教学视频中前嵌问题与反馈对学习的影响研究

谢耀辉 杨九民 皮忠玲 戴晨艳 刘彩霞

【摘 要】

采用眼动实验方法考察教学视频中前嵌问题与反饋设计对注意分配和学习成绩的影响，以及是否存在经验反转效应。49名高先前知识经验学习者与45名低先前知识经验学习者同时学习了含有无前嵌问题、前嵌问题无反馈与前嵌问题有反馈的教学视频。研究发现，前嵌问题无反馈不仅能提高学习者对教学内容的注意程度，还能提高学习成绩。此外，教学视频中前嵌问题与无反馈设计对学习成绩的影响中发生了经验反转效应，即前嵌问题无反馈的教学视频只提高了低知识经验学习者的学习成绩，但没有提高高知识经验学习者的学习成绩。研究发现为教学视频的设计策略提供了有益的参考。

【关键词】  教学视频;前嵌问题;反馈;先前知识经验;学习成绩;视觉注意;经验反转效应;眼动追踪

【中图分类号】   G442         【文献标识码】  A       【文章编号】  1009-458x（2021）12-0063-09

一、引言

新冠肺炎疫情对全球教育产生了空前巨大的影响。据联合国教科文组织（2020）统计，截至2020年5月7日，全球177个国家和地区停课，受影响学生人数高达12.68亿，占注册学生总数的72.4%。大规模长期在线教学成为保障教学继续开展的必要方式，这对教育系统来说是巨大的挑战。随着国内外各类在线开放课程平台的广泛应用，教学视频作为最主要的教学资源，其教学设计策略对教学效果的影响已成为在线教学研究的重要领域之一。然而，由于视频资源本身具有的被动接受、缺乏交互等特征，使之并不能完全保证良好的学习成绩（Wachtler， Geier， & Ebner， 2015， pp.117-124）。以问题为导入被认为是传统教学活动中的一种有效教学策略，有助于提高学习者的学习动机和兴趣，从而提高他们的学习成绩（梁秀玲， 等， 2015; 周爱保， 等， 2015; 张锦坤， 等， 2011; 罗良， 等， 2012）。嵌入问题的设计和应用也越来越广泛，以提高教学视频的互动性和教学效果（Callender & Mcdaniel， 2007; Szpunar， et al.， 2013）。

视频学习是相对复杂的认知过程，教学者不仅要关注视频本身的设计，还要了解学习者内在知识的储备情况，即先前知识经验。专家—新手研究发现，教学视频的设计对于高知识经验学习者和低知识经验学习者的影响作用是不同的（Boer， et al.）。前嵌问题的设计对视频学习效果的影响，是否受到学习者先前知识经验水平的调节，目前尚缺乏相关研究。基于此，本研究旨在考察教学视频中前嵌问题设计与学习者先前知识经验水平对学习者注意分配和学习成绩的影响。

二、文献综述与问题提出

（一）教学视频中前嵌问题设计对学习的影响

各大在线开放课程平台的教学视频常见的问题嵌入方式有前嵌问题（将问题嵌入在有关知识点出现之前）（Carpenter & Toftness， 2017）和后嵌问题（将问题嵌入在有关知识点出现之后）（舒少全， 2016， p.16）。大量研究证实，在视频中后嵌问题有利于学习者对知识的理解和掌握，这是由于教师在学习者学习结束后，通过提问的方式对学习情况进行测验，加强了对知识的巩固（Rawson， et al.， 2015; Carpenter， 2009; Szpunar， et al.， 2013）。

在教学视频中前嵌问题是否有利于促进学习者学习，认知冲突理论提供了可能的解释。该理论认为，前嵌问题，即在知识点学习之前向学习者提出问题，能够有效引起认知冲突，激发学习动机，从而提高他们对学习材料的注意程度（Little & Bjork， 2016;Huff， et al.， 2016; Gordon， et al.， 2015; Rahim， et al.， 2014）。有研究通过对比观看有无前嵌问题的教学视频学习者的学习成绩，以考察前嵌问题设计对视频教学效果的影响。结果发现，前嵌问题不仅提高了学习者与嵌入问题有关的知识内容的学习成绩，同时还提高了他们与嵌入问题无关的知识内容的学习成绩（Szpunar， et al.， 2013）。然而，上述研究所用的含有前嵌问题的教学视频材料并没有提供反馈。这类研究忽视了一个问题，即问题反馈是否影响了前嵌问题设计的积极效应。因此，加入反馈后前嵌问题对视频学习的影响是否更能促进学习，还有待进一步探索。

