教学视频中的描述性手势何以有效
2023-07-26杨九民刘彩霞陈楼琪皮忠玲
杨九民 刘彩霞 陈楼琪 皮忠玲
摘要：教师的描述性手势作为教学视频中常见的一种社会线索，已有研究对其效果的结论并不一致，这可能与学习者采用的手势学习策略及其自身的空间能力有关。然而，关于不同手势学习策略对视频学习的影响学界尚存在分歧，也缺乏对注意分配及主观学习感受等方面的关注，且学习者空间能力在其中发挥的作用仍不明确。为此，借助眼动追踪技术，采用不同手势学习策略（无手势、观察手势、模仿手势）与高低空间能力的3×2混合设计的实验发现：（1）与观看无手势视频相比，学习者在观看含教师手势的视频时会将更多的注意力分配给教师区，并取得更好的学习效果和学习效率；（2）与仅观看视频（无手势、观察手势）相比，模仿手势策略除能更好地引导学习者注意分配外，在提升其即时迁移成绩、延迟成绩及学习满意度方面均具有显著优势；（3）学习者空间能力可调节手势学习策略对迁移学习效果的影响，即模仿手势可有效提高低空间能力学习者的即时迁移成绩，但对高空间能力学习者无影响。以上结论可为教学视频设计及视频学习策略的选择提供有效指导。
关键词：教学视频；描述性手势；手势学习策略；空间能力；视频学习效果
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-5195（2023）04-0092-10 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2023.04.011
一、引言
新冠疫情期间的“停课不停学”使得传统面对面课堂教学大规模转向在线学习，促进了“互联网＋教育”的发展和普及，这对优质教育资源的开发与共享提出了更高要求。教学视频因集声画图文于一体等特点成为学习者的首选资源，在在线学习中发挥着巨大作用。近年来，教学视频中教师形象设计和视频学习过程中学习策略的有效性备受关注（Pi et al.，2019；皮忠玲等，2019；García-Gámez et al.，2021）。
描述性手势（Depictive Gestures）是教师形象设计研究中的一个重要领域，它通常伴随教师的言语产生。在教学视频中，教师也会借助手势辅助知识讲解。教师的描述性手势指教师通过手的形状或手部运动来表示言语内容，同时唤醒学习者的心理意象（Mayer et al.，2022）。描述性手势可以引导学习者的注意分配，降低认知负荷，并提供丰富的语义信息，进而促进其对知识的理解（Pi et al.，2019；皮忠玲等，2019）。
以往研究发现，手势学习策略是影响视频学习效果的重要因素（Son et al.，2018），教师描述性手势的有效性可能与手势学习策略的选择有关（Pi et al.，2019；García-Gámez et al.，2021）。观察手势和模仿手势是视频学习中常见的两种手势学习策略。与观看无手势视频相比，采用观察手势策略可以帮助学习者构建心理模型，促进对知识的理解（Son et al.，2018）。但是，观察手势作为一种被动的学习策略并不能总是保证学习的有效性，教师手势可能会分散学习者对学习材料的注意力（Pi et al.，2019；Brucker et al.，2022）；相比之下，模仿手势似乎更能充分发挥教师描述性手势的积极作用。模仿手势不仅是一种有效的主动学习策略，而且能将学习者的内部心理表征外化，释放认知资源，提高学习效果（García-Gámez et al.，2021）。然而，对于观察与模仿手势效果的研究结论并不一致，例如，Sweller等（2020）未发现模仿手势对日语词汇学习的积极影响，这表明手势学习策略的使用存在边界条件。观察与模仿手势均需要学习者空间能力的参与，因此空间能力水平的高低极有可能影响手势学习策略使用的有效性（H?ffler，2010；Brucker et al.，2015；Brucker et al.，2022）。
