响认知学习的生理证据

手写(handwriting)作为一种书写方式,直接影响着学习者的认知过程和学习表现,是一项与记忆、理解和创造力紧密相连的认知活动。手写的动作不仅牵涉到手指、腕部、肘部和手臂等身体部位,更直接涉及大脑中的多个区域,包括初级运动皮层、感觉运动皮层、补充运动区域、丘脑和壳核等(Planton, Jucla, Roux, & Démonet, 2013),这些区域的复杂神经活动涉及视觉运动整合功能、运动规划、手部操作、本体感觉、视觉感知、持续注意以及手指的感官知觉多种认知加工过程(Feder, &Majnemer, 2007)。因此,手写通过引起感知、注意等认知学习重要的心理过程对应的脑区激活,还将进一步对学习者的认知学习过程产生影响。此外,手写还涉及腹前侧运动皮层、后侧颞叶、颞下回等语言表达相关的区域(Planton et al., 2013),表明其对语言学习存在的影响。最后,手写运动对大脑中网状结构(Reticular Activating System,RAS)也具有一定的刺激作用(Berninger et al., 2009)。网状结构通常对大脑处理内容起着过滤器的作用,这在一定程度上能够解释学习者通过手写输入内容拥有更好的记忆效果的结论。

键入(typing/keyboarding)的书写方式同样涉及与手写类似的手指和腕部小肌肉群的精细运动,已有研究证明键入的书写方式可能受到右脑偏侧化的影响,认知过程中存在右脑倾向的学习者具有更高的键盘书写速度(Hasten, 1995)。但相对于手写而言,键入影响认知学习的生理证据则较为有限。手写的生理过程直接参与了高级认知活动,而键入更偏向于机械性的手指动作,在与认知学习密切相关的神经加工过程的生理机制层面的证据较为不足。

(二)书写方式影响认知学习的心理证据

目前国内外对于手写和键入两种书写方式对学习者认知功能影响的对比,主要从写作能力、记忆能力、阅读能力、精细运动能力以及特殊学习困难等研究主题方面展开。需要注意的是,“心理证据”更多是相对于“生理证据”而言,旨在强调研究的焦点是关于书写方式对学习者心理过程的影响,而非肌肉、大脑等生理方面的影响。记忆的形成和存储、阅读和写作、精细运动的协调等都是个体的心理过程,属于认知心理学范畴,因此被纳入心理证据进行分析。手写困难问题被认为是心理障碍的一部分,其并不仅表现为手部不能进行书写的动作,而更多体现在字迹易读性较差等认知表现方面,因此对这一问题的探讨也属于心理证据的范畴。

1.与写作能力相关的证据

写作作为语言学习的关键能力一直是心理学与教育学研究的焦点之一,而书写方式对写作能力的影响更是以往研究中备受关注的核心议题。这种影响不仅在学习者日常的语言学习过程中显现,也体现在教育监测以及高利害关系写作考试的情境中。

在基于日常语言学习的情境研究中,书写方式通过塑造学习者的书写习惯和技能,直接塑造了其写作表达的质量。以往结论表明纸笔手写在写作内容的质量(Read, 2007; Connelly et al., 2007)、写作速度(Connelly et al., 2007)以及写作流畅性(Alves et al., 2016)方面,都比键盘输入更具优势。其中,写作流畅性具体体现为更短的停顿、更长时间的不间断书写,并最终能够写出更长、更好的故事(Alves et al., 2016)。然而,也有研究发现了与上述研究结论不一致的证据,认为这种书写方式带来的认知影响可能特异于学习阶段,或者与学习者的母语背景及写作所使用的语言有关。对于母语初学者来说,书写方式对于写作、识字能力的影响可能并无显著差异(Spilling et al., 2022),而在非母语者的汉语写作中,初学者也可能更倾向于使用打字输入,并且打字输入的作品质量更高(Zhang &Min, 2019)。