关于反馈在学习中的作用，学界还未达成一致看法。大部分研究证实反馈有利于学习（Filius， et al.， 2018），但反馈对学习的促进作用有一个先决条件，即当反馈能被学习者理解，尤其是对已犯错误进行纠正和解释时，才能够促进对知识的理解（Jordan， 2012）。研究者认为，这是由于反馈要么能证实学习者已知道，要么能改变学习者的现有知识信念（Mory， 2004， pp.125-143），从而有助于学习者对学习内容及环境的认知（Higgins， et al.， 2002）。然而，如果反馈成了心理安慰剂，当学习者看到了反馈的解释就立刻心理放松，这反而不利于学习（Kluger & Denisi， 1996）。因此，有研究指出，仅仅加入问题就能够提升学习者的学习成绩（Roediger & Karpicke， 2006），但也有研究认为这样无效，需要在适当情境中加入合适的反馈才能真正起到促进学习的作用（Roberts， et al.， 2016）。

在后嵌问题的教学视频中，研究者也就反馈展开了探究。他们发现，向学习者提供反馈比无反馈更能提升学习成绩（Roberts， et al.， 2016）。但前嵌问题与后嵌问题的差异在于：后嵌问题是在学习结束后对问题进行回答，反馈能扮演对已犯错误进行纠正的角色，从而促进学习。在前嵌问题的教学视频中，反馈是在学习内容之前，根据Kluger和Denisi（1996）的研究结论可以推测，前嵌问题所激发的认知冲突很容易被即刻出现的答案消解，从而成为心理安慰剂，导致学习者放松对学习内容的关注。因此，在前嵌问题的教学视频中是否需要加上反馈，仍需进一步探究。

（二）经验反转效应

在研究教学视频对学习者学习效果影响的同時，经验反转效应（Expertise Reversal Effect）也受到学者普遍关注。奥苏贝尔认为，学习者的先前知识经验是影响学习最重要的因素之一（施良方， 2001， p.221）。学习者的注意加工方式可以分为两种：自上而下的加工方式，即根据当前学习任务进行目标驱动的搜索;自下而上的加工方式，即根据当前呈现的内容进行刺激驱动的搜索（储衡清， 等， 2004）。高经验学习者倾向使用前者，低经验学习者倾向使用后者，这种加工方式的不同增加了部分教学设计原则起作用的边界条件。经验反转效应描述的就是这种现象，即对低经验学习者有效的原则，对高经验学习者无效或起到了阻碍学习的作用（Kalyuga， 2014， pp.576-597）。例如，教学视频中加入动画教学代理能够改善低经验学习者的学习成绩，但对高经验的学习者就没有明显作用（李文静， 等， 2016）。

基于经验反转效应推测，教学视频中前嵌问题和反馈的设计对于高低知识经验学习者的影响可能存在差异。高知识经验学习者的经验优势可能会弥补教学视频缺乏互动带来的消极影响，而对于低知识经验学习者，教学视频中前嵌问题能否弥补他们的经验劣势尚不清楚。由于目前缺乏相关研究，因此教学视频中前嵌问题与反馈的设计是否存在经验反转效应尚不明确，其作用和内在机制还有待于进一步深入研究。

三、研究目的与假设

本研究旨在考察教学视频中前嵌问题和反馈设计对不同先前知识经验水平的学习者视觉注意分配和学习成绩的影响，为提升教学视频的应用效果提供新的思路。为此，研究中被试随机观看三种教学视频中的一种，即无前嵌问题、前嵌问题无反馈、前嵌问题有反馈，采用眼动追踪技术实时记录学习教学视频时的眼球运动轨迹，并在教学结束之后填写学习测验。

基于先前的文献综述，本研究提出以下3个研究假设：①对学习者在与问题相关学习内容的注意分配的影响中存在经验反转效应;②对学习者在所有学习内容的注意分配的影响中存在经验反转效应;③对学习者学习成绩的影响中存在经验反转效应。

