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视频课程中教师指点手势对学习效果的影响
皮忠玲，洪建忠，杨九民
摘要
最近对视频课程的研究表明，教师的指点手势能提升学习表现。这项研究检查了教师的指点手势在促进视频课程学习方面是否优于非人类线索。并且，如果有积极的影响，那么影响的基本机制可能是什么。研究中有三种视频课程：一种有教师的指点手势，一种用非人类线索，一种没有任何线索。八十四名中国大学生被随机分配到一个实验室里去观看三个视频课程之一。正如假设的那样，方差分析的结果表明，教师的指点手势对学习成绩的提高远超非人类线索和无线索条件。在视频课程中，指点手势把学习者的视觉注意力引导到Power Point（PPT）幻灯片的相关学习内容上。这表明教师的指点手势可能是一种有价值的提高视频课程的学习表现的手段，特别是对于PPT幻灯片有许多学习信息的视频课程。
绪论
近年来，视频课程越来越多地应用于在线和混合学习课堂（Giannakos，2013）。 它们是强大的学习工具，因为他们可以同时通过生动的视觉和音频形式呈现知识。 以前的研究探讨了视频课程在教授不同的学校学科时的效用，如数学，医学和计算机科学（Kay＆Kletskin，2012; Schreiber，Fukuta，＆Gordon，2010; Zhang，Zhou，Briggs＆Nunamaker，2006）。
从视频课程中学习对学习者的工作记忆提出了很高的要求，因为视频只能短暂地呈现学习信息（Ayres＆Paas，2007）。 学习信息出现，然后就会消失。 为了理解学习信息，学习者不仅需要处理呈现的信息，也需要记住已经消失的信息（Post，van Gog，Paas和Zwaan，2013）。 根据认知负荷理论（CLT），学习者的工作记忆能力有限（Sweller，van Merrieuro;enboer，＆Paas，1998）。因此，只有学习者部署足够的工作记忆资源关注相关信息，他们才能展现出良好的学习表现(Sweller et al., 1998)。
在线视频课程，如Coursera，Udacity，Ed X，可汗学院和智慧树，都是分为两类：有注意线索的视频课程和没有注意线索的视频课程。 注意线索指的是添加的能吸引注意力到重要的学习信息上的非内容信息（De Koning，Tabbers，Rikers＆Paas，2007）。 当应用于视频课程时，注意线索应该减少在相关和不相关信息之间的工作记忆资源的竞争，并减少不必要的认知负荷，因为它们可以及时引导学习者的视觉注意力到教师提到的信息上（van Gog, 2014）。 因此，注意线索可以通过引导学习者的视觉注意力和减少他们的认知负荷来提高学习者的表现。也就是说，通过增加注意线索来设计优化学习表现的视频课程将成为可能。
有两种注意线索，即非人类线索和手势（Ouwehand，vanGog，＆Paas，2015）。大量的经验证据表明在视频课程中增加非人类线索，如符号和色彩线索，可以提高学习效果（for a review, see Wang, Duan, amp; Zhou, 2013）。此外，教师的指点手势，一种视频课程中典型的手势，已被证明是视频课程学习时的一个重要的注意线索，并且能提高学习表现（Paas＆Sweller，2012; Valenzeno，Alibali，Klatzky，2003）。例如，在视频课程的一个研究领域，讲师站在展示Power Point（PPT）幻灯片的屏幕旁边，他或她的指点手势可以引导学习者的视觉注意力到讲解的相关内容上。学习者似乎通过避免对PPT幻灯片进行不必要的视觉搜索来为相关学习活动分配更多工作记忆资源，并且他们展现出更高的学习表现。教师们的指点手势已经被证明能促进视频课程中的学习表现（De Koning＆Tabbers，2013; De Koning，Tabbers，Rikers，＆Paas，2009; Kelly，2001）。
有趣的是，对社会认知的研究表明，即使典型的听众没有意识到手势，演讲者的指点手势也可能引起共同关注（Tomasello，Carpenter，＆Liszkowski，2007）。在这方面，相对于非人类线索，学习者需要较少的工作记忆资源来遵循教师的指点手势。 此外，研究人员认为，教师的手势可能会在社交方面激励学习者将视觉注意力分配给讲座中提到的内容上（Ouwehand等，2015）。 因此，我们假设指点手势在视频课程中中可能比非人类线索扮演更重要的角色。