此外,在教育监测、高利害关系考试情境下,书写方式直接关系到学生在有限时间内清晰、准确地传达信息的能力,因此书写方式对学习者的写作测试表现也会产生深远影响。首先,在写作测试的结果方面的对比研究发现,纸笔手写与机考的形式对汉语、英语的写作成绩没有显著的影响(蔡基刚,汪中平,2009),但是机考测试中学习者的别字数量要高于纸笔考试,而纸笔考试中的作文字数要多于机考作文,仅就“别字”得出结论是因为,机考测试通过打字输入不可能产生“错字”,所以只能通过“别字 ”数量与纸笔手写考试进行对比(刘超英,2010)。其次,在态度方面,学习者和阅卷者对纸笔书写和键盘输入两种方式持有不同的意见。一般而言,学习者更倾向于认为写作工具会影响他们的考试写作质量,而阅卷者则认为书写方式对于写作质量不会产生显著的影响(Whithaus et al., 2008)。而事实上,调查研究发现,高利害关系的考试中很少有学习者会选择机考的方式(Mogey, Cowan, Paterson, & Purcell, 2012),并且少部分学习者甚至可能对于需要键盘输入的写作考试产生一定的焦虑(蔡基刚 等,2009)。

综上,纸笔手写对于写作能力的发展更具有显著的积极作用,但是不同学习阶段、不同母语背景的学习者样本中的结论可能有待未来更多研究的实证证据支撑。对于写作测试而言,虽然书写方式对于写作成绩的影响并未得到证明,但是在重要的写作测试中学习者具有更高的纸笔作答偏好,这或许是因为两种方式在日常生活和实际教学中的使用频率差异,多数学习者对纸笔书写更为熟悉,而在考试中使用更为熟悉的工具能够减少他们对于考试的焦虑感,焦虑情绪对于学习者写作表现可能产生一定的消极影响(Gibriel, 2019)。因此,涉及写作能力考察的考试设计中,研究者应当考虑到书写方式的习惯偏好对于学习者情绪以及写作表现的影响,为学习者提供更加多样化的书写工具选择,减少非认知因素的影响。

2.与阅读能力相关的证据

在语言学习的研究中,除了对写作能力的关注以外,以往研究也特别聚焦于书写方式对阅读能力的影响,分别从神经科学证据和行为证据方面突显了书写方式对于阅读能力发展的重要性。

一方面,神经科学研究已证明手写对阅读能力发展的积极作用。手写和阅读能力的基础都包含了大脑对于文字进行处理加工的过程,所以二者在神经网络和认知功能组成的方面都存在共同的部分。手写的核心脑区——左侧前运动皮层,在阅读任务中也出现了激活,表明阅读与手写加工的共同影响因素(朱朝霞,刘丽,崔磊,彭聃龄,2019)。

另一方面,在行为研究中,书写方式对于学习者的阅读能力产生的影响主要体现在语言的听觉以及视觉加工方面,但其结论却并未在不同年龄段的样本中取得一致。具体而言,拼音输入经验在成年人中被认为对汉字的语音加工和字形加工都存在积极作用(朱朝霞 ,刘丽,丁国盛,彭聃龄,2009),但是在儿童群体中,手写却比打字能够更好地促进词汇识别(Longcamp , Zerbato-Poudou, &Velay, 2005),且儿童拼音输入法的使用与阅读成绩呈现显著的负相关(Tan et al., 2013)。

这一结论的不同和矛盾或与学习者的学习阶段有关,处于汉字学习早期的儿童过多地使用键盘打字,可能会影响其正字法表征,进而影响其阅读能力。对于熟练使用汉字的儿童来说,不同书写方式对于汉字认知加工能力具有同等积极的作用,尽管这种积极作用的大小在不同任务中存在不一致,在再认选择任务中键入和手写方式产生的作用大小相当,在回忆书写任务中手写方式具有明显优势(陈京军 等,2016)。此外,研究结论的矛盾或与书写方式的作用机制有关,键盘输入对于汉字学习的消极作用主要表现在字形记忆方面,汉字作为表意文字,字形和读音的对应关系更为模糊(张清芳 ,杨玉芳,2006),文字形状也更为复杂,需要考虑笔画顺序、空间组合以及书写位置等问题(陈京军 等,2016)。因此,键盘输入和手写对于汉字的认知加工的影响相比其他语言来说或许差异更大。