四、方法

（一）被试

从武汉市某高校随机招募100名在校大学生被试，包括男生16名，女生84名。根据被试在先前知识经验测验得分（被试对营养学知识的评测得分分布在3～11分之间）的高低，将被试平均分为高知识经验组（前测成绩≥7分）和低知识经验组（前测成绩<7分），两组人数接近且两组之间被试性别分布差异不大。在后续测试中，高知识经验组1名被试和低知识经验组5名被试未通过眼动矫正或未完成眼动实验，在实验过程中部分眼动数据丢失（见表1）。所有被试视力或矫正视力正常，无色盲色弱且听力正常，均为自愿参加，实验结束后得到一份小礼物。

（二）实验仪器

采用Eyelink 1000眼动仪实时记录被试观看教学视频的眼球运动轨迹，屏幕为21英寸，分辨率为1，024*768，刷新率为75Hz。在实验过程中，被试坐在距离显示器60cm处，眼动仪的采样率为1，000Hz。

（三）实验材料

1. 视频材料

选择学习者关注度较为一致的健康类教学视频进行测试，以确保研究结论对于在线教学中普遍采用的教学视频具有较强的借鉴意义。因此，本研究采用主题为《控制体重？从认识卡路里开始》的教学微视频作为学习材料。由于是面向广大青年的运动健康类内容，关注度较高，可有效激发被试学习兴趣。主要内容参考《公共营养师（基础知识）》及其配套辅导练习，由3位实验主试编制，编制结束后请某高校生命科学学院一位营养学专业教师修改后最终定稿。

本研究包括三种教学视频：①无前嵌问题：在教学视频中没有嵌入问题，总时长为4分50秒;②前嵌问题无反馈：在4个知识点之前分别嵌入了1个问题，共前嵌了4个问题，其中3个单选、1个多选，每个问题呈现10秒，总时长为5分30秒;③前嵌问题有反馈：在4个知识点之前分别嵌入了1个问题，共前嵌了4个问题，其中3个单选、1个多选，每个问题呈现10秒，且在每个问题呈现的第5秒时呈现反馈，总时长为5分30秒。

为避免其他因素的影响，三种教学视频除前嵌问题和反馈的设计不同之外，其他内容（如讲述的内容、教师的声音和画面质量等）完全一致。

2. 测量工具

（1）先前知识经验测验

共13道题，包括4道判断题（每题1分）、6道单项选择题（每题1分）、1道多项选择题和2个问答题（每题2分，答错或漏答不得分），共16分。判断题是有关卡路里基础知识的，选择题和简答题则考察卡路里的基本知识和计算方面等内容。在测量评价方面，主试负责评价并对评分结果进行分析，得分越高表明预先掌握的卡路里知识越多，得分越低则说明被试对卡路里相关知识越欠缺。

（2）学习测验

主要从知识的保持和迁移两个水平对短时学习成绩进行考察，包括保持测验和迁移测验，涵盖的知识点分别来自教学视频中学习内容。具体信息如下：

保持测验主要考察被试对教学视频中的知识内容的识记程度。围绕教学视频进行选题设计，经某高校一位营养学专业老师审核确定。保持测试共有7道题目，包括4道填空题（每空1分，共8空）、2道单项选择题（每题1分）和1道多项选择题（每题2分，错选或漏选不得分）。在保持测试评价方面，得分越高说明对学习内容的保持学习成绩越好，相反则说明对学习内容掌握较差。测验题目具有较满意的内部一致性信度（Cronbach’s α = 0.63）。

迁移测验主要考察被试将从教学视频中学习到的内容应用到新情境中的能力。该测验共4道题目，2道判断题（每题1分）和2道问答题（第一题满分为3分，第二题满分为7分）。2道问答题由2位主试分别独立评分，并取两者平均值为最终测验成绩。分析发现，两位评分者的一致性较高（Cronbach’s α=0.96，0.98），同时该测验具有较高的内部一致性信度（Cronbach’s α = 0.77）。

