专长水平对样例学习专长逆转效应的影响

何毅 陈立华

摘 要：以往研究表明，随着学生专长水平的提高，原本对初学者非常有效的样例学习方式的有效性会降低，产生专长逆转效应，但是结论并不一致。鉴于此，通过准确测量并区分学生的初学和两种专长水平，从更大范围探讨专长水平的变化对样例学习有效性的影响。研究结果表明，在近、远迁移上，样例学习的有效性都出现下降并最终逆转，专长水平的变化的确会影响样例学习的有效性。

关键词：样例学习;专长水平;专长逆转;影响

中图分类号：G444

文献标志码：A

文章编号：1001-7836（2019）04-0070-04

对于新手或低知识水平者比较有效的教学方式，用于有较多知识的学习者时，可能降低其方法的有效性或产生负面学习结果的现象，称之为“专长逆转效应”（Expertise Reversal Effect）（Kalyuga，2003）。专长逆转效应的研究已经涉及技能学习、学科知识学习、语言学习、文本写作等很多领域。样例是为个体提供的一种以一步一步呈现解题方法与步骤为方式的学习问题解决方法的例题。它可以直观形象地为学生展示问题解决的方法，使学生不必过于抽象地理解问题，新手在问题解决样例中获得了样例效应（worked-example effect）（Swller & Cooper，1985;Anderson，1994）。通过样例学习，可以帮助学生特别是初学者更好地认识和掌握知识，从而使学生提高學习的效果和效率。

但是在21世纪初，研究者在对样例学习的探讨中也发现，随着学生专长水平的提升，样例的有效性也会发生变化（Kalyuga，Ayres，Chandler & Sweller，2003）。与练习解决同样问题的对照组被试相比，随着新手解决问题能力的增强，样例的有效性逐渐降低，即对于专长水平更高的学生来说，问题解决的学习反而比样例学习效果更好，样例学习产生了专长逆转效应。

1 问题与研究目的

以往研究表明，样例学习者专长水平的差异可能是产生专长逆转效应的重要原因之一，但没有定论。例如，Salden，Aleven，Schwonke和Renkl（2010）的研究中两个实验结论并不一致，在实验室实验中，被试选择是九年级和十年级的学生，而在课堂实验中，被试均为职业学校九年级的学生，然后根据“前测”成绩区分初学组和专长组。应该看到，两个实验中被试专长水平的差距不同，这种差距会导致样例学习和问题解决的效果也有差异，这可能是导致研究结论不一致的真实原因。例如，在Bokosmaty，Sweller和Kalyuga（2015）的研究中，实验1选取的被试是八、九年级学生，实验2选取的是七、十年级学生，两个实验被试专长水平差距也不同。结果是实验2出现了专长逆转效应，实验1却没有。两个实验的设计相同，只是实验1被试间的年级跨度没有实验2大，这也许就是导致实验1没有发生专长逆转效应的原因。

为了进一步证明学习者专长水平差异的大小是能否产生专长逆转效应的重要原因之一，必须确定划分专长水平的标准，并按标准严格选择被试。以往的研究一般只是根据被试的年级划分专长水平，这样的划分不够严格。因为同年级的学生之间其专长水平也会有显著差异。所以，仅按被试的年级划分专长水平是不够的，必须根据被试掌握知识的实际水平划分其专长水平。因此，在本实验研究中，除了按年级划分被试的选择群体之外，还要根据“前测”成绩的等级严格划分被试的专长水平。其次，以往的有关研究只设计了初学组和专长组两个水平，不能详细地考察专长水平差异的大小与专长逆转效应大小之间的关系。因此，在本研究的实验中，根据不同被试对几何图形面积规则的掌握程度，选择三种专长水平的被试，用以考察被试专长水平差异的大小与专长逆转效应之间的关系。我们假设，被试之间专长水平的差异越大，专长逆转效应越明显。

