情绪设计对多媒体学习的影响*

龚少英 上官晨雨 翟奎虎 郭雅薇,2

(1华中师范大学心理学院暨青少年网络心理与行为教育部重点实验室,武汉 430079)(2 College of Education,University of Georgia,Athens,Georgia 30602-7143,United States)

1 问题提出

多媒体学习(multimedia learning)是指对言语和图片表征材料的学习,包括从包含文本和解说的课本、包含动画和讲解的基于计算机的课程、包含图片和解说的幻灯片中学习(Mayer,2009)。随着技术的不断发展,人们越来越多地把多媒体技术应用到教育中,这为学习和教学带来了更加丰富的资源和形式,同时也使我们对学习材料的设计有了更大的操作空间。学习者在学习中会体验到各种各样的情绪(Pekrun,Goetz,Titz,&Perry,2002),而以往很多研究发现积极情绪能够促进学习(Efklides,Kourkoulou,Mitsiou,&Ziliaskopoulou,2006;Pekrun,2006),那么如何设计多媒体学习材料才能激发学习者的积极情绪？激发出的积极情绪能够促进学习吗？情绪对多媒体学习有何影响,如何影响的问题还没有明确答案。因此,本研究试图考察多媒体学习材料的情绪设计能否激发学习者的积极情绪,激发出的积极情绪是否影响学习者的动机、认知和学习结果。

1.1 情绪与多媒体学习

多媒体学习的认知理论关注学习者在多媒体学习中的认知过程,较少考虑动机、情绪对多媒体学习的影响(Mayer,2005)。Moreno认为仅仅从认知方面来解释多媒体学习效果是不充分的,她提出了多媒体学习的认知−情绪理论(Moreno,2006)。该理论主张：动机和元认知会通过增加或者减少认知投入等方式影响多媒体学习,并提出多媒体学习材料视觉设计的两大功能：一是认知功能,指对多媒体学习材料进行视觉设计能够促进学习者对多媒体学习材料的认知加工;二是情感功能,指对多媒体学习材料进行视觉设计能够影响学习者对多媒体学习材料的态度和动机(Moreno,2007;Moreno &Mayer,1999;Moreno &Mayer,2007)。

近年来多媒体学习中学习者情绪的作用开始受到研究者关注,但研究者在如何激发学习者的情绪上存在分歧。传统的实验室实验通常使用外部手段诱发积极情绪,例如在任务开始前让学习者看电影片段或者赠送礼物。然而将这种外部诱发积极情绪的方式应用到多媒体学习中存在一定局限,例如无法保证学习任务之前诱发的情绪的持续性。与传统外部诱发方式相对的是通过学习环境本身来激发学习者的积极情绪(Linnenbrink &Pintrich,2002),例如对学习材料进行情绪设计,这种方式更加自然并且能够贯穿整个学习过程(Um,Plass,Hayward,&Homer,2012),因而近几年逐渐受到研究者关注。

以往研究在情绪如何影响多媒体学习效果上结果也不一致,存在两种不同的观点。一方面,情绪促进假说提出学习者在学习过程中体验到的积极情绪可以促进学习。积极的情绪能够增强学习者的动机、增加其对学习任务的投入(Efklides et al.,2006),促进认知加工(Pekrun,2006),从而提高学习效果。另一方面,认知负荷理论认为情绪是一种外在认知负荷,在学习材料中引入任何旨在诱发积极情绪的元素都将增加外在认知负荷,进而损害学习。例如,许多研究发现在多媒体学习材料中增加与学习目标无关但有趣的内容,诱发了学习者的积极情绪,但会干扰学习(Mayer,Heiser,&Lonn,2001;龚少英,段婷,王福兴,周宗奎,卢春晓,2014),可能是因为这些装饰材料增加了学习者的外在认知负荷,从而阻碍学习。这一假设与多媒体学习的一致性原则一致,该原则强调当无关的材料被排除时,学习者学得更好(Mayer,2005;Moreno&Mayer,2000)。因此,本研究旨在不增加额外内容的前提下,对学习材料本身进行情绪设计,并结合传统的外部诱发方式,考察积极情绪对多媒体学习的影响。