综上,书写方式对于阅读能力的影响研究表明,书写方式对学习者的认知影响特异于学习阶段以及语言类型。其中,纸笔手写的优势更多体现在儿童样本中,尤其是汉字初学阶段的儿童。因此,虽然也有证据支持拼音输入的经验对于成年人阅读能力的积极作用,但是考虑到基础教育阶段学习者的汉语学习特点以及与汉语相比英语等其他表音文字的特殊性,在语言类学科教学的基础阶段,包括汉字笔画、基本结构等内容的教学阶段,教师应该更加重视纸笔手写习惯的培养,这对于提升他们的阅读能力具有重要的作用。

3.与记忆相关的证据

在信息的存储、加工和提取效率上利用外在工具存储信息固然优于个体自身的记忆功能,但是对于学习者的认知发展而言,使用更高效率的存储工具,或许意味着对学习者自身认知能力的消弭。单词记忆研究表明,相比键盘输入,手写更能提高记忆力,特别是单词较多的时候(Bouriga & Olive,2021)。在学习笔记的记录过程中,学习者采用手写笔记的方式对于讲授内容的记忆、理解等方面的学习效果更佳(Mueller et al., 2014)。用手写的方式做笔记会产生更小的认知负荷,对记忆的干扰也更小(Shibata et al., 2018),因此手写在不干扰其他认知活动的情况下,在记忆方面具有更为明显的优势。

手写方式在记忆方面的优势可能是由于:一方面,键盘输入具有更高的输入速度,学习者可能更倾向于逐字抄写讲授内容,更为全面地存储信息(Mueller et al., 2014)。然而,在键盘输入这一过程中,学习者可能并未进行有效的认知加工处理以及语言重组,难以达到有效的记忆,因此学习效果不如使用手写笔记的学生。另一方面,手写时,手指运动的顺序特征能够激活涉及思维、语言和工作记忆的脑区,增强短时和长时记忆(Guardado,2013),因此手写对记忆具有更为显著的促进作用。

综上,相比键盘输入,手写方式对学习者的记忆能力的提升巩固具有更为显著的积极作用,这与书写方式的记录速度有关,同时也依赖于手写的动作顺序对记忆产生的作用。记忆是认知学习中不可或缺的一环,对于知识获取、知识理解起着重要作用。因此,在实际教学中,应当更多地鼓励学习者采用手写的方式记录笔记。但与此同时,考虑到学习内容的信息化存储以及传输的便捷性,教育技术研究者未来应当关注手写笔记自动化识别工具的设计以及研发问题。

4.与精细运动能力相关的证据

键盘输入以及平板电脑电子手写对于学习者的精细运动能力的影响已得到广泛证明。在连续手臂动作的精度方面,长期使用键盘的学习者比习惯手写技能的学习者表现更差(Sülzenbrück et al.,2011)。此外,平板电脑的电子手写的方式会影响低年级学生的手写停顿,导致书写的时间更长,而对高年级学生的影响主要体现在动作执行上,会增加学生写字的笔压和笔速(Alamargot & Morin,2015),说明年龄较小的儿童在平板手写的输入方式中,存在分段轨迹计算方面的障碍,而较大的儿童则在使用平板电脑进行书写的过程中,表现出精细运动的控制力降低。

因此,长期的手写习惯更能对学生精细运动技能产生积极影响,但此外我们还需要关注并区分传统纸笔手写和新型技术支持下的数字手写带来的手写精细运动的差异。除了长期的使用习惯原因造成的差异以外,教育技术研究者们更应该关注到,电子设备对于传统纸笔手写模拟的真实感方面存在的诸多不足。如何增加电子信息化技术对于纸笔手写模拟的真实感,同时减少电子屏幕对学习者精细运动能力的损害,应当是分析研究未来为学习者提供的数字书写设备时应该考虑的重点。

