英语原文共 24 页
教师的指示性手势可以改善学习，无论他们在教学视频中是否采用定向凝视
皮忠玲，杨九民，张芳芳，徐珂，杨茉琳，胡伟平
摘要
迄今为止的实证研究尚未区分教师指示性手势与教学视频中定向凝视的影响。本研究测试了 这一假设，即指示性手势优于定向凝视，以增强教学视频学习。被试（n = 120）观看了四种类型的教学视频中的一种，其中教师要么（a）直视相机而没有注视移位，没有指示性手势；（b）偶尔注视迁移，没有指示性手势；（c）直视镜头，没有注视移位，指向载玻片的相关区域；或（d）偶尔注视移位，同时指向幻灯片。ANOVA分析发现，无论教师是否有定向凝视，有指示性手势时，学生表现出更好的学习成绩，更有效的视觉搜索，以及对教师所指的学习内容的更多关注。教育的含义是，教师应该使用指示性手势来引导学生的注意力，并改善他们在教学视频中的学习，定向凝视则可有可无。
关键词 教学/学习策略；多媒体/超媒体系统；教学问题；中学后教育
1.引言
假设教师想要使用教学视频来解释生物如何复制和克隆，但学生缺乏相关的先验知识。 由于信息在幻灯片上显示然后消失，因此学生有效且直观地搜索与主题相关的内容至关重要。教师可以做些什么来改善学生的视觉搜索并可能提高他们的学习成绩？教师可以使用指示性手势来引导学生对他们所指的学习内容的视觉注意。指示性手势指示共享物理环境中的对象或位置，通常用伸出的手指或手制作（例如，指向花瓶中的花以指示该花; GoldinMeadow，2014; McNeill，1992）。
教师指示性手势可以帮助学生学习吗？之前的研究表明，当教师使用指示性手势时，学生更加关注学习内容并学到更多知识（Koumoutsakis，Church，Alibali，Singer，＆AymanNolley ， 2016; Moreno ， Reislein ， ＆ Ozogul ， 2010; Pi ， Hong ， ＆ Yang ， 2017; Rueckert，Church，Avila，＆Trejo，2017）。例如，在Pi，Hong和Yang（2017）的一项 研究中，被试观看了关于在Photoshop中调整曲线的教学视频。研究人员比较了观看视频 讲座的被试的注意力分配和学习表现，无论是否有教师的指点姿势。当教师使用指示性手势时，被试对相关学习内容的查看时间更长，并且表现出更好的学习成绩。
在大多数研究教师指示性手势（包括刚才讨论过的手势）效果的研究中，研究人员没有将教师指示性手势的效果与定向凝视的效果区分开来（Pi et al。，2017; Rueckert et al。 ，2017）。教师的教学视频中的定向凝视指的是指导者将他或她的视线从摄像机迁移到正在谈论的学习内容（van Wermeskerken＆van Gog，2017）。在使用指示性手势的同时直视 镜头的教师和在使用指示性手势时直接观察幻灯片上的学习内容的教师之间存在差异 （Ouwehand，van Gog，＆Paas，2015）。在第一种情况下，教师指导学生使用指示性手势，而在第二种情况下，教师不仅使用指示性手势而且还使用定向凝视来指导学生。
教师的指向姿势和定向凝视都伴随着语音产生社交线索，这是教学中不可或缺的一部分， 甚至在教学视频中也是如此（Ouwehand等，2015）。然而，最近有关教师定向凝视在教学视频中的作用的研究（Ouwehand等，2015; van Gog，Verveer，＆Verveer，2014; van Wermeskerken＆van Gog，2017）表明教师的定向凝视有效地使学生注意教师所凝视的幻灯片区域，但没有提高学生的学习成绩。因此，我们假设教师的指向姿势可能优于定向凝视以增强教学视频学习。