2 实验被试与方法

2.1 实验被试

以某城市普通小学的四、五、六年级学生为被试选择群体，并按前测成绩划分被试的专长水平。从四年级学生中选择会算单一图形面积但不会算简单组合图形（两个图形）面积和复杂组合图形（三个图形）面积的60名学生为初学组被试;从五年级学生中选择会算单一图形面积和简单组合图形面积，但是不会算复杂组合图形面积的60名学生为低专长组被试;从六年级学生中选择既会算单一图形面积，也会算简单和复杂两种组合图形面积的60名学生为高专长组被试。每种专长水平的被试各60人，男女各半，共180人。

2.2 实验材料

实验材料包括“前测”材料、学习材料和“后测”材料。

前测材料：共有9道测题。第1、2、3题是求单一图形面积问题;第4、5、6题是简单组合图形面积问题，第7、8、9题是复杂组合图形面积问题。计分标准是正确解答一题计1分，满分为9分。

学习材料：分为样例学习材料和问题解决材料。样例学习材料是有关复杂组合图形面积问题的样例，其中包括问题、图形、解、计算公式、解题步骤和答。问题解决材料是与样例中的问题和图形相同的几何面积问题。

后测材料：共6道测题。第1、2、3题是近迁移测题、第4、5、6题是远迁移测题。近迁移测题是与样例问题的图形类型和组合方式相同，只是具体形状和数值不同的测题;远迁移测题是与样例问题的图形类型相同，但是组合方式、具体形状和数值都不同的测题。评分标准是，被试每做对一题计1分，测试满分为6分。

2.3 实验设计

采用3专长水平（初学、低、高）×2学习方式（样例学习、问题解决）二因素被试间随机分组实验设计。自变量是被试专长水平和学习方式，因变量是学习成绩测试和远、近迁移测试成绩。

2.4 实验程序

实验分为前测、学习和后测三个阶段。

前测阶段：前测在安静的教室内进行。主试首先给被试发放前测材料，指导语为：“各位同学，请你对这9个图形或图形组合的面积进行列式并求解，时间为30分钟，做完请举手。”30分钟后收回前测试卷。评阅试卷按年级和前测成绩选择被试。选取会做第1—3题而不会做第4—9题的60名四年级学生为初学组被试;选取会做第1—6题，但不能正确解答第7—9题的60名五年级学生为低专长组被试;选取9题全对前测成绩为满分（9分）的60名六年级学生为高专长组被试。每种水平的被试都随机分为样例学习组和问题解决组，每组30人，男女生各半。

学习阶段：六组被试分别同时进入学习阶段。三个样例组被试学习样例材料。指导语为：“各位同学，请你认真阅读这道例题，并尽力理解它的解题步骤和运算规则，时间为5分钟。”三个问题解决组被试进行问题解决练习，指导语为：“各位同学，请你认真观察下列组合图形并回答问题，时间为5分钟。”

后测阶段：待六个组的被试都学习完毕后，收回学习材料，发放后测材料。指导语为：“各位同学，请你根据刚才学习过的内容，对这6道题进行列式求解，时间为20分钟，做完后请举手。”

前测材料、后测材料和学习材料均打印在210mm×297mm的白纸上，汉字字体为宋体三号。

3 实验结果

以专长水平和学习方式为自变量，分别以近迁移成绩和远迁移成绩为因变量做两因素方差分析。各组被试的近、远迁移测试成绩及差异检验结果见图1和2。  二因素方差分析结果显示，近迁移测试成绩在三种专长水平之间差异极其显著，F（2，174）=22.571，p<0.001，ηp2=0.206;在两种学习方式之间差异显著，F（1，174）=10.738，p<0.05，ηp2=0.058;专长水平与学习方式对近迁移测试成绩有极其显著的交互作用，F（2，174）=29.316，p<0.001，ηp2=0.252。

简单效应分析结果表明，对于初学者来说，样例学习方式的成绩明显好于问题解决学习方式的近迁移测试成绩，F（1，174）=40.497，p<0.001，ηp2=0.189;对于低专长者，样例学习方式的成绩与问题解决学习方式的近迁移测试成绩有非常显著的差异，F（1，174）=11.833，p<0.01，ηp2=0.064;对于高专长者来说，问题解决学习方式的成绩明显好于样例学习方式的近迁移测试成绩，F（1，174）=17.039，p<0.01，ηp2=0.089。

