背景图相关度与知觉流畅性对意义材料学习的影响 *

2019-01-29张锦坤刘晓倩杨丽娴

心理与行为研究 2018年6期

张锦坤刘晓倩杨丽娴

(福建师范大学心理学院，福州 350108)

1 前言

知觉流畅性（perceptual fluency）是指在知觉水平上个体对加工外部信息难易程度的一种主观感受或体验（Benjamin, Bjork, & Hirshman, 1998;Oppenheimer & Frank, 2008）。知觉流畅性本身并不是一种认知操控，而是在不增加客观难度的基础上，因某种认知操控导致的对有关材料难易度的主观感知，它通常被认为是一种元认知体验。例如，当书本上的字体有些模糊时，个体能够意识到比加工印刷清晰的字体更为费劲；当听讲座时，演讲者说话时磕磕绊绊的，个体能感觉到理解演讲内容比听流畅演讲时更困难。正是这种表层特征激发的元认知体验影响了人们接收、处理信息的程度（谢和平, 王福兴, 王玉鑫, 安婧, 2016）。

在学习过程中，是否学习材料读起来越流畅，学习效果越好？研究者们通过操纵学习材料中的文本、图像或声音属性考察知觉流畅性在学习过程中的作用，发现并非如此。例如，Diemand-Yauman, Oppenheimer和 Vaughan （2011）首先在实验室情境中通过操控文本字体的方式来影响学习者对学习材料难度的主观感知，要求一组被试观看12号大小、灰度为60%的Comic Sans MS或者Bodoni MT字体的文本材料（知觉不流畅组），另一组被试则观看16号大小、纯黑的Arial字体的正常材料（知觉流畅组），结果发现学习这种被认为难读的材料（前者）反而比相对易读的材料（后者）效果更好。研究者认为，这是由于相对难读的不流畅材料增加了学习者感知到的主观难度，并激活了其分析性思维。随后，他们在真实课堂情境中成功验证了以上结果（Diemand-Yauman et al., 2011）。French等（2013）将不流畅组的学习材料字体类型设置为Monotype Corsiva，流畅组（对照组）的学习材料的字体类型为Aria字体（French et al., 2013）；Ball, Klein, & Brewer （2014）在保证字体其他属性一致的情况下操控了学习材料字体的大小，大号字体（48 pt）作为流畅的材料，小号字体（24 pt）作为不流畅材料，均观察到了不流畅材料的学习效果优于流畅材料的现象（Ball et al., 2014）。除了字体大小外，有研究通过变换文本学习材料的字体灰度、字体粗细、文字斜体等（Miele & Molden, 2010），文字边框、文字清晰度（Strukelj, Scheiter, Nyström, & Holmqvist,2016）等方式也观察到了一致的现象。此外，也有研究者通过操纵图片清晰度设置知觉流畅性。例如，Eitel, Kühl, Scheiter和 Gerjets （2014）在复印过程中将材料的图片打印成看起来质量较低（褶皱、略微模糊）的版本，从而改变了图片原有的清晰度，形成不流畅图片材料。除文本和图像外，一些研究者还操纵了声音的流畅性（Eitel et al., 2014）。例如，Carpenter, Wilford, Kornell和Mullaney （2013）通过将播放材料时的声音变得吞吞吐吐、犹豫不决实现了不流畅的处理（Carpenter et al., 2013）；Kühl, Eitel, Scheiter和 Gerjets（2014）则通过扭曲音轨并加入背景噪音的方式对流畅材料中的声音质量进行了弱化处理，使之产生类似对讲机的粗糙的音质效果。此类研究亦发现，个体对于不流畅声音所呈现的内容的学习效果优于流畅声音条件下的内容（Kühl et al., 2014）。总之，研究者将这种由于降低学习材料的知觉流畅性而增加了学习者感知到的主观难度，激发了学习者的分析性思维且最终提高其学习成绩的现象，称之为“不流畅效应”（disfluency effect）（Diemand-Yauman et al., 2011）。