3. 眼动数据分析

本研究从两个方面考察视频中嵌入问题与反馈设计对学习者注意分配的影响。第一，将与嵌入问题直接相关的教学视频内容作为兴趣区，以兴趣区的注视时间所占比例以及首次注视兴趣区的时间，考察视频中嵌入问题或问题反馈对学习者注意与问题直接相关的教学视频内容的影响。其中，兴趣区的注视时间所占比例是指注视兴趣区的时间占该画面出现总时间的比例;兴趣区内首次注视到达时间是指该视频画面出现后，被试第一次注视兴趣区的时间。第二，以学习者对整段视频播放过程中观看情况的完整记录结果为依据，统计出注视教学视频画面的总时间，考察视频中嵌入问题与问题反馈对学习者注意视频画面的影响。总注视时间是指在整个视频学习过程中被试注视视频画面所有时间的总和。

4. 实验设计与程序

本研究采用3×2的被试间实验设计。自变量包括教学视频类型（无嵌入问题、前嵌问题无反馈和前嵌问题有反馈）和被试的先前知识经验水平（低经验和高经验）。在武汉某高校的眼动实验室独自施测，被试进入实验室首先填写个人基本信息和先前知识经验测验，接着主试讲解实验要求和实验流程，然后被试随机分配观看一种教学视频。在观看教学视频之前，被试需要通过眼动仪的9点校准。通过校准之后，被试开始观看教学视频，并被实时记录眼球运动情况。学习结束后，被试填写学习测验（保持测验和迁移测验）。实验约需要30分钟。

五、结果分析

（一）学习者注意分配

为探究被试的先前知识经验水平与不同教学视频类型对学习者的视觉注意分配的交互影响，分别考察被试对与嵌入问题相关内容的注意分配，以及对教学视频所有内容的注意（热区图如图1所示）。各眼动指标的描述性统计结果如表2所示。

1. 兴趣区分析

为考察教学视频类型对被试与问题相关内容注意的影响程度是否存在经验反转效应，首先以视频类型和被试类型为自变量，以兴趣区的注视时间所占比例为因变量，进行两因素方差分析。分析发现，视频类型主效应显著（F（2， 88）=9.96，p<.001，η2=0.19），被试类型主效应不显著（F（1， 88）=0.43，p>.05，η2<0.01），视频类型与被试类型交互效应不显著（F（2， 88）=0.02，p>.05，η2<0.001）。对视频类型主效应进行LSD事后检验发现，被试在观看前嵌问题且有反馈教学视频中，对与问题相关内容的注视时间所占百分比显著高于另外两组（MD=0.07，p<.001;MD=0.05，p<.01），另外两组没有显著差异（MD=0.02，p>.05）。然后以视频类型和被试类型为自变量，以兴趣区内首次注视到达时间为因变量，进行两因素方差分析。分析发现，视频类型主效应显著（F（2， 88）=12.98，MSE=0.25，p<.001，η2=0.23），被试类型主效应不显著（F（1， 88）=0.03，MSE=0.25，p>.05，η2<0.001），视频类型与被试类型交互效应不显著（F（2， 88）=0.44，MSE=0.25，p>.05，η2=0.01）。对视频类型主效应进行LSD事后检验发现，被试在观看前嵌问题无反馈和前嵌问题有反馈的两组教学视频中，首次注视与问题相关内容的时间显著短于观看无嵌入问题的教学视频的被试（MD=0.58，p<.001;MD=0.50，p<.001），观看前嵌问题无反馈教学视频和前嵌问题有反馈教学视频的两组被试的首次注视到达时间没有显著差异（MD=0.08，p>.05）。

上述结果表明，对于高低知识经验的学习者来说，教学视频中嵌入问题能够缩短首次注视到达的时间，提高对相关内容的注意力，但教学视频中前嵌问题与反馈设计对被试在与问题相关内容的注意程度的影响不存在经验反转效应，不支持假设①。