截至目前，关于不同手势策略对视频学习的影响，已有研究在结论上存在分歧，且缺乏实证研究对比不同手势学习策略对视频学习注意分配、长期学习效果及主观学习感受等方面的影响；此外，学习者空间能力在其中发挥的作用尚不明确。基于此，本研究拟探究教师是否使用描述性手势以及不同手势学习策略（观察与模仿）对视频学习的影响，并考察学习者空间能力的调节作用。
二、相关概念与研究现状
1.教师描述性手势对视频学习的影响
教学视频中教师手势指的是教师自发产生的有意义的手部动作，通常伴随着言语，同时向学习者传递信息（田媛等，2021）。描述性手势是教师常用的一种手势类型，可以通过手势的形状或运动来描述语义内容的具体或抽象的方面。作为一种社会线索，教师的描述性手势可以引导学习者的注意分配，促进信息选择、组织与加工，将语义内容与相关的认知活動联系起来，从而促进对知识的理解，并有利于激发学习者积极的社会反应，提升学习体验（皮忠玲等，2019；杨九民等，2022）。
大量实证研究探讨了教师描述性手势对视频学习效果和注意分配的影响。例如，Son等（2018）以数学概念“方差和均值”为主题探索教师描述性手势对大学生概念学习的影响。他们发现，观看含教师描述性手势的教学视频有利于学习者理解复杂的概念，这可能是因为教师手势可以帮助学习者注意并记住关键的知识要点，从而更好地理解学习材料。Pi等（2019）的眼动研究也显示了类似的结果，在学习“Photoshop曲线调整”时，观看含教师描述性手势视频的学习者比观看无手势视频的学习者获得了更好的知识迁移效果。然而，教师描述性手势并不总是能促进视频学习。Brucker等（2022）进行的一项以“鱼的运动模式”为主题的研究发现，有无教师描述性手势对学习者识别运动模式的学习效果影响不大。这表明，要想发挥描述性手势的积极作用，仅被动观看并不一定有效。
2.观察与模仿策略的比较
观察与模仿是视频学习中与教师手势相关的两种重要策略，可通过不同作用机制影响视频学习效果。观察学习即“看中学”，学习者通过观察他人的动作进行学习（阿尔伯特·班杜拉，2015）。研究发现，观察手势的积极作用与镜像神经元系统的激活有关，当学习者在观察视频中教师的描述性手势时，其激活的脑区与自己做出相同手势时激活的脑区一致（Holle et al.，2008；Marcus et al.，2013；Brucker et al.，2015）。观察手势的益处也得到了多媒体学习双通道原则的支持。双通道原则认为，学习者通过视觉和听觉通道处理信息，但单个通道的容量有限，只通过某一个通道传递信息会影响学习者获得新知识。如果信息分别通过视觉和听觉通道呈现，这将扩大有效工作记忆能力，从而降低认知负荷，促进新知识的获取（Paas et al.，1994；Mayer et al.，2022）。因此，当教师在讲解过程中伴随手势时，视觉与听觉通道分别传递手势信息与言语信息，可有效避免单一通道的认知超载，提高学习效果。
与观察手势相比，模仿手势是一种主动学习策略。模仿手势包含“看”和“做”两个过程，也就是观察与产生手势。因此，学习者模仿手势不仅可以获取手势传递的语义信息，激活镜像神经元系统，也可以刺激运动和感知系统（Mainieri et al.，2013）。根据具身认知理论，个体的思维和认知源自于身体的感知和运动体验（Wilson，2002；赵瑞斌等，2021），因此，学习者在观察与产生手势时，会在运动和感知系统中与教师产生共同的心理意象（Mainieri et al.，2013），使信息以独特的视觉空间表征格式编码，丰富了信息的表征方式，创造了更高质量的心理表征，进而产生更好的学习效果（Paas et al.，2012）。同时，产生手势这一外化行为有利于帮助学习者及时发现和修正自己认知过程中存在的问题，进而提高学习效果（杨九民等，2021；García-Gámez et al.，2021）。