尽管关于定向凝视对学习成绩的影响是无效的，但是几种教学设计理论，如梅耶的多媒体学习认知理论（CTML）和斯威勒的认知负荷理论（CLT），都认为指示性手势和定向凝视 都应该改善学习（Mayer，2005; Sweller，1988）。这两种理论都强调学生的工作记忆能力是有限的，结果是他们只能将注意力集中在一小部分传入信息上（Baddeley，1992）。 这意味着教学视频应该被设计为减少无关的处理，例如视觉搜索屏幕上指示教师所指的内容，特别是如果显示的信息屏幕是短暂的。在教学视频中添加指示性手势和定向凝视可以减少学生的外部视觉搜索，因为它们引导学生注意关键信息（Ouwehand等，2015; Pi等，2017; van Wermeskerken＆van Gog，2017）。因此，学生不会浪费有限的认知能力进行不必要的视觉搜索，他们将能够参与学习所需的认知处理，即将教师的口头解释和视觉信息整合到一个连贯的心理模型中。
虽然之前的研究提供了教师在教学视频中指点姿势的潜在好处的证据，但他们没有区 分教师指向姿势的影响与他或她的定向凝视的影响（Pi等，2017; Rueckert等 ，2017）。 此外，这些研究根据停留时间或停留时间百分比测试学生的视觉注意力（Ouwehand等， 2015; van Wermeskerken 和 van Gog ， 2017 ） ，这些被认为反映了处理信息的时间（Holmqvist，Nystrouml;m， Andersson，Dewhurst，Jarodzka和van de Weijer，2011）;然而，这些措施无法检测教师的指向姿势和定向凝视是否在适当的时间引导学生注意目标区域。第一次注视时间可能是视觉搜索及时性的有用量度（Yan，Xiong，Zang，Yu，Cui，＆ Bai，2013）。第一次注视时间是指被试首次查看特定感兴趣区域的时间点;第一次注视时间越短，视觉搜索的效率越高。因此，我们通过第一次注视时间和停留时间百分比来测试指导者指示性手势和定向注视对注意力的影响。
目前的研究测试了教师的指向姿势和定向注视的效果通过衡量学生的学习成绩（保持和迁移）和注意力来进行教学视频。与会者观看了一个教学视频，展示了一位口头讲解生物繁殖和克隆的教师，在以下四个条件之一中：教师直接观察相机而没有指示性手势（没有社交 线索条件），偶尔凝视向幻灯片的相关区域移动而没有指示性手势（定向凝视条件），直视相机并指向他们所指的幻灯片的相关区域（指示性手势条件），或者偶尔凝视移位伴随着朝向幻灯片的指示性手势（定向凝视 指示性手势条件）。基于CTML，CLT和之前的研究，我们制定了以下假设： (1) 定向凝视 指向姿势条件的学生将显示知识的最佳保持，其次是指向姿势条件下的学生，处于定向凝视条件下的学生，以及没有社交线索条件的学生。
(2) 定向凝视 指向姿势条件的学生将显示知识的最佳迁移，其次是指向姿势条件下的学生，处于定向凝视条件下的学生，以及没有社交线索条件的学生。
(3) 定向凝视 指示性手势条件的学生将显示最有效的视觉搜索，如教师所指向的学习内 容的第一固定时间所示，其次是指向姿势条件的学生，定向凝视条件下的学生，以及没有社交线索条件的学生。
(4) 定向凝视 指向姿势条件的学生将更多地视觉注意，如教师所指的学习内容的停留 时间百分比所示，其次是指向姿势条件的学生，定向凝视条件下的学生，以及没有社交线索条件的学生。
2.方法
2.1. 被试和设计
被试是来自中国大学的120名本科生和研究生（27名男性和93名女性）通过主教学楼的公告栏上张贴的广告招募。他们的年龄从17岁到35岁不等（M = 21.25，SD = 2.52）。根据他们在实验前的非正式访谈中提供的信息，被试有广泛的专业（例如，心理学，化 学，历史），但没有人熟悉教学视频中提出的主题。我们通过测试是否能够通过计算机扬声器在2米的聆听距离内准确报告60 dB播放的单词，确保所有被试都能获得正常的听力。我们还基于简单的视力测试（在视力表上阅读字母E的开放方向）确保所有被试具有正常或矫正视力。所有被试都提供了书面知情同意书并收到了一份参加的小礼物。研究方案经当地伦理委员会批准。
被试被随机分配到以下四个教学视频条件之一：（a）没有社交线索条件（n = 30）; （b）定向凝视条件（n = 30）;（c）指示性手势条件（n = 30）;（d）定向凝视 指示性手势条件（n = 30）。
2.2. 仪器
使用Eyelink 1000眼动仪（SR Research Ltd.，Canada）记录眼睛运动。在观看视频 讲座之前，被试完成了9点校准和验证程序。刺激呈现在21英寸CRT显示器上，观察距离 为60厘米。显示器的分辨率为1024times;768像素，刷新率为75 Hz。与会者通过连接到计算机的耳机听取了讲座。以1000Hz单眼采样率监测数据。