2.总注视时间分析

为考察教学视频类型对被试注视整个教学视频中所有学习内容的影响，以及是否存在经验反转效应，以视频类型和被试类型为自变量，以总注视时间为因变量，进行两因素方差分析。结果发现，视频类型主效应边緣显著（F（2， 88）=2.65，MSE=0.03，p=.08，η2=0.06），被试类型主效应不显著（F（1， 88）=0.20，MSE=0.03，p>.05，η2<0.01），视频类型与被试类型交互效应不显著（F（2， 88）=1.35，MSE=0.03，p>.05，η2=0.03）。对视频类型主效应进行LSD事后检验发现，被试在观看前嵌问题无反馈教学视频时，对所有相关内容的总注视时间高于另外两组（MD=0.08，p=.05;MD=0.07，p=.08）。

以上结果表明，教学视频类型对被试注视整个教学视频的时间有一定影响，前嵌问题无反馈的教学视频能有效提高被试对所学习内容的总注视时间，但教学视频中前嵌问题与反馈设计对学习者的总注视时间影响也不存在经验反转效应，不支持假设②。

（二）学习成绩分析

本研究采用了保持测验和迁移测验两种方式，分别考察教学视频中前嵌问题与反馈设计对被试的学习成绩的影响中是否存在经验反转效应。学习成绩（保持和迁移）的描述性统计结果如表3所示。

1. 保持成绩分析

为考察教学视频类型对被试的保持成绩的影响情况以及是否存在经验反转效应，以视频类型和被试类型为自变量，以被试的保持成绩为因变量，进行两因素方差分析。分析发现，视频类型主效应不显著（F（2， 88）=2.12，p>.05，η2=0.05），被试类型主效应边缘显著（F（1， 88）=3.27，p=.07，η2=0.04），视频类型与被试类型交互效应显著（F（2， 88）=3.88，p<.05，η2=0.08）。对视频类型与被试类型交互效应进一步简单效应分析发现如图2所示，对于低知识经验者，在三种视频中保持成绩有显著差异，他们观看前嵌问题且不提供反馈的教学视频后，保持成绩最高（F（2， 42）=6.51，p<.01，η2=0.24）;在观看没有嵌入问题和前嵌问题提供反馈时，他们之间的保持成绩没有显著差异。对于高知识经验者，在三种视频中保持成绩没有显著差异（F（2， 46）=0.16，p>.05），保持成绩基本一致。

上述结果表明，低知识经验组观看前嵌问题无反馈的教学视频时，保持学习效果显著增加，说明前嵌问题无反馈的教学视频对于低知识经验学习者的保持学习效果能够起到促进作用，教学视频前嵌问题与反馈设计对被试的保持成绩的影响中存在经验反转效应，支持假设③。

2. 迁移成绩分析

为考察教学视频类型对被试的迁移成绩的影响情况以及是否存在经验反转效应，以视频类型和被试类型为自变量，以迁移成绩为因变量，进行两因素方差分析。分析发现，视频类型主效应不显著（F（2， 88）=0.40，p>.05），被试类型主效应边缘显著（F（1， 88）=3.49，p=.07，η2=0.04），视频类型与被试类型交互效应不显著（F（2， 88）=1.40，p>.05）。被试类型主效应说明，在三种视频类型下高知识经验者的迁移成绩均高于低知识经验者。结果表明，不同的教学视频类型对高低知识经验的学习者学习迁移效果没有显著影响，不支持假设③。

六、研究结论

本研究探究了在教学视频中前嵌问题和反馈设计对不同先前知识经验水平学习者视觉注意和学习成绩的影响。结果发现，在教学视频中前嵌问题和反馈设计对学习者的学习成绩的影响存在经验反转效应。具体表现为，低经验学习者观看前嵌问题无反馈的教学视频保持成绩最好，但高经验学习者无此差异。这说明，前嵌问题无反馈的教学视频能够提高学习成绩，但这存在一个边界条件，即对低知识经验学习者有效，对高知识经验学习者无效。