对于样例学习方式来说，不同水平学生的近迁移测试成绩差异不显著，F（2，174）=0.532，p>0.05，ηp2=0.06;对于问题解决学习方式来说，不同水平学生的近迁移测试成绩差异极其显著，F（2，174）=51.354，p<0.001，ηp2=0.371;进一步两两比较发现，高专长被试近迁移测试成绩好于低水平被试，p<0.01，高专长被试近迁移测试成绩好于初学者的近迁移测试成绩，p<0.001，低专长被试近迁移测试成绩好于初学者的近迁移测试成绩，p<0.01。  二因素方差分析结果显示，远迁移测试成绩在三种专长水平之间差异极其显著，F（2，174）=28.255，p<0.001，ηp2=0.245;在两种学习方式之间差异边缘显著，F（1，174）=2.979，p<0.1，ηp2=0.017;专长水平与学习方式对远迁移测试成绩有极其显著的交互作用，F（2，174）=17.571，p<0.001，ηp2=0.168。

简单效应分析结果表明，对于初学者来说，样例学习方式的成绩明显好于问题解决学习方式的远迁移测试成绩，F（1，174）=31.887，p<0.001，ηp2=0.155;对于低专长者，样例学习方式的成绩与问题解决学习方式的远迁移测试成绩差异不显著，F（1，174）=0.028，p>0.05，ηp2=0.000;對于高专长者来说，问题解决学习方式的成绩好于样例学习方式的远迁移测试成绩，F（1，174）=6.206，p<0.05，ηp2=0.034。

对于样例学习方式来说，不同水平学生的远迁移测试成绩差异极其显著，F（2，174）=17.120，p<0.001，ηp2=0.164;进一步两两比较发现，初学者被试远迁移测试成绩远好于低专长被试，p<0.001，高专长被试远迁移测试成绩远好于初学者被试，p<0.001，高专长被试远迁移测试成绩与初学者的远迁移测试成绩差异不显著，p>0.05。

对于问题解决学习方式来说，不同水平学生的远迁移测试成绩差异极其显著，F（2，174）=28.706，p<0.001，ηp2=0.248;进一步两两比较发现，高专长被试远迁移测试成绩远好于低专长被试，p<0.001，高专长被试远迁移测试成绩好于初学者被试，p<0.001，低专长被试远迁移测试成绩与初学者的远迁移测试成绩差异不显著，p>0.05。

4 讨论与结论

4.1 讨论

近迁移测试的统计分析结果显示，专长水平与学习方式有极其显著的交互作用。对于初学者来说，样例学习方式的成绩极其显著地好于问题解决学习方式;对于低专长者，样例学习方式的成绩也显著好于问题解决学习方式的成绩;对于高专长者来说，则是问题解决学习方式的成绩明显好于样例学习方式的近迁移测试成绩。具体分析如下：

初学者学习样例非常有效，这符合认知负荷理论（Sweller，2010）中的样例效应。初学者不具备组合图形面积规则的知识基础，通过样例学习组合图形面积的计算，有效补充了这部分知识的欠缺。而初学者直接解决组合面积问题，由于缺乏相应的知识基础会产生较高的认知负荷，所以问题解决效果显著低于样例学习。低专长者学习样例也依然有效，因为虽然他们具备了一定的知识基础，但是样例学习内容对其来说依然是新知识，仍然具有指导意义，因此样例学习成绩仍然明显好于问题解决，样例效应依然存在。但需要指出的是，低专长者的问题解决效果开始明显好于初学者，说明随着知识水平的提高，低专长者已经具备了一定的问题解决能力，与问题解决相比，样例的有效性在下降。对于高专长者来说，样例学习效果明显低于问题解决练习，说明样例效应已经消失，并产生了样例学习的高水平专长逆转效应。