以往研究比较了观察与模仿手势策略对语言学习及操作技能学习的影响，结果发现模仿手势对促进学习效果有一定的优势。例如，García-Gámez等（2021）的研究发现，在学习外语词汇时，模仿教师的描述性手势比被动观察手势更有效。然而，模仿手势策略的应用效果具有一定的局限性。Sweller等（2020）比较了在日语学习中无手势、观察手势与模仿手势的效果，结果发现教师手势可以促进词汇记忆，但观察手势与模仿手势之间并无差异。
3.学习者空间能力的作用
有研究者指出，手势学习策略效果不一致的一个重要原因可能是学习策略的使用存在边界条件，观察与模仿手势均需要学习者空间能力的参与，因此，学习者在空间能力上的差异可能影响手势策略的有效性（Sweller et al.，2020）。空间能力是學习者加工动态信息与感知事物属性（如空间位置、形状）时所必需的能力，可帮助学习者形成对属性的心理表征，并在心理上操纵这些表征。观察手势和产生手势等活动也需要空间能力在其中发挥作用（Jang et al.，2017）。能力补偿者假说（Ability as Compensator Hypothesis）认为，空间能力低的学习者可能更容易从良好的教学设计中获益，因为这种设计为学习者提供了外部表征过程，可以帮助他们建立适当的心理模型；然而对于高空间能力学习者来说，是否采用优化的教学设计对他们的影响较小，因为空间能力可以弥补较差的教学设计带来的不利影响（H?ffler，2010）。
以往研究发现，在学习动态材料时，高空间能力的学习者往往比低空间能力学习者表现更好；而且，空间能力在教学设计与学习效果之间发挥调节作用（H?ffler，2010；Brucker et al.，2015；Brucker et al.，2022）。例如，Brucker等（2015）设计了一项有关“鱼的运动模式”的学习任务，所采用的学习材料是同时呈现鱼的运动与教师描述性手势（与鱼的运动一致或不一致）的动画，研究结果发现低空间能力学习者观看一致的手势比观看不一致的手势表现得更好，即能够更好地分辨鱼的运动模式；而对于高空间能力的学习者来说，两种手势的效果没有显著差异。这是由于高空间能力的学习者拥有较好的与手势相关的技能，因此当手势与所描述的内容不一致时，他们可以及时发现，并结合已有的认知来解释相关动作；而低空间能力的学习者不具备这些技能，因此无法处理手势与描述内容相冲突的情况，从而导致较差的学习效果；但是如果采用良好的设计（如一致的手势），则可以弥补空间能力的缺失，从而提高学习效果。Brucker等（2022）最新的研究进一步探索在“鱼的运动模式”分类任务中，空间能力对不同手势学习策略（无手势vs.观察手势vs.产生手势）的影响，结果发现，观察手势的低空间能力学习者比产生手势的学习者表现得更好，这可能是由于学习者并未得到有关如何产生手势的明确指导，因此产生手势未能发挥预期的效果。
此外，先前与手势相关的研究大多将关注点放在教师有无描述性手势及不同手势学习策略对学习者认知负荷及学习效果的影响上，而忽视了学习者的学习效率和学习感受。学习效率是指学习者在学习过程中投入相同心理努力的条件下可以提高学习成绩的程度，也就是说，学习者在付出较少努力却得到较好的学习成绩时，其学习效率更高（Moning et al.，2021）。学习满意度是衡量学习者主观学习感受的重要指标，指学习者对视频学习过程体验及学习目标达成的满意程度（韩晓玲等，2020）。因此，使用学习效率和学习满意度来评价不同学习策略的影响为研究提供了新的视角。
综上所述，教学视频中教师的描述性手势会影响学习者的注意分配及学习效果等，但是，描述性手势并不总是有助于视频学习，其有效性与手势学习策略（观察或模仿手势）及学习者的空间能力有关。对于不同空间能力的学习者来说，不同的学习材料设计或手势学习策略对学习效果的影响可能存在差异。然而，当前研究大多集中在语言学习与操作技能领域，主要探究观察或模仿手势对认知负荷及短期内学习效果的影响，关于不同策略对学习者注意分配、长期学习效果、学习效率及主观学习感受（如学习满意度）等方面是否存在不同影响尚未可知，且学习者空间能力在其中发挥的作用也尚不明确。