（一）教学视频中前嵌问题和反馈设计对学习者学习具有正向影响

研究发现，在教学视频中前嵌问题无反馈不仅可以有效引导学习者的注意力，同时还能够提高他们的学习成绩;教学视频中前嵌问题有反馈仅能提高学习者对于问题相关内容的视觉搜索效率和注意程度，但没有提高他们的学习成绩。这一结果符合认知冲突理论和相关研究结果。在教学视频中前嵌问题但不提供反馈时有利于学习者学习，是由于这种交互形式提高了他们对整个教学内容的注意程度;在教学视频中前嵌问题且提供反馈时，之所以不能提高学习成绩，是因为这种交互形式仅提高了学习者对前嵌问题相关的教学内容的注意，并没有提高对教学视频中所有知识内容的注意。依据认知冲突理论，在视频学习之前设置问题情境，当原有知识与新知识、新情境不相符时，能够引发学习者认知冲突，从而激发他们的学习动机，使得他们积极投入到学习活动中，利用原有认知经验组织和整合现有学习材料，最终实现有意义学习（Rahim， et al.， 2015; 袁启林， 2015）。

此外，教学视频中前嵌问题无论是否提供反馈，均能作为线索，减少学习者对相关教学内容首次注视到达时间，说明前嵌问题能提高学习者对相应内容的视觉搜索效率。有必要指出的是，与其他线索（如箭头、加粗和教师指示性动作等）不同的是，其他常见的线索只能提高学习者对被提示的内容的注意（王福兴， 等， 2013; 谢和平， 等， 2016），而当教学视频中前嵌问题，但不向学习者提供答案反馈时，不仅能提高对相关内容的注意程度，同时还能够提高对整个教学内容的注意程度。从这层意义上来说，前嵌问题且不提供反馈的这种教学设计对注意引导的作用优于其他常规线索。与教学视频无嵌问题相比，前嵌问题在引起学习者视觉注意的同时也会激发学习者思维活动的改变，使其接受问题信息时主动启动加工编码程序，完成对问题的主动建构，实现有意义的学习。这些结果补充了以往教学视频中前嵌问题影响学习的机制研究。

（二）教学视频中前嵌问题与反馈设计对学习者学习成绩的影响存在经验反转效应

研究还发现，教学视频中前嵌问题与反馈的设计对学习者的学习成绩的影响中存在经验反转效应。具体而言，对于低知识经验水平的学习者来说，在观看前嵌问题无反馈的教学视频时取得了更好的学习成绩，但有一定知识经验的学习者却没有表现出这种差异。这与以往研究结果一致。研究者指出，低知识经验水平的学习者与高知识经验水平的学习者在学习过程中采用的认知加工方式存在着一定的差异，具体表现在，低知识经验水平的学习者主要采用自下而上的加工方式，换句话说，他们的注意分配或者认知资源分配更容易受到视觉信息的凸显性的影响（Arslan-Ari， 2018; Kalyuga， et al.， 2012）。当教学视频中前嵌问题时，减少了低知识经验水平的学习者不必要的视觉搜索，降低了他们的外部认知负荷，使得他们释放出更多的认知资源用于知识信息的整合，从而提高了他们的学习成绩。

此外，根据认知冲突理论，当教学视频中前嵌问题时，学习者头脑中的先前知识经验可能与问题发生交互作用，产生认知冲突，由于低知识经验水平与高知识经验水平的学习者头脑中的先前知识经验水平存在差异，因此教学视频中的前嵌问题在激发学习者认知冲突时也可能存在差异，可能更容易引起低知识经验水平的学习者的认知冲突，从而导致在教学视频中前嵌问题能更有效地提高他们的学习成绩（Rahim， et al.， 2015; 袁启林， 2015）。

需要指出的是，教学视频中前嵌问题与反馈设计对学习者的视觉注意的影响并不存在经验反转效应，即前嵌问题提高了所有学习者对与问题相关内容的搜索效率，且前嵌问题无反馈时提高了他们对整个教学视频的注意程度。结合学习成绩来看，尽管视频中前嵌问题可以提高所有学习者对相关内容的注意，却只提高了低知识经验学习者的学习成绩。由此推测，对于高知识经验水平的学习者，尽管沒有分配过多的注意力于教学内容，也能取得较好的学习成绩。这些结果暗示，在教学视频学习过程中影响低知识经验水平的学习者与高知识经验水平的学习者的学习成绩的因素可能存在一定差异。