1.2 多媒体学习中的情绪设计

情绪设计是指运用视觉设计元素激发学习者情绪、促进其学习的方式(Um et al.,2012)。内部积极情绪设计即通过对学习材料本身进行设计以引发学习者积极情绪的方式。多媒体学习中情绪设计的已有研究着重探讨了颜色和形状这两种元素对多媒体学习的影响。例如,Um等(2012)运用颜色和形状对多媒体学习材料“人体的免疫过程”进行情绪设计,结果发现暖色和圆形可以激发学习者的积极情绪,降低感知到的难度并且提高理解和迁移成绩。多数研究发现对多媒体学习材料进行情绪设计能够激发学习者的积极情绪,促进学习者的理解(Mayer &Estrella,2014;Plass,Heidig,Hayward,Homer,&Um,2014;Um et al.,2012)和迁移(Um et al.,2012)。然而,也有研究发现对学习材料进行情绪设计并没有激发学习者的积极情绪,也没有促进学习者的成绩(Heidig,Müller,&Reichelt,2015;Park,Knörzer,Plass,&Brünken,2015)。导致这种不一致结果的主要原因可能有：(1)以往研究使用的积极情绪设计元素维度单一,对不同元素的结合如何影响多媒体学习也没有系统探查。例如在颜色方面仅考察了冷色和暖色,但Plass等(2014)的研究发现暖色本身不能激发积极情绪,将暖色和圆形结合才能激发学习者积极情绪。这说明仅仅考虑暖色或者几种颜色的对比可能并不构成积极情绪产生的充分条件,并且在实际的学习材料设计中也很少只使用某一种颜色。(2)对不同情绪设计元素的探讨有限,例如部分研究在对学习材料进行形状设计这一内部情绪设计的元素上,已经带有拟人化的倾向,采用类似婴儿脸型的圆形设计(Park et al.,2015;Um et al.,2012),但仅考察了形状的拟人,拟人化程度较低。Park等(2015)发现圆形的拟人化设计没有激发学习者的积极情绪,这可能是因为拟人化程度较低的形状难以激发学习者的积极情绪。而Mayer和Estrella(2014)的研究发现采用圆形、表情丰富的拟人化设计能够促进多媒体学习。这一结果为上述推论提供了支持。

基于以往多媒体学习中情绪设计的相关研究,本研究选择彩色和拟人化两种元素,因为它们可以在大多数学习资源的可视化界面得以实现,同时又不会增加额外的学习内容;其次,研究者对多媒体学习中两种元素如何影响学习没有取得一致结果,还有待进一步探究。本研究将对拟人化和颜色设计元素进行进一步的优化设计,并探讨两者对多媒体学习的影响。拟人化(Anthropomorphism)是指人为赋予非人类事物以人类的某些特征,使其在一定程度上被感知为人类(Epley,Waytz,&Cacioppo,2007)。拟人化方式有两种,一是把人类的物理特征赋予非人类;二是将人类的精神特质赋予非人类(Waytz et al.,2010)。Epley等(2007) 提出了拟人化的三因素理论解释人类什么时候倾向于拟人化,这三个因素分别是：代理知识、效能动机和社会性动机。代理知识指以人类为中心的知识更具可接近性和可利用性,拟人化物体更易激发与自身的相似感;效能动机指人具有理解和解释他人行为的动机;社会性动机指人类具有保持社会联系和友好关系的动机。根据拟人化的三因素理论：当所学知识与学习者对于自身的认知差距较大时,使用拟人化的学习材料将会产生更好的效果。拟人化中值得注意的是童真拟人化,它是指对产品中类似婴儿的单纯、天真烂漫的特征进行模拟。婴儿特征可能会激起那些原本看到婴儿才会有的积极情绪反应(Glocker et al.,2009)。童真拟人化的特征可能存在多种维度(Hellén&Sääksjärvi,2013;Yano,2004),包括大小、形状、质地和颜色,与之对应的特征是小巧、圆形、柔软、粉色。研究发现,拟人化可使学习者产生较为积极的情绪体验,进而提高学习效果(Moreale &Watt,2004)。因此,本研究所采用的拟人化设计不仅形状拟人,且更接近于童真拟人化;颜色设计也不局限于冷色与暖色的对比,而是采用自然色彩,尽可能按照事物本身的颜色进行设计。

综上所述,本研究试图在多媒体学习环境中,从情绪设计的角度出发,考察颜色和拟人化对学习者的情绪和学习(包括认知负荷、再认和迁移等认知性结果与动机、满意度和成就感知等动机性结果)的影响。本研究包括两个实验,实验1目的在于通过对新的学习材料进行更加优化的颜色和拟人化的内部情绪设计,同时结合外部情绪诱发方式,探讨多媒体学习环境中,不同方式诱发的积极情绪对学习的影响。实验2则在实验1的基础上,更进一步考察颜色和拟人化这两个特定的视觉设计元素对学习者情绪和学习的影响。根据前人研究,本研究提出如下假设：(1)不同情绪诱发方式(外部积极情绪诱发和内部积极情绪设计)都能诱发学习者的积极情绪,并导致更好的动机性结果(更高的学习动机、更高的感知成就和学习满意度)和认知结果(更低的认知负荷、更好的再认和迁移成绩);且相比外部情绪诱发方式,内部积极情绪设计更有可能持续诱发积极情绪。(2)彩色组比非彩色组体验到更多的积极情绪,高拟人化组比低拟人化组有更多的积极情绪。(3)在动机性结果和认知性结果上,彩色组比非彩色组表现更好,高拟人化组比低拟人化组表现更好。