针对适度增加学习材料的主观难度使学习效果更好的不流畅效应，当前有两种主要的理论解释，一种是可取难度理论（desirable difficulty theory），另一种是不流畅理论（disfluency theory）。可取难度理论被一些研究者用来解释知觉不流畅对学习成绩的积极影响。Bjork认为，学习过程中的记忆包括存储力和提取力，存储力是指对学习内容的记忆深度，提取力指从记忆中提取内容的难易度。可取难度理论认为存储力和提取力呈负相关，即低提取力（较难提取的）内容提高了记忆保持的时间长度，因此学习效果更好。操纵学习材料，使之在知觉水平上不流畅（对内容较难提取），提高了学习者的记忆存储力，便被认为是一种“可取难度”（Bjork, Dunlosky, & Kornell,2013）。而Alter等人提出的不流畅理论则认为知觉不流畅激发了学习者的分析性思维，使其加工信息更加深入、更加抽象、更加仔细（Alter,Oppenheimer, & Epley, 2013）。这一观点以双系统加工观（dual-system processing）为基础，双系统加工观认为人类拥有两个相互独立的加工系统：加工快速的、直觉性的、无需过多思考的系统1和慢速的、分析性的、需要仔细思考的系统2（Alter,Oppenheimer, Epley, & Eyre, 2007）。在实践教学情景中开展的研究也进一步证明了不流畅加工对提高学习效果的作用（French et al., 2013）。

然而，与不流畅促进说相反，认知负荷理论（cognitive load theory, CLT）认为知觉不流畅所激发的额外认知负担会阻碍学习。Sweller等认为，个体在加工信息过程中所遇的认知负荷包括三种：内部认知负荷（intrinsic cognitive load, ICL）、外部认知负荷（extraneous cognitive load, ECL）和相关认知负荷（germane cognitive load, GCL）（Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998）。内部认知负荷（ICL）主要与材料本身的内在复杂性和学习者先前所具有的知识有关，材料本身越复杂、学习者先前的知识水平越低，则ICL越高，因此学习效果越差；外部认知负荷（ECL）主要与学习材料的设计或者说是教学设计有关，设计得越差，ECL越高，即学习效果越不好；而相关认知负荷（GCL）主要与图式的建构有关，是与学习任务本身有关的认知加工，例如，学习光学时先呈现有关彩虹形成原理的背景知识。与ICL和ECL不同的是，GCL越高，学习效果越好。有研究者认为知觉不流畅将导致外部认知负荷的增加（Eitel et al., 2014）。在教学过程中，知觉不流畅操纵可能是一种不良的教学设计方式。比如：模糊化学习材料后，学习者需要投入相对更多的认知资源去应对这种模糊化处理导致的知觉困难，增加了学习过程中的认知负荷，因此不利于学习者的识记和理解。

尽管通过控制文本、图像和声音探讨知觉流畅性与学习和记忆效果关系的研究已经相当丰富，但当前研究结论并不一致，甚至存在矛盾之处。部分研究发现，学习材料的不流畅比流畅更有利于学习（Diemand-Yauman et al., 2011），有的研究得出相反的结果（Kühl et al., 2014），还有的研究未发现两者间存在差异（Ball et al., 2014）。对于这些矛盾的结果，当前的研究尚缺乏系统而明确的解释。有研究者指出，这可能与知觉不流畅效应存在潜在的边界条件（boundary conditions）有关。因为不流畅效应所涉及的操纵对象、操纵方式和操纵程度等均可能对其产生影响，实验操纵上的不同可能导致不流畅效应存在大小上的差异（Rummer, Schweppe, & Schwede, 2016; Strukelj et al., 2016）。尤其是在操纵程度上，当不流畅的实验处理超过一定临界点时，有可能导致个体认知加工超限，无法进行深度加工。而当所要求学习的材料为有意义材料时，认知负荷水平更是一个需要考虑的问题，因为语义加工的速度和水平均与学习过程中认知资源的动态水平密切相关。对于这一“两难”问题，我们认为，可以通过考察不同认知负荷水平和不同知觉流畅水平的实验处理条件下个体学习有意义材料的水平差异，对这一问题进行初步探索。具体而言，当个体学习有意义材料时，通过控制为其提供的背景信息的相关度来操纵认知负荷的程度，进而考察认知负荷与知觉流畅如何相互影响（促进还是抑制?）。背景信息是指在语篇阅读之前呈现给学习者的与语篇内容相关却又不包含在其中的先导性材料。根据图式理论，个体先前的知识有助于其对信息的加工和解释，提供背景信息可以提高其对语篇的记忆和理解能力（Schank & Abelson, 1988）。为学生提供背景信息可以帮助学生激活已有图式，做出预期并进行各个层面的推理，从而达到对文本的理解。综上，基于认知负荷理论，本研究假设，背景图和文本流畅性将共同对意义材料学习产生影响，在学习不流畅文本前呈现相关背景图将提高测验成绩；在学习不流畅文本前呈现无关背景图将降低测验成绩。