三、研究问题与假设
本研究旨在探究视频学习中教师描述性手势及手势学习策略（观察与模仿）对学习者注意分配、学习效果（即时保持、即时迁移和延迟成绩）、学习效率及学习满意度的影响，并考察学习者空间能力的调节作用，研究问题与假设如下：
问题1：教师描述性手势对学习者的注意分配、学习效果、学习效率及学习满意度有何影响？
假设1：与观看无手势视频相比，学习者在观看有手势视频时对教学内容的注意分配更少且对教师的注意分配更多（H1a），学习效果更好（H1b），学习效率（H1c）和学习满意度（H1d）更高。
问题2：手势学习策略对学习者的注意分配、学习效果、学习效率及学习满意度有何影响？
假设2：与观察手势相比，学习者在使用模仿手势策略时对教学内容的注意分配更少且对教师的注意分配更多（H2a），学习效果更好（H2b），学习效率（H2c）和学习满意度（H2d）更高。
问题3：学习者空间能力是否发挥调节作用？
假设3：对于低空间能力的学习者来说，使用模仿手势策略时对教学内容的注意分配最少且对教师的注意分配最多（H3a），学习效果最好（H3b），学习效率（H3c）和学习满意度（H3d）最高；其次是使用观察手势策略；最后是观看无手势视频。对于高空间能力的学习者来说，三种条件下的注意分配、学习效果、学习效率和学习满意度无显著差异。
四、研究方法
1.被试与实验设计
本研究从武汉市某高校随机招募了60名来自各个专业（如教育技术学、心理学、物理学、汉语言文学、历史学等）的本科生与研究生作为被试，年龄分布在18～26岁之间。根据空间能力测试得分（M＝13.43，SD＝5.93）将被试分为低空间能力组（空间能力测试得分≤13分）和高空间能力组（空间能力测试得分＞13分），两组被试的基本信息如表1所示。所有被试听力正常，视力（或矫正视力）正常。被试在实验前均签署了知情同意书，并且在实验结束后得到一份礼物作为实验报酬。
实验采用3（手势学习策略：无手势vs.观察手势vs.模仿手势）×2（空间能力：低vs.高）混合设计，其中手势学习策略为被试内变量，空间能力为被试间变量，采用拉丁方设计平衡实验条件顺序，顺序组合为：（1）无手势—观察手势—模仿手势；（2）观察手势—模仿手势—无手势；（3）模仿手势—无手势—观察手势。每名被试采用其中一种顺序观看教学视频。
2.教学视频
本研究针对三种实验条件开发了三个难度相当、知识结构相似且知识内容相互独立的教学视频，主题均选自地理学科知识。
无手势条件所使用的教学视频主题为“宇宙星体”，包含“白矮星”“中子星”“黑洞”三個子主题，视频时长为3分59秒；视频中的教师站立不动，不使用任何手势，被试被动观看教学视频。观察手势条件所使用的教学视频主题为“海洋地形”，包含“大陆坡”“岛弧”“海沟”三个子主题，视频时长为3分56秒；视频中的教师共使用30次描述性手势。例如，当讲到“海沟横剖面呈不对称的‘V字形”时，教师手掌向上张开做出“V”字手势，并倾斜表示“不对称”，被试被动观看教学视频。模仿手势条件所使用的教学视频主题为“大气层”，包括“对流层”“平流层”“中间层”三个子主题，视频时长为3分55秒；视频中的教师共使用30次描述性手势，被试需在观看教师手势的同时模仿手势。
为评估三个视频内容的难度与知识类型是否一致，12名来自不同专业的学生分别对三个视频的难度进行打分，Friedman检验表明三组视频的难度无显著差异（χ2（2）＝0.15，p＝0.929）；此外，他们均表示三个视频的知识类型与结构一致，且内容相互独立，观看视频的先后顺序不会影响学习效果。
3.测量工具
本研究用到的测量工具包括空间能力测试、先前知识测验、学习效果测验、学习效率计算和学习满意度量表。