2 实验1 情绪诱发和情绪设计对多媒体学习的影响

2.1 研究方法

2.1.1 被试

被试为华中师范大学本科生111名,其中男生27人,女生84人,平均年龄为21.53 ±2.65岁。被试的视力或矫正视力正常,无色盲或色弱。被试被随机分配到四种实验条件,分别是：外部积极情绪诱发加内部积极情绪设计组(积极−积极组,27人)、外部积极情绪诱发加内部中性情绪设计组(积极−中性组,28人)、外部中性情绪诱发加内部积极情绪设计组(中性−积极组,27人)、外部中性情绪诱发加内部中性情绪设计组(中性−中性组,29人)。

2.1.2 实验设计

采用两因素被试间设计,即外部情绪诱发(积极 vs中性)×内部情绪设计(积极 vs中性)。因变量为情绪、认知负荷、内部动机、感知到的成就、学习满意度、再认和迁移成绩。

2.1.3 材料

2.1.3.1 外部情绪诱发及内部情绪设计材料

外部情绪诱发材料包括一段中性情绪诱发电影片段“帝企鹅日记”,时长320 s;一段积极情绪诱发电影片段“憨豆先生”,时长 350 s。正式实验前43人的预实验结果显示：外部积极情绪诱发条件(“憨豆先生”,M=5.87,SD=1.53)比中性情绪诱发条件(“帝企鹅日记”,M=3.84,SD=1.57)诱发出了更多的积极情绪,t(42)=6.94,p<0.01,d=1.31。这一结果表明外部情绪诱发的视频可以用于正式实验中。

内部情绪设计材料为一段 Flash动画,改编自Mayer(2005)研究中的学习材料“闪电的形成过程与原理”。该材料共包含548个解释文字,时长152 s。学习材料包括两个版本：一是彩色高拟人化版,即对学习材料中的自然物尽量按其原有色彩进行设计,对太阳、云朵、电荷等进行拟人化处理;另一个是非彩色低拟人化版本,颜色主要包含黑白灰三色,对太阳、云朵和电荷不做拟人化处理。学习材料示例见图1。

2.1.3.2 测量工具

先前知识经验测验：修订Harp和Mayer(1997)研究中的测验内容,包括4个关于气象学知识熟悉度的主观评定题和 1个关于闪电形成原理的问答题。其中,主观评定题采用 0(完全不符合)～4(完全符合)5点评分,满分16分。问答题为“请写下你所知道的或想到的关于闪电形成的原理(即闪电是如何形成的)”,19个计分点,答对一个计1分。

情绪评定问卷：采用Gross和Levenson(1995)使用的具体情绪问卷。选取与积极情绪相关的6个项目,即快乐、兴奋、满意、高兴、兴趣和放松。被试于看视频后和学习结束时分别在9点评分量表上评估他们在每一个项目上情绪感受的强度,从1(一点也没有)到9(非常强烈)。本研究实验1中该量表α系数前测为0.90,后测为0.85,实验2中该量表α系数前测为0.89,后测为0.88。

图1 学习材料示例

认知负荷量表：采用Paas(1992)编制的认知负荷自评量表,采用 9点计分量表进行测试,包括学习内容的难度和学习时的努力程度两个项目,分值越高表示学习者认知负荷越大或越努力。该量表的内部一致性α系数为0.74。

内部动机问卷：采用Isen和Reeve(2005)编制的包含8个项目的自我报告问卷,要求被试评定有多喜欢自己的学习经历(1表示非常不赞同,7表示非常赞同),量表的内部一致性α系数为0.92。学习者感知到的学习成就采用一个 7点评分项目测量(你认为自己在刚才的测验中表现如何？),从 1(非常不好)到7(非常好)。学习者的学习满意度用一个7点评分的问题测量(你有多喜欢刚才的闪电形成学习材料？),从1(非常不喜欢)到7(非常喜欢)。

再认测验和迁移测验：在Mayer(2005)和龚少英等(2014)研究的基础上修订而成。其中再认测验考察学习者对学习材料的记忆情况,问题的答案均在学习材料中出现过,共 7道四选一的选择题,每答对一题得1分。迁移测验考察学习者深度加工所学知识并运用其解决问题的能力,共3道开放式问题,每题10分,根据学习者写出的得分点及提供解决问题方案的正确性计分。所有学习测验成绩的评分均由三位经过严格培训的心理学研究生担任,评分者的一致性系数均在0.92以上。

2.1.4 实验程序

实验在实验室的电脑上进行,共分为 3个阶段：(1)前测阶段:被试填写人口学信息(包括性别、年龄和专业背景)和先前知识经验问卷,填写完毕后进入外部情绪诱发阶段,并让被试自我评定体验到的情绪(第一次情绪测量)。(2)学习阶段:被试学习闪电形成原理的实验材料。(3)后测阶段:学习结束之后,被试按照要求依次完成情绪评定问卷(第二次情绪测量)、认知负荷量表、内部动机问卷、再认测验、迁移测验以及感知成就问卷和学习满意度问卷。