5.与手写困难相关的证据

手写困难(Handwriting Difficulties,HD)是一种特殊的学习障碍,表现为字迹模糊、手写缓慢(Feng, Lindner, Ji, & Malatesha, 2019)。患有系统性红斑狼疮的学生通常存在手写困难,他们的手写和键入都需要经过转录加工(Beers, Mickail,Abbott, & Berninger, 2017),而用键盘代替笔进行文字加工,可以减少手写需要付出的体力和需要承受的痛苦(Van Leeuwen & Gabriel, 2007)。写作速度较慢,且字迹易读性较差的学生,经过键入教学后,相比手写,有四分之一的学生能够使用键盘输入写出更多的文字(Rogers & Case-Smith,2002)。因患自闭症而手写困难学生在使用键盘进行文字处理时,也具有更高的学习动机,并且键盘写作的速度、文字长度和作品质量都优于手写组(Ashburner et al., 2012)。因此,手写和键盘输入的准确性可能需要不同的生理技能,这也许意味着对于手写困难的学生来说,键盘是一种有潜力的替代性书写工具(Preminger et al., 2004)。

键盘输入和手写在认知和神经机制上尽管存在明显的差异,但仍涉及一部分相同的加工过程(Alonso, 2015)。因此,虽然大多数书写困难的学生键盘输入速度与正常发育学生相当,但部分患有书写困难的学生可能也存在键盘输入困难(Keyboarding Difficulties, KD),并且这一部分学生在语音解码和构形正字法知识上的表现也较差(Rosenberg-Adler et al., 2020)。因此,对于此类学生来说,用键入代替手写输入并不能解决问题,未来研究者需要投入更多的研究才能为他们提供更为适合的建议。

综上,键盘输入的方法对于患有手写困难的学习者可能是一种有效的替代方式。教师在教学过程中应当关注并识别此类学习者,充分考虑学习者的个体差异,为学习者提供适切的书写工具,有助于学习者的学习和认知能力的发展。同时,对于患有手写障碍的学习者,个性化的键盘输入教学也至关重要,小学高年级的键盘输入教学中,存在手写困难的学生可能需要至少25至30小时的总教学时长才能较好地掌握这种输入方式(Freeman et al.,2005)。然而,从已有研究证据来看,并非所有手写困难的学生都能够采用键入作为替代方式,仍有部分在手写和键盘输入方面都存在困难的学习者,因此对此未来的教育和心理学领域仍需深化研究。可融合手写笔迹、键入文本、书写行为和生理等多模态数据,建立学习者的认知能力评价模型,对存在特殊学习困难的学习者进行筛选和分型,根据学习者的认知能力特点,提出更加适切的书写方式,满足学习者的个性化学习需求。

四、总结与展望

(一)总结

书写不仅仅是一种通信方式,它还是一项重要的认知加工方式,涵盖了写作能力、记忆、阅读等多个认知层面,同时也涉及精细运动技能的培养,对人的发展具有重要影响。通过梳理国内外已有研究有如下发现。

首先,相较于键盘输入和电子书写,传统手写方式对学习者认知学习(如写作、阅读、记忆、精细运动等)更能产生积极作用,而结合生理层面的证据,本研究认为手写能够对认知学习产生更加积极的作用,或许是由于手写动作在精细运动、知觉感官方面能够引起更多神经激活。

其次,已有研究中书写方式对认知学习的影响主要侧重于写作和阅读两大领域。在写作能力方面,手写方式在写作流畅性以及针对写作测试的非认知因素影响方面更具有优势,并可因此进一步影响写作质量或写作测试成绩。由此,结合手写困难研究中键盘输入的优势性作用,这启示教育工作者在日常教学和语言测试的写作能力评估方式设计上,应当考虑到个体差异,为学习者提供多样化书写方式的选择。在阅读能力方面,对于以汉语为母语的儿童,手写方式更有助于儿童的汉字识别与表征能力的发展,而对于成年人和非汉语母语者,键盘输入方式或可促进汉语的视听加工能力。以上结论提示教育管理者在教育信息化决策方面应充分考虑儿童和青少年的阶段性发展特点,增强教育决策的科学性。在汉字写作和阅读能力的培养方面,在语言学科的基础知识学习阶段应更加注重学习者的手写技能培养,而在国际汉语教育方面,键盘输入的使用或许有助于提升汉语的学习效率。