2.3. 材料
2.3.1. 教学视频
使用教学视频的四个条件（除了使用指示性手势和定向注视之外相同）。讲座是关于生物如何繁殖和克隆，时长约8分钟和40秒。每个教学视频都包含相同的PowerPoint幻灯片，并且一名女教师在站在幻灯片旁边教授该主题。在没有社交线索的情况下，教师站 着不动（没有手动或凝视移动）并在教学时看着镜头。在定向注视条件下，教师没有移动她的手，但是她对幻灯片上的相关学习内容产生了15次注视迁移。在指示性手势条件下，指 导者针对与定向注视条件中相同的相关滑动区域产生15个指示性手势。在定向注视 指示性手势条件中，教师查看并指向相同的相关滑动区域15次。图1提供了每个教学视频条件的图示。
图1 每个条件下的教学视频
2.3.2. 测量
2.3.2.1. 先前的知识测试
该测试由导师在教学视频中开发，包括三个填空项目和六个多项选择项目。这些项目评估了复制和克隆的一般知识，没有关于特定学习主题的项目，以避免期望对学习成绩的任何影响（例如，“有性生殖意味着在结合和制定后，它会成长为一个新的个体“；”本质区别有性繁殖和无性繁殖之间的关系是：A。生殖细胞是否产生；B.是否只有一个父母；C.是否存在细胞分裂；D.性别生殖细胞是否结合“）。三个填空项目包括八个空白，每个正确答案分配1个点。每个多项选择项目有四个答案选项，但只有一个正确答案，每个正确答案项目给 出2分。因此，总可能的先验知识得分为20分（M = 9.49，SD = 2.53）。四种条件之间的先验知识没有显着差异（F（3,116）= 0.56，MSE = 6.49，p = .64，eta; 2 = .01）。
2.3.2.2. 保持测试
保持测试由讲师在教学视频中开发，以测试被试对关键概念的保持。它包括五个填空物品（总共八个空白，例如，“细菌的繁殖，以及酵母菌的繁殖是（ ）。“）和一个多选项。评分方法与先前知识相同测试。因此，总得分为10分。
2.3.2.3. 迁移测试
迁移测试也是由教学视频的讲师开发的，用于测试被试在新情境中应用教学视频中知识的能力。它包括八个多项选择项目（例如，“什么不能产生孢子？A.细菌; B.酵 母菌; C.蘑菇; D.青霉”）和另一组材料分析项目。在材料分析中被试阅读两个新的情况，并回答了三个问题（一个填空问题和两个多项选择题）。填空问题和多项选择题的评分方法与先前的知识测试相同。总分为21分。
2.4. 眼动数据分析
为了分析教师的指示性手势和定向注视对学生视觉搜索和注意力分配效率的影响，根据 教师提到的区域在幻灯片上创建了15个感兴趣的区域（AOI）。我们使用眼动追踪来计算 （a）15个AOI的首次固定时间的平均值和（b）15个AOI的平均停留时间百分比。 2.5. 程序
该研究在实验室中进行，大约需要40分钟。首先，所有被试完成了先前的知识测试， 然后他们被护送到眼动实验室。被试被随机分配到四个条件之一：无社交线索条件，定向注视条件，指示性手势条件和定向注视 指示性手势条件。被试单独观看教学视频，不停顿， 他们在观看后立即完成了保持和迁移测试。
3.结果
所有变量的描述性统计数据显示在表1中。一系列四个方差分析（ANOVA）与实验条件 （没有社交线索与直接注视与指示性手势与定向注视 指示性手势）作为主体间对保持测试评分，迁移测试评分，AOI平均首次固定时间和平均百分比进行因子分析在AOI上的停留时间。
表1 所有变量的平均值和标准差
|
因变量 |
没有社交线索 |
定向凝视 |
指示性手势 |
定向凝视 指示性手势 |
||||
|
M |
SD |
M |
SD |
M |
SD |
M |
SD |
|
|
保持 |
5.37 |
1.77 |
5.93 |
1.68 |
6.57 |
2.18 |
6.73 |
1.91 |
|
传递 |
12.23 |
3.20 |
13.93 |
3 |
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