2.2 结果

四组被试在各变量的平均数和标准差见表1。

表1 四组被试在各变量上的平均数和标准差

2.2.1 外部情绪诱发的效果

为了考察情绪诱发是否成功,对外部情绪诱发条件下学习者的情绪进行独立样本t检验。结果发现,外部积极情绪诱发组(外部积极组)感知到的积极情绪水平显著高于外部中性情绪诱发组(外部中性组),t(109)=3.52,p<0.001,d=0.67。可见,在进入学习环节之前,与中性条件相比,积极情绪条件成功诱发出了更多的积极情绪。

对外部积极组与外部中性组在6种积极情绪的两次测量的差异进行分析(表2)发现,在第一次情绪测量中,外部积极组在快乐、兴奋、满意、高兴、兴趣等5种积极情绪上显著高于外部中性组,但在放松上差异不显著。两组间的这些差异在学习结束后的第二次情绪测量中全部消失。同时,外部积极组的积极情绪从第一次测量(M=6.29,SD=1.60)到第二次测量(M=5.24,SD=1.57)显著下降,t(54)=4.49,p<0.01,d=0.66。以上结果表明：外部积极组在看过积极情绪视频后比外部中性组体验到更多的快乐、兴奋、满意、高兴和兴趣,但外部诱发的这些积极情绪并不能持续整个学习阶段。

表2 外部诱发条件下积极组与中性组在 6种积极情绪上的差异分析

2.2.2 内部情绪设计的效果

为了考察内部积极情绪设计是否能诱发学习者的积极情绪,采用重复测量方差分析,其中,四种实验条件为组间变量,情绪测量为重复测量变量。结果发现：组别主效应不显著,F(3,107)=2.42,p>0.05,情绪测量的主效应显著,F(1,107)=8.02,p<0.01,=0.07,两者交互作用显著,F(3,107)=6.85,p<0.001,=0.16。采用配对样本t检验对4种实验条件下被试两次情绪的变化进行分析,发现有三组被试两次情绪测量之间差异显著：分别是积极−积极组从第一次情绪测量到第二次情绪测量积极情绪显著下降,t(26)=2.11,p<0.05,d=0.61;积极−中性组,显著下降,t(27)=4.84,p<0.001,d=0.72;中性−积极组,显著上升,t(26)=−2.30,p<0.05,d=0.46。中性−中性组,两次情绪测量差异不显著,t(28)=1.20,p>0.05。如图2所示。

图2 四组被试两次情绪测量主观报告值的变化

此外,采用t检验考察情绪设计条件下学习者6种具体积极情绪的差异,结果发现对学习材料进行内部积极情绪设计影响以下两种情绪：兴趣(积极情绪设计组：M=6.67,SD=1.44;中性情绪设计组：M=5.75,SD=1.98;t(109)=2.78,p<0.01,d=0.53)和满意(积极情绪设计组：M=5.98,SD=1.58;中性情绪设计组：M=5.30;SD=1.79;t(109)=2.12,p<0.05,d=0.40)。这说明,在学习过程中,内部积极情绪设计组比内部中性情绪设计组感受到更多兴趣和满意,并且持续整个学习阶段。

2.2.3 学习结果

首先分析各组被试在先前知识经验上的差异,发现各组被试差异不显著,F(3,107)=0.31,p>0.05。分别以再认成绩和迁移成绩为因变量,进行2(外部情绪诱发：积极和中性)×2(内部情绪设计：积极和中性)的两因素被试间方差分析。结果发现,外部情绪诱发和内部情绪设计在再认测验上的主效应不显著,F(1,107)=0.27,p>0.05;F(1,107)=0.30,p>0.05,交互作用不显著,F(1,107)=0.01,p>0.05;但外部情绪诱发和内部情绪设计在迁移测验上的主效应显著,F(1,107)=4.74,p<0.05,=0.04;F(1,107)=11.54,p<0.01,=0.10,交互作用不显著,F(1,107)=0.03,p>0.05。外部积极诱发组的迁移成绩显著高于外部中性诱发组;内部积极设计组的迁移成绩显著高于内部中性设计组。

以心理努力、感知难度、内部动机、感知成就和满意度为因变量,进行2(外部情绪诱发：积极vs中性)×2(内部情绪设计：积极 vs中性)的两因素被试间方差分析。结果发现：外部情绪诱发在心理努力(F(1,107)=0.12,p>0.05)、感知难度(F(1,107)=0.88,p>0.05)、内部动机(F(1,107)=0.04,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=0.09,p>0.05)和满意度(F(1,107)=2.60,p>0.05)上的主效应均不显著;内部情绪设计在感知难度上主效应显著,F(1,107)=4.89,p<0.05,=0.04,内部积极组比中性组感知到更低的难度,在心理努力(F(1,107)=0.48,p>0.05)、内部动机(F(1,107)=1.51,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=1.61,p>0.05)和满意度(F(1,107)=0.23,p>0.05)上的主效应均不显著;外部情绪诱发和内部情绪设计在心理努力(F(1,107)=0.12,p>0.05)、感知难度(F(1,107)=2.23,p>0.05)、内部动机(F(1,107)=0.00,p>0.05)、感知成就(F(1,107)=0.19,p>0.05)、满意度(F(1,107)=0.85,p>0.05)上的交互作用均不显著。