(二)未来展望

尽管手写方式在认知学习中的优势作用已得到以往不少研究的证明,但是研究结论也存在部分矛盾以及不足之处,建议后续研究可从以下几方面进一步深入。

第一,书写方式对写作技能培养存在显著影响,后续研究可考虑基于不同学习阶段、语言背景、经济文化背景进一步探寻证据。此外,尽管机考形式在提升阅卷效率和减少客观题人工判卷失误方面具有明显优势,但考虑到书写工具对学习者写作技能的潜在影响、针对学习者对书写工具的态度及其可能引发的焦虑情绪,后续研究应深入探究,特别是考试中书写工具对学习者认知和情感态度等方面的影响。对于信息化工具的考虑,应当在提高教育测试阅卷效率、减少教师工作负荷的同时,考虑减少非认知因素对学习者学业能力测评成绩的干扰,进一步提高教育测评工具对学习能力的测试效度。

第二,书写方式对阅读能力的影响在不同语言、学习阶段的个体中存在差异,其机制和原因需进一步深入研究。首先,跨语言比较可揭示书写方式对不同语言文字的阅读影响,促进教育研究者对于技术工具与语言学习之间关系的全面理解。其次,教育技术研究需重点关注针对不同年龄段的书写工具的个性化应用,探索其对阅读学习的影响和最佳实践方式,丰富语言教学中的阅读能力培养的实践证据。

第三,特殊人群的个体差异问题需重点关注,如因生理性疾病、心理障碍和语言功能障碍而导致的手写困难学习者,是教育领域中容易被忽视的群体。此类研究需要更广泛的对比分析,以了解不同情况下最适合的手写替代方式。同时,未来的研究需要继续探讨书写工具设计和书写方式的新思路,为具有手写困难、注意力困难、学习困难等问题的学习者提供个性化、多元化的手写替代方案,推动教育领域朝着更加包容和差异化的方向发展,为每位学生创造更为适宜的学习环境,真正践行以学生为中心的教育理念,确保每个学生都能充分发挥潜力。

第四,书写方式对学习者的记忆能力、精细运动技能发展的影响,启示后续研究应进一步探讨不同书写方式于各类教学过程的适切性。例如:在基于教育情境的电子手写技术设计中,如何增加类似于传统纸笔的书写体验感,提升手写工具的自动化识别效率,发挥手写在知识记忆中的优势作用,同时减少对学习者精细运动技能发展的不利影响。此外,未来研究还应增加基于课堂教学情境的类纸笔书写技术与传统纸笔书写方式的对比研究证据,对以往心理学领域基于实验室情境的研究证据进行拓展和丰富,为教育领域信息化工具的实践应用提供更多支撑证据,助力教育信息化工具的完善优化,提升学习者的学习体验以及学习效率。

第五,信息化书写技术的发展为笔迹、电子文本、行为、眼动、神经等多模态数据融合提供了可能。基于平板电脑、点阵笔的各类电子书写技术已逐渐实现对学习者笔迹的自动识别、书写轨迹记录等功能。未来研究可通过过程性书写行为、神经活动、笔迹特征、电子文本等多模态数据融合的个体认知表征方式,构建学习者的综合性认知评价模型,通过多模态数据融合分析和三角互证,更深入地理解学习者的思维过程、信息处理方式以及学习策略的选择模式,对学习者的认知和学习能力展开更为全面而深入的研究。通过识别学习者个体差异和学习过程中的关键因素,更好地塑造未来教育的方向,实现更为智能且个性化的教育目标。

本研究综述了当前两种使用最为广泛的书写方式——手写和键入对学习者的认知影响,对于教育研究者理性认识新兴技术和传统方式在学习者认知学习中的作用,找到二者有机结合的方式,并深入思考技术与文化传承的关系,具有重要的启示意义。教育技术研究应当以更加广阔的视野和深刻的思考,引领教育领域未来发展,确保技术的应用真正有益于学习者的认知能力提升、文化传承和价值观发展。

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