2 方法

2.1 被试

非武术相关专业的大学在校生260名，2名被试因在后续问答中发现先前了解过与实验材料文本内容所述的拳种，故而剔除，因此最终有效被试为258名。其中男性被试76人；女性被试182人。年龄情况为M=23.82，SD=2.27。

2.2 实验材料

实验材料为两份约600字的地方小拳种的文本材料，一份流畅（如文字清晰、常规字体），一份不流畅（如文字模糊、斜体），见图1；三类背景图：相关背景图（与文本内容有关的图片），空白背景，无关背景图（与文本内容无关的图片），见图2。一份测试题，内容包括选择题与问答题。选择题样例：古田县的该拳种传承至哪个分支？A. 直上青溪B. 青龙游海C. 太子游龙门D.太龙直溪门；问答题样例：5. 为了保证防守的力度，该拳法的要求是什么？材料内容事先经过心理学专业及部分其他专业学生评定，内容的长度、难度及所需阅读时间适宜，经过预实验可作为实验材料。

图2 背景图

2.3 实验设计

采用2（知觉流畅性: 流畅, 不流畅）×3（背景图相关度: 相关背景图、无关背景图和空白背景）的被试间实验设计。自变量为知觉流畅性和背景图相关度，因变量为测试成绩。

2.4 实验程序

实验分为学习和测验两个阶段。采用E-Prime 2.0呈现刺激和搜集数据。

学习阶段中，先呈现背景图，分别有三类背景图：相关背景图，空白背景和无关背景图。背景图呈现时间为3秒。之后呈现学习材料，学习材料分为两种：流畅文本和不流畅文本。文本呈现3分钟。3分钟之后对文本的流畅度进行评分，采用7级评分。

最后进行纸笔测验。测验记忆和对学习内容的理解，题型为选择题和问答题。测验时间不限，鼓励被试多写。实验流程见图3。

图3 实验流程

3 结果

3.1 材料流畅度评价

流畅组被试对文本的评分（M=5.59, SD=1.20）高于不流畅组被试对文本的评分（M=2.90, SD=1.22），独立样本t检验结果表明，t（256）=17.84，d=2.23，p＜0.05，流畅组显著高于不流畅组，与流畅度划分一致。

3.2 不同流畅度和背景图条件下的得分差异

以流畅度、背景图为自变量，得分为因变量，进行两因素完全随机方差分析，见图4。

图4 不同流畅组和背景图组的测试成绩

结果发现，流畅度的主效应显著，流畅组得分（M=36.89, SD=16.39）显著高于不流畅组得分（M=30.07, SD=12.95），F（1, 252）=19.58，p＜0.05，η2=0.07；背景图的主效应显著，相关背景图组得分（M=38.81, SD=17.73）显著高于空白背景（M=32.31, SD=13.60）和无关背景图得分（M=31.43, SD=14.12），F（2, 252）=6.51，p＜0.05，η2=0.05；二者的交互效应显著，F（2, 252）=7.30，p＜0.05，η2=0.06。