2.3 讨论

实验1的目的在于考察外部积极情绪诱发和内部积极情绪设计两种方式能否诱发预期情绪,诱发出预期的积极情绪是否会促进学习者多媒体学习的动机、认知和学习结果。结果发现,外部积极情绪诱发和内部积极情绪设计都能够成功诱发积极情绪,并且能够促进学习者的多媒体学习。这一结果部分支持假设 1。实验 1还发现,通过不同方式诱发出的积极情绪存在差异：外部手段诱发出更多的快乐、兴奋、满意、高兴和兴趣,而内部积极情绪设计诱发出更多的兴趣与满意,表明通过内部积极情绪设计诱发出的积极情绪更加集中。此外,外部手段虽然诱发了积极情绪,但所诱发的积极情绪不能持续整个学习阶段,而内部积极情绪设计诱发的积极情绪在学习阶段的持续性更好,这与Um等(2012)和 Plass等(2014)的研究结果一致。这说明,相对于外部诱发方式,内部积极情绪设计的方式更具优越性：既没有增加额外的学习内容,同时诱发出的积极情绪又能够贯穿整个学习过程。两种方式诱发出的积极情绪对学习者的再认成绩没有显著影响,但能显著提高学习者的迁移成绩。此外,内部积极情绪设计对心理努力、内部动机、感知成就和满意度没有显著影响,但内部积极情绪设计降低了学习者感知到的任务难度。综上,假设1得到部分支持。

根据多媒体学习的认知−情绪理论(Moreno,2006,2007;Moreno &Mayer,2007),通过外部手段诱发出的积极情绪可能有利于激发学习者的先前知识经验,促进学习者调动认知资源到一个新的情境中,从而导致学习者迁移成绩的提高。内部积极情绪设计诱发出更多的兴趣和满意,导致学习者将认知资源集中到学习材料本身,降低了学习者对学习材料的感知难度从而促进迁移成绩的提高。根据认知负荷理论,学习者的动机、情绪等因素会影响学习者的相关认知负荷(Seufert,Jänen,&Brünken,2007),当学习者处于积极情绪且动机较高时,其相关认知负荷增加,而相关认知负荷不仅不会阻碍学习,反而会促进学习(Paas &Sweller,2014)。因此通过内部积极情绪设计诱发的积极情绪可能是通过降低内在认知负荷(感知难度)、增加相关认知负荷促进学习迁移。

实验1发现内部积极情绪设计激发的情绪在学习阶段更为持久,还可以降低内部认知负荷,表明内部积极情绪设计是更有效的情绪诱发方式,其优越性不仅体现在可以持续激发积极情绪,还表现在可以降低学习者的认知负荷,优化了学习过程。但实验1的内部积极情绪设计是同时采用彩色和拟人化的结果,无法区分是彩色还是拟人化在发挥作用,抑或是二者的共同作用。因此,实验2进一步考察颜色和拟人化这两个具体的视觉设计元素如何影响学习者的情绪和学习结果。

3 实验2 颜色和拟人化设计对多媒体学习的影响

3.1 方法

3.1.1 被试

被试为华中师范大学本科生107名,其中男生22名,女85名,平均年龄为21.11 ±2.32岁。被试的视力或矫正视力正常,无色盲或色弱。被试被随机分配到四种实验条件下,分别是：彩色高拟人化组(27人)、彩色低拟人化组(28人)、非彩色高拟人化组(25人)、非彩色低拟人化组(27人)。

3.1.2 实验设计

实验采用 2×2被试间设计,自变量为颜色(彩色、非彩色)和拟人化(高拟人化、低拟人化)。因变量同实验1。

3.1.3 材料

内部情绪设计材料为一段 Flash动画,改编自Mayer(2005)研究中的学习材料“闪电形成的过程与原理”。对材料中动画的颜色进行了两种设计：一种是彩色,按照事物自然颜色进行设计;另一种是无色,只包含黑白灰三种颜色。其次,对动画中一些自然物进行了两种拟人化设计：一种是拟人化水平较高,对太阳、云朵、水滴、冰晶和电荷等都进行拟人化的设计;另一种拟人化水平较低,尽量按照自然物原样或者生活中较熟悉的非拟人化方式进行设计。在实验1材料的基础上最终设计出4个版本的学习材料：彩色高拟人组(即实验 1积极情绪设计组)、彩色低拟人组、非彩色高拟人组和非彩色低拟人组(即实验1中性情绪设计组)。

外部诱发中性情绪视频材料及情绪评定问卷、认知负荷量表、内部动机问卷、感知成就问卷、学习满意度问卷以及再认测验、迁移测验同实验1。

表3 四组被试在各变量上的平均数和标准差

3.1.4 实验程序

实验程序共分为3个阶段：前测阶段,被试填写先前知识经验问卷,填写完毕后进入情绪预处理阶段。为了更好控制被试进入学习阶段前的情绪,让所有被试首先观看中性视频,并让被试自我评定体验到的情绪。接下来的学习阶段和测验阶段同实验1。