然而，在以前的研究中，只有少数人将视频讲座中教师指点手势的效果与非人类线索的效果进行了比较（De Koning＆Tab-bers，2013; Ouwehand等，2015）。这些研究没有在教师的指点手势是否发挥优于非人类线索的作用上得到一致的结果。例如，DeKoning和Tabbers（2013）在视频讲座中比较了真实指向的手的照片与非人类线索（指向箭头）的作用。他们发现，在提高学习成绩方面，一个真实的有指向的手的照片优于非人类线索。然而，Ouwehand等人没有得到与De Koning和Tabbers一致的结果（2015年）。 Ouwehand等人比较了动画角色产生的指向手势与非人类线索在视频课程中的效果。他们没有发现观看用指点手势的视频课程的参与者比观看用非人类线索的视频课程的人学得更好，观看不同视频课程的参与者获得了相同的学习表现。
因此，对于在视频讲座中指点手势是否比非人类线索起到了更好的作用，我们无法从这些研究中得出一致的结论。这些研究的不一致可能是由于研究中使用的指点手势不同（手与动画的图像）。我们感兴趣的是在教育实践中通常使用的另一种类型的指点手势，其中指点手势由真正的指导者产生，并且其中指导者的整个身体被呈现而不是指向手的图像。此外，以前的研究没有比较指点手势和非人类线索在这种视频课程中的影响。因此，本研究考察了教师指点手势与指向手的图像和/或教师指点手的动画与非人类线索可能存在的重要效应。如果发现这样的效应，我们就会研究这种效应的潜在机制，即手势比非人类线索更强烈地捕捉到学习者的视觉注意力，从而减少学习者的认知负担。
总之，本研究通过三种实验条件比较了视频课程中指点手势，非人类线索和无线索的效果。 指点手势条件显示了由真实的教师在解释学习信息时产生的指向手势，而非人类线索则显示了指示朝向相同位置的箭头。 无线索条件没有显示任何线索作为控制。 基于CLT和上述文献回顾，假设相对于非人类线索条件和无线索条件，学习者在教师指点手势的条件下会：（1）表现出更高的学习测试分数; （2）通过较长的总注视时间给PPT幻灯片分配更多的视觉注意力; 和（3）在认知负荷量表上得分较低。
方法
参与者设计
参与者是通过广告从一所中国大学招募的84名本科学生（65名男性，19名女性）。 他们年龄在18.67至20.25岁之间（中位数为21.50，中位数为5.0）。 他们都没有主修教育技术，没有参与者有视频中讲授的主题的先验知识。 通过全色盲检查方法（Yu，Y.Cao，＆K.Cao 1996）确保没有参与者有异常视力，并且通过测试参与者是否能够准确报告距离2米的电脑播放的60分贝词语确保了参与者具有正常听力。他们都签署了书面知情同意书。由于他们的参与，他们收到了一份小礼物。 该研究方案经华中师范大学心理学院学术委员会批准。
参与者被随机分配到三个条件之一：指向手势条件（n=28），非人类线索条件（n=28）和无线索控制条件（n=28）。
设备
使用Eyelink 1000眼动仪（加拿大SR研究有限公司）记录眼球运动。在观看视频讲座之前应用9点校准和验证程序。刺激呈现在21英寸。 CRT显示器的观看距离为60厘米。 显示器的分辨率为1024times;768像素，刷新率为75Hz。 参与者通过连接到计算机的耳机听取听觉解释。数据以1000 Hz单眼采样率监测。
材料
刺激
包含三种类型的视频课程，其中每一个长约7分钟：
（1）指点手势条件：教师站在PPT幻灯片旁边，她在视频课程中向PPT幻灯片做出了八个指点手势;
（2）非人类线索条件：视频课程中包括八个在PPT幻灯片中相同位置的指向箭头;
（3）无线索控制条件： 在所有视频课程中，女教师在Photoshop中解释曲线的调整。 除了使用注意线索之外，教学视频是相同的。
测量
人口调查问卷。 要求每位参与者报告性别，年级，主要和出生日期。 我们通过他们的出生日期和进行这项研究的日期来计算参与者的年龄。 收集人口统计数据作为研究中的控制因素。
先验知识测试。 使用八个选择题来测试参与者对Photoshop的先前知识。 这些问题是由研究中的教师设计的。 没有任何问题是关于具体的学习主题，以避免任何期望对学习成绩的影响。 每个问题都有四个选择，只有一个选择是正确的。 测试分数通过为每个正确答案加1分来计算。 总可能评分为8.指向手势组，非人类线索组和无线索对照组之间无显著差异（F（2,81）5 0.96，MSE 5 2.42，pgt; .05，g25 .02），其中参与者在所有组中都显示出相当低水平的Photoshop先验知识。