对交互作用的简单效应检验发现，流畅度在相关背景图上差异显著，其中，流畅组得分高于不流畅组得分，差异达到显著水平，F（1, 252）=11.01，p＜0.05，η2=0.14；在空白背景和无关背景图上，流畅组和不流畅组差异均未达显著水平。同时，背景图在流畅组上差异显著，其中，相关背景图得分高于空白背景和无关背景，差异达到显著水平，F（2, 252）=19.34，p＜0.05，η2=0.22；空白背景和无关背景图之间无显著差异。在不流畅组上，三组背景图类型间无显著差异。

4 讨论

流畅组得分显著高于不流畅组得分，相关背景图得分显著高于其余两组背景图条件下的得分。在呈现相关背景图条件下，流畅组的得分显著高于不流畅组，在其余两种背景图条件下，流畅组和不流畅组无差异。流畅条件下，呈现相关背景图的得分显著高于空白背景和无关背景图，空白背景与无关背景图的得分无差异；而在不流畅条件下，三者间无差异。

上述实验结果与研究假设和已有部分研究发现不完全吻合：在学习不流畅文本前呈现相关背景图未提高测验成绩，且不流畅文本和无关背景图结合也未降低测验成绩，也就是说在学习不流畅文本之前不管呈现哪类图片都不能显著提高或降低测验成绩。同时本研究发现，在学习流畅文本之前呈现相关图片能显著提高成绩。认知负荷理论认为，知觉不流畅所激发的额外认知负荷会阻碍学习（孙崇勇, 2016; 周爱保, 刘沛汝, 张彦驰,尹玉龙, 张奋, 2015）。如前所述，个体在加工信息过程中所遇的认知负荷包括三种：内部认知负荷（ICL）、外部认知负荷（ECL）和相关认知负荷（GCL）。实验中所用的不流畅文本操纵了材料的表面复杂性，将学习材料模糊化后，学习者需要投入相对更多的认知资源去应对这种不流畅操纵所导致的知觉困难，而这种困难所带来的认知负荷是学习任务以外的加工，因而ECL增加；同时，由于这种不流畅处理并不像学习的生成效应那样能够促进学习者生成新的信息，故GCL不变。依此逻辑可推测，当学习者（一般是低经验学习者）在学习某一特定内容的材料（ICL不变）时，知觉不流畅导致ECL增加（GCL不变），学习过程中的总认知负荷增加，因此不利于学习者的识记和理解。本研究所选取的被试均无习武背景经历，属于低经验学习者，故GCL基本不变，而不流畅文本处理使得ECL增加，因此在不流畅条件下，无论是否有图片、图片是否与文本相关，均不利于学习，从而导致成绩均远低于流畅条件。对于不流畅条件组，被试的认知负荷远远大于流畅组，此时相关背景图也未能显著降低不流畅材料导致的外部认知负荷，无论何种背景图，均未能显著提高学习成绩。一个特定的难度将如何影响理解与随后的记忆表现，取决于这一难度是否产生有益的加工处理方式（Bjork & Yue,2016）。本实验条件下的不流畅操纵方式可能并未产生能激活分析性思维的可取难度，这表明可能存在不流畅的潜在边界条件：不流畅操纵存在一个范围，在一定程度范围内的不流畅能激活分析性思维，但这一范围区间需要进一步研究确认。此外，不流畅效应的产生还可能存在潜在的调节变量，如认知风格、先验知识经验、学习动机等个体内部因素对不流畅操纵的调节作用还有待研究确认。一些研究者呼吁重视对不流畅标记条件的探索（Kühl et al., 2014; Oppenheimer & Alter,2014）。在流畅条件下，ECL低于不流畅条件，根据图式理论和认知负荷理论，此时相关图片激发了学习者原有的图式或者帮助建构了学习内容的框架，增加了GCL，同时ICL不变，因此相关背景图条件下的学习效果好于空白背景和无关背景图条件，而空白背景和无关背景图均无法激发学习者原有图式，也无法帮助构建学习内容的框架，因此二者对测验成绩的影响无差异。当然，学习是一项复杂的、动态的过程，影响学习效果所涉及的因素有很多，本研究主要考虑了学习材料设计的外部因素，未来研究需要进一步考察不流畅可能存在的边界条件及影响不流畅效应产生的内部因素。