3.2 结果

四组被试在各变量的平均数和标准差见表3。

3.2.1 外部情绪诱发的效果

采用单因素方差分析比较四种实验条件下,被试初始情绪是否存在显著差异,结果发现,四组被试初始情绪不存在显著差异,F(3,103)=1.86,p>0.05。可见,在进入学习环节之前,各组被试的情绪相对中性且无显著差异。

3.2.2 内部情绪设计的效果

为了检验内部积极情绪设计的两种元素是否诱发了积极情绪,以颜色和拟人化两个因素作为被试间因素,将情绪设计诱发的情绪作为因变量,进行两因素方差分析。结果发现,颜色的主效应显著,F(1,103)=5.42,p<0.05,=0.05,拟人化的主效应不显著,F(1,103)=0.09,p>0.05,颜色和拟人化的交互作用显著,F(1,103)=8.87,p<0.01,=0.08。进一步简单效应分析发现,在高拟人化条件下,彩色组的积极情绪水平显著高于非彩色组,F(1,103)=13.68,p<0.01,=0.12。在低拟人化条件下,彩色组的积极情绪水平与非彩色组没有显著差异,F(1,103)=0.22,p>0.05。如图3所示。

图3 颜色和拟人化设计在积极情绪上的交互作用

3.2.3 学习结果

首先分析各组被试先前知识经验的差异,结果发现差异不显著,F(3,103)=0.26,p>0.05。接下来,以再认成绩和迁移成绩为因变量,进行 2(颜色：彩色和非彩色)×2(拟人化：高拟人化和低拟人化)的两因素被试间方差分析。结果发现,颜色和拟人化设计在再认成绩上的主效应不显著,F(1,103)=0.001,p>0.05;F(1,103)=0.12,p>0.05,交互作用不显著,F(1,103)=0.05,p>0.05。颜色和拟人化设计在迁移测验上的主效应显著,F(1,103)=8.14,p<0.01,=0.07;F(1,103)=6.92,p<0.05,=0.06,交互作用不显著,F(1,103)=2.07,p>0.05。彩色组的迁移成绩显著高于非彩色组;高拟人化组的迁移成绩显著高于低拟人化组。

以心理努力、感知难度、内部动机、感知成就和满意度为因变量,进行 2(颜色：彩色 vs非彩色)×2(拟人化：高拟人化 vs低拟人化)的两因素方差分析,结果发现：颜色在感知难度上的主效应显著,F(1,103)=8.24,p<0.01,=0.07,彩色组比非彩色组感知到更低的难度。颜色在其他变量上的主效应均不显著：心理努力(F(1,103)=0.07,p>0.05)、内部动机(F(1,103)=1.26,p>0.05)、感知成就(F(1,103)=0.01,p>0.05)、满意度(F(1,103)=0.03,p>0.05)。拟人化在心理努力(F(1,103)=2.40,p>0.05)、感知难度(F(1,103)=0.38,p>0.05)、内部动机(F(1,103)=0.76,p>0.05)、感知成就(F(1,103)=0.42,p>0.05)、满意度(F(1,103)=0.13,p>0.05)的主效应均不显著。颜色和拟人化在内部动机上的交互作用显著,F(1,103)=12.11,p<0.01,=0.11,见图4。颜色和拟人化在满意度上的交互作用显著,F(1,103)=4.63,p=0.03,=0.04,见图5。进一步简单效应分析发现：在高拟人化条件下,彩色组的内部动机显著高于非彩色组,F(1,103)=10.30,p<0.01,=0.09,彩色组的满意度与非彩色组没有显著差异,F(1,103)=2.65,p>0.05;在低拟人化条件下,彩色组的内部动机与非彩色组没有显著差异,F(1,103)=2.86,p>0.05,满意度也没有显著差异,F(1,103)=2.00,p>0.05。颜色和拟人化在心理努力(F(1,103)=0.37,p>0.05)、感知难度(F(1,103)=1.18,p>0.05)和感知成就(F(1,103)=0.01,p>0.05)上的交互作用均不显著。

图4 颜色和拟人化设计在内部动机上的交互作用

图5 颜色和拟人化设计在满意度上的交互作用

3.3 讨论

实验2的目的在于考察内部积极情绪设计中两种特定设计元素：颜色和拟人化如何影响学习者的情绪与学习结果。结果发现：彩色能够诱发积极情绪,拟人化不能单独诱发积极情绪,但和彩色结合可以诱发积极情绪。这说明拟人化诱发积极情绪是有条件的,要在彩色条件下才能诱发积极情绪。一个可能的解释是彩色或许是拟人化的一个重要维度,没有彩色的拟人化,其拟人化程度并不高,不足以达到诱发学习者积极情绪的程度。另一个可能的原因是本研究被试都为 90后大学生,这一代被称为网络数字时代的“数字原住民”(Prensky,2001;曹培杰,余胜泉,2012),他们从小观看的动画已经将彩色和拟人化进行结合,所以对于该被试群体来说,更易接受将彩色和拟人化相结合的方式,而这种方式同时也更易诱发其积极情绪。这些发现与前人研究结果一致(Gorn,Chattopadhyay,Yi,&Dahl,1997;Wolfson &Case,2000;Park et al.,2015),假设2得到部分支持。