学习表现测试。这项测试是由研究中的教师开发的。所有题目均来自视频课程中讲述的学习内容。它包含两部分：
（1）第一部分包含10个多项选择题，测试参与者对视频讲座中的关键概念的记忆。每个问题都有四个选择，只有一个选择是正确的。在这一部分，每个正确答案得1分，最多10分。例如，其中一个问题是“在调整图片之前，Photoshop中的曲线如何？”
（2）第二部分包含两个开放式问题，测试参与者将知识转移到新情况的能力：“根据下面的Photoshop界面中提供的曲线调整，调整后的图片的结果如何，请解释原因？“和”看看下面的两张照片。你怎么能把第一张照片调整到第二张照片？“评分员然后在两个维度上得出第一个问题的答案：调整后的结果（2分）和原因（8分）。评分者从三个维度对第二个问题的答案进行评分：调整光照度（2分），调整颜色通道（6分）并调整图片中的某个区域（2分）。每个问题可能的总分是10分，最多20分。两名完全不了解实验条件的独立评估者对两个问题中的每一个都表现出高度的一致性（分别为5.90，p lt;.01; r 5.86，p lt;.01）。因此，两个评分的平均值被用作每个问题的最终分数。学习成绩的总分是第一部分和第二部分的总分。
视觉注意。 参与者的视觉注意力是通过眼动跟踪技术测量的。 该技术被视为跟踪视觉注意力的有价值的工具，因为参与者的眼球运动（例如，注视，眼跳，眨眼）可以实时记录。 眼球运动反映视觉注意力分配。 以往的研究表明，学习者的注视与视觉注意力之间存在正相关关系; 一个地区固定时间越长，对该地区的视觉关注就越多（Holmqvist et al。，2011）。 因此，在本研究中，我们计算了PPT幻灯片中教师做出了指向手势以及出现了非人类线索的八个区域的总注视时间; 在这些相同的八个区域的固定不变的内容在无线索状况下进行评估。
认知负荷量表。 认知负荷通过Paas（1992）开发的9分量表的脑力来衡量，从“非常低的努力”到“非常高的努力”。这个量表广泛用于研究，脑力可以被认为是反映了实际的认知负荷（Paas，Tuovinen，Tabbers，＆van Gerven，2003）。
步骤
该研究在实验室进行，耗时约40分钟。 首先，所有参加者填写人口统计问卷和先验测验。 然后，他们被护送到一个眼动跟踪室。 参与者被随机分配到三个视频课程中的一个。 在视频课程开始之前，每位参与者被要求用眼睛在屏幕上看一个点来进行校准和验证。 随后，参与者在没有暂停的情况下观看分配的视频课程。 在观看视频课程后，参与者立即填写学习表现测试和认知负荷量表。
结果
在学习性能测试，总注视持续时间和认知负荷范围评分上对实验条件（指向手势与非人类线索与无线索）作为受试者间因素进行方差分析（ANOVA）。
学习表现
学习表现的方差分析揭示了注意线索条件的主效应（F（2,81）5 9.55，MSE 5 22.11，p lt;.001，g250.19）。 事后Bonferroni测试显示，指点手势组获得显著高于非人类线索和无线索对照组的学习成绩。 非人类线索与无线索对照组之间没有显著差异（MD 5 2.26，pgt; .05）。 结果支持了我们的第一个假设。 参加者的确在包括讲师的指点手势的视频课程中学得更好。
视觉注意
表1显示了参与者总注视时间的平均值和标准偏差。注意线索条件的显着主效应被发现（F（2,81）5 5.51，MSE 5 74.42，p lt;.01，g25 .12）。 事后Bonferroni测试显示，指点手势组在PPT幻灯片中相应区域的总注视持续时间显著长于非人类线索和无线索对照组（MD5 6.47，p lt;.05; MD5 6.71， p lt;.05）。再次，非人类线索和无线索对照组之间没有显著差异（MD 5 0.24，pgt; .05）。 结果显示，参加者在有教师指点手势的PPT幻灯片上注视时间更长。
总之，结果支持我们的第二个假设。 观看有教师手势的视频的参与者将更多的视觉注意力分配给PPT幻灯片中相应演讲的内容，反映出更长的总注视时间。
认知负荷
参与者的脑力的手段和标准偏差也显示在表1中。教师的指点手势对脑力没有影响（F（2,81）5 2.51，MSE 5 1.55，pgt; .05，g25）。06）。 结果与我
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