七、启示与展望

研究发现，在教学视频中前嵌问题无反馈不仅可以提高学习者对所学内容的注意力，还能提升低知识经验学习者的学习成绩，但不能提升高知识经验学习者的学习成绩。这意味着：在教学视频中前嵌问题无反馈，对学习者的注意影响不存在经验反转效应，但对学习者的学习成绩的影响存在经验反转效应。相关研究也证实了这一点，如Arslan-Ari（2018）的研究就证实，低知识经验的学习者受益于有教学线索的视频且视频中的线索会吸引学习者的注意力，而对于高知识经验的学习者来说有无视觉线索对其并无影响;Pi等人（2017）进行的研究也表明，线索的设置能有效帮助学习者将有限的注意力投入到关键或重点信息材料的加工;还有学者证实，嵌入问题的反馈机制对学习可能有干扰作用或者没有作用（Price， et al.， 2010）。这些研究都在不同程度上呼应了本研究获得的结论。基于此，可以对教学视频的设计给出以下建议。

（一）有效创设问题情境，激发视频学习者学习兴趣与潜能

本研究结论可以直接用于指导教学视频的交互设计，即在教学视频中嵌入一些有意义的问题，有助于提高学习者对学习内容的注意力，进而激发学习者的学习兴趣。具体来说，在教学视频中嵌入有意义的问题，可以以建构主义理论为指导植入与所学内容相关的境脉，从而形成基于境脉的视频（Context-based video），可以有效提升学习者的注意力水平，激发学习动机，保持学习投入度（Choi & Johnson， 2005）。此外，还可以考虑引入具身认知理论，在教学视频中嵌入具身的问题与情境，构造具身型交互式视频（embodied interactive video），使用自然交互技术提供具身的学习经验和境脉化的学习支架，以利于学习者注意力的保持，促进学习的迁移（Hung， et al.， 2018）。这些做法，也可用于课堂教学实践，指导教师有效利用视频资源开展线上教学活动，即教师在播放相关视频资源之前，通过创设与学习内容相关的问题情境来集中学习者的注意力，使学习者带着问题学习，进而提高学习效率。值得提出的是，在创设问题情境时要注重问题设计的劣构化，要设计没有标准答案、存在多种解决方法的开放式问题。

（二）分类设计前嵌问题，提升不同层次学习者的学习绩效

本研究中发生的经验反转效应表明，对于低知识经验水平学习者来说，在学习相关内容之前嵌入一些问题但不提供问题反馈的教学策略能够有效提升其学习成绩。Khacharem等人（2015）的研究也表明，使教学设计的干预措施与学习者既有知识经验水平相匹配是有效教学的关键之一。基于本研究获得的结论，总体而言，前嵌问题的设计对于低知识经验学习者更有益。具体来说，对于学习基础较低的学习者，可在教学视频前通过多种方式嵌入相关问题，有效引导学生的学习思维活动，提高学习成绩。比如，通过在前嵌问题中植入序列化表征（Khacharem， et al.， 2013）、添加标志性表征（Plass， et al.， 2009; Homer & Plass， 2010; Lee， et al.， 2006）、使用口头解释（Plass， et al.， 2007; Kalyuga， et al.， 2000）、对问题进行切片（Spanjers， et al.， 2011），可有效提升低经验学习者的学习效果。对于学习基础较高的学习者，则不需要在教学视频前嵌相关问题和反馈，而应采取其他措施，以适应其自上而下的认知加工方式，提高学习效果。

本研究发现，在教学视频中设置前嵌问题但不反馈能够有效提高学习者的视觉搜索效率和学习成绩，但仍有诸多问题有待进一步研究和验证，如教学视频中前嵌问题对学习迁移效果的影响中未发生经验反转效应的深层次原因，研究样本較小以及性别差异较大可能会影响应用推广的范围等。未来可以考虑在线上教学中加以应用检验，还可以采用脑电技术深入验证研究结论的客观性，进一步拓展研究结论使用的范围等。

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收稿日期：2020-08-06

定稿日期：2021-01-01

作者簡介：谢耀辉，博士研究生，华中师范大学人工智能教育学部国家数字化学习工程技术研究中心（430079）。

杨九民，博士，教授，博士生导师，本文通讯作者，华中师范大学人工智能教育学部（430079）。

皮忠玲，博士，特聘研究员，陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室（710062）。

戴晨艳，硕士研究生;刘彩霞，博士研究生。华中师范大学人工智能教育学部（430079）。

责任编辑 韩世梅