实验2还发现,彩色显著降低了学习者感知到的任务难度,并且在高拟人化条件下,运用彩色能够显著提高学习者的内部动机,这一结果表明拟人化影响学习者动机的过程离不开彩色设计。但是实验2没有发现彩色在提高学习者心理努力、内部动机、感知成就和满意度上的单独作用,也没有发现拟人化设计在降低学习者认知负荷、提高学习者内部动机、感知成就和满意度上的单独作用。彩色和高拟人化设计都可以促进学习者的迁移成绩,但是没有发现对再认成绩的促进作用,这与实验1的结果一致。这可能是由于再认测验的答案都来自学习材料,学习者只需从四个答案中识别正确答案,考察的是浅层学习,因此彩色和拟人化设计对中等难度学习材料的再认没有产生显著影响。但迁移测验需要学习者应用所学原理解决问题,涉及学习者的深度加工和理解。这一过程可能受到学习者情绪和动机的影响。根据多媒体学习的认知−情绪理论(Moreno,2006,2007;Moreno &Mayer,2007),当彩色单独或者与拟人化结合诱发了学习者的积极情绪后,这些积极情绪可能促进学习者进行更多的深度学习和精细加工,从而促进学习者迁移成绩的提高。实验2也确实发现彩色设计降低了学习者感知到的任务难度,彩色与高拟人化的结合诱发了学习者的积极情绪,提高了学习者的内部动机。这说明,同时采用彩色和高拟人化设计有利于降低学习者内部认知负荷、提高学习动机,从而使学习者有足够的认知资源采用高级学习策略对学习材料进行深度加工和整合,进而促进学习迁移(Leutner,2014;Mayer,2014;董妍,俞国良,2010)。综上,假设 3得到部分支持。

4 总讨论

本研究主要目的在于考察对多媒体学习材料进行内部积极情绪设计能否激发学习者的积极情绪,激发出的积极情绪是否影响学习者的动机性结果和认知性结果,并在此基础上更进一步考察颜色和拟人化两种视觉设计元素对多媒体学习的影响。研究发现将情绪设计原则应用到学习材料可以诱发积极情绪,并对多媒体学习的认知过程和学习效果产生积极影响,这与以往部分研究结果是一致的(Plass et al.,2014;Um et al.,2012)。实验 1发现,外部积极情绪诱发与内部积极情绪设计都能成功诱发积极情绪,不同方式诱发出的积极情绪在持续性上存在差异。通过内部积极情绪设计诱发的积极情绪能够维持整个学习阶段,并且可以降低学习者的认知负荷,因此,在多媒体学习的积极情绪诱发和维持上,内部情绪设计比外部情绪诱发更优。通过不同方式诱发的积极情绪都能促进学习迁移,但没有促进学习者的再认,也没有提高学习者的动机、感知成就和学习满意度。因此,假设1得到部分支持。实验 2发现,彩色能够诱发积极情绪,拟人化不能单独诱发积极情绪,但与彩色结合可以诱发积极情绪,因此,假设 2得到部分支持。彩色和拟人化都能促进学习迁移,但是没有发现对再认成绩的促进作用。彩色能够显著降低学习者感知到的难度,但没有提高学习者的心理努力、内部动机、感知成就与满意度;拟人化设计不能降低学习者感知到的难度,也没有提高学习者的心理努力、内部动机、感知成就与满意度;而将彩色与拟人化结合能够显著提高学习者的内部动机。这些结果为假设3提供了部分支持。

实验1发现相比外部情绪诱发的方式,内部积极情绪设计激发的积极情绪在学习阶段维持更为持久,并能够降低学习者的认知负荷,促进学习迁移。然而到底是颜色还是拟人化的设计元素导致了上述结果？经过实验2的进一步研究发现,内部积极情绪设计能够诱发学习者的积极情绪是由于彩色本身或者将彩色与拟人化相结合,而内部积极情绪设计能够降低学习者的认知负荷是由于彩色设计的原因。内部情绪设计的两个元素彩色设计和拟人化设计不管是单独(实验2)还是结合在一起(实验1)都对学习迁移产生了促进作用。综合实验1和实验2的结果,本研究表明对多媒体学习材料进行内部积极情绪设计可以激发学习者的积极情绪,降低认知负荷,促进动机和学习迁移。进一步的研究发现颜色在拟人化影响学习效果中起调节作用,拟人化元素对情绪、动机的影响离不开彩色的设计。以往关于颜色影响情绪的研究得到了较为一致的结果,即颜色影响情绪,可以引发个体产生积极的感受,唤醒其情绪,比如愉快和兴奋;而这些情绪反过来又使人们产生对材料的积极关注和投入(Gorn et al.,1997;Um et al.,2012),从而促进学习。而没有彩色的拟人化,其拟人化程度并不高,可能不足以达到诱发学习者积极情绪、激发学习者动机的程度(Hellén &Sääksjärvi,2013;Yano,2004)。因此,在对多媒体学习材料进行内部积极情绪设计时,将拟人化和彩色两个元素结合起来,效果更佳。

本研究通过对多媒体学习材料进行颜色和拟人化设计进一步验证和延伸了Um等(2012)和Plass等(2014)的研究结果。研究结果支持积极情绪促进假设,即积极情绪可以增强学习效果(Isen &Daubman,1984;Pekrun,2006;Efklides et al.,2006)。虽然外部诱发和内部情绪设计都能诱发出预期的积极情绪,但是外部诱发的积极情绪在学习过程中显著减弱;而通过内部情绪设计诱发的积极情绪能够保持到学习任务结束。这表明内部情绪设计诱发的积极情绪对学习产生更持久的影响。因此,通过内部情绪设计方式来诱发学习者积极情绪、促进学习结果可能是一种更优的选择。

学业情绪的控制−价值理论(Pekrun,2006)认为学业情绪通过认知和动机的中介影响学业成就。即学业情绪影响学生的学习动机、学习策略、认知资源等,最终影响其学业成就。实证研究也发现传统学习情境下愉快等积极的学业情绪有助于增强学生的内部动机(Isen &Reeve,2005)。本研究结果显示,彩色和高拟人化设计的组合可以诱发学习者的积极情绪、降低认知负荷、增强学习动机。根据学业情绪的控制−价值理论,内部积极情绪设计可能是通过诱发学习者的积极情绪,激发学习者的内部动机,增加学习者对于学习材料的关注,促进学习者投入更多的认知资源,对学习材料进行深度加工和整合,促进学习结果。但上述推论是基于学业情绪的控制−价值理论这一适用于传统学习情境的理论提出的,是否适用于多媒体学习情境,还有待后续研究检验。

本研究为多媒体学习的认知−情绪理论(Moreno,2006)提供了实证支持。本研究结果表明在多媒体学习环境中,对学习材料进行内部情绪设计可以诱发学习者的积极情绪,促进学习。颜色和拟人化结合的内部积极情绪设计降低了学习者的内在认知负荷,同时增强了学习者的学习动机,验证了多媒体学习的认知−情绪理论提出的多媒体学习材料视觉设计的认知功能和情感功能(Moreno,2007;Moreno &Mayer,2007)。这说明学习者在多媒体学习环境构建知识的复杂过程中,其情绪因素是除了认知因素外需要考虑的一个重要方面。

本研究创新性地将情绪设计融入多媒体学习过程中,丰富和优化了颜色和拟人化两种视觉设计元素,将颜色元素进行扩展,采用多种自然颜色的组合,拟人化的设计也更加接近童真拟人化,探讨了颜色和拟人化这两种情绪设计元素在多媒体学习中的作用,这是本研究的一个创新之处。本研究也发现了一些新的结果,对多媒体教学设计有重要启示。例如,教师在制作多媒体学习课件时,可以根据学习内容的特征对能够引发积极情绪的元素进行科学设计,从而激发学生的积极情绪,增强其内部动机,并提高学习效果。这可能是未来多媒体教学材料设计、文本教材设计乃至信息化教育过程中一个崭新而充满挑战的方向。

本研究虽然对视觉设计元素进行了优化,也有一些新的发现,但仍然存在一些不足。首先,本研究被试群体为大学生,使用的主题聚焦于科学学习,学习内容少、学习时间短,在将本研究结果推论到其他人群、其他学科和学习情境时要谨慎。其次,本研究使用的学习材料是具有有限交互性的基于计算机的多媒体材料。以往研究发现,多媒体学习材料的交互性影响学习效果。对于具有复杂交互特征的多媒体学习材料,情绪设计如何影响学习效果,还有待进一步探查。最后,本研究对情绪设计影响多媒体学习效果的机制进行了探讨,但本研究对于情绪的测量都是采用主观评定的方式,未来的研究可以采用更加直接和实时的测量方式。总之,未来研究有必要扩大样本量,在更加接近真实课堂学习的情境中,采用多种研究方法进一步探查不同情绪设计影响不同学龄段学习者和不同学科多媒体学习的机制,揭示情绪在多媒体学习中的作用机制,为多媒体学习设计提供更全面科学的指导。

5 结论

(1)在多媒体学习环境中,通过外部诱发或对学习材料进行内部情绪设计都可以诱发学习者的积极情绪并促进学习迁移。

(2)在多媒体学习环境中,对学习材料进行内部积极情绪设计可以诱发积极情绪、增强学习者的学习动机、降低学习者感知到的难度、促进学习迁移;彩色单独或者与拟人化结合可以诱发学习者积极情绪,但是拟人化不能单独诱发学习者积极情绪;拟人化条件下,彩色设计可以增强学习者学习动机;彩色设计可降低学习者对学习材料感知到的难度;彩色和拟人化都可以促进学习迁移。

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