（1）空间能力测试
心理旋转测试被广泛用于对学习者空间能力的评估（Peters et al.，1995）。该测试包含24个多项选择题，每题包含5个积木图（1个目标图和4个选项），学习者需从4个选项中选出两个能够由目标图旋转得到的积木图。两个均选择正确得1分，选错不得分，满分为24分。独立样本t检验表明，根据空间能力测试得分所划分的两组学习者的空间能力差异显著（t（58）＝12.63，p＜0.001，Cohens d＝0.85）。
（2）先前知识测验
先前知识测验题目由视频中的主讲教师开发，分别考查学习者在实验前对宇宙星体、海洋地形及大气层相关知识的了解情况。每个主题均包含2道单项选择题（每题1分）和1道填空题（1分），先前知识测验的总分为9分，测验信度良好（Cronbachs α＝0.66）。
（3）学习效果测验
学习效果测验题目由视频中的主讲教师编制，包括3个即时测验和3个延迟测验，分别对应3个视频主题。其中，每个即时测验均包含保持测验和迁移测验。保持测验旨在考查学习者对所学知识的记忆情况，每个保持测验由多道单项选择题（每题2分）和填空题（每空1分）组成，总分为20分。3个保持测验的信度系数分别为0.63、0.71和0.70，信度良好。迁移测验旨在考查学习者对所学知识的理解与应用情况，每个迁移测验均包含2道简答题（每题5分）。两名评分者对20%的数据进行评分，评分者一致性较高（Kappa＝0.87，p＜0.001），因此由其中一人完成剩余评分。3个迁移测验的信度系数分别为0.82、0.56和0.55，信度系数较低与题目数量较少有关。
延迟测验的题目均选自即时测验，主要考查学习者对所学知识的长期记忆效果，每个延迟测验包含5道客观题（单项选择题或填空题），每题或每空2分，总分10分。3个延迟测验的信度系数分别为0.42、0.57和0.69，可能由于每个视频主题仍包含3个子主题，因此信度较低。
（4）学习效率计算
学习效率的计算公式为：（Z学习效果－Z心理努力）÷
（5）学习满意度量表
学习满意度量表改编自杨九民（2014）设计的“视频课程学习满意度量表”，包含教师教学（6题）、教学内容（5题）和师生互动（3题）三个维度。学习满意度量表采用5点Likert计分（1表示“非常不同意”，5表示“非常同意”），所有题目的平均分为学习满意度得分。该量表在无手势、观察手势与模仿手势条件下的信度系数均为0.89。
4.眼动数据的采集与分析
本研究借助Eyelink 1000眼动仪（加拿大SR Research公司生产）记录学习者在观看视频阶段的眼动数据。首先测试学习者的主视眼，之后进行九点校正。校正通过后，学习者坐在距离显示器65厘米处观看视频，其头部被下颌托固定，以防观看过程中头部乱动导致眼动数据丢失。60名被试的眼动校准全部合格，采集到的眼动数据均为有效数据。为了测量学习者的注意分配情况，视频画面被划分为两个兴趣区：教学内容区和教师区，通过计算学习者对每个兴趣区的注视时间百分比（兴趣区注视时间÷总注视时间×100%）来评估学习者对不同区域的注意加工（Coskun et al.，2022）。
5.实验流程
实验在眼动实验室中开展，包含三个阶段（如图1）。在实验准备与前测阶段，被试了解实验流程，之后签署知情同意书并完成人口统计学问卷，随后完成空间能力测试和先前知识测验。在视频学习阶段，每名被试需在三种条件下进行视频学习，同时记录其眼动数据；观看完每个视频后，被试均需完成心理努力量表、学习满意度量表和即时测验；每种条件结束后可休息5分钟，然后开始观看下一个视频。一周后，进行延迟测验。
五、结果分析
首先，对收集到的数据进行整理发现，有一名被试的学习满意度数据存在缺失值，采用均值替代法处理后，展开进一步的数据分析。由于本研究为3×2混合设计，因此，借助SPSS 26.0软件采用重复测量方差分析和广义估算方程对数据展开分析。三种条件下的先前知识测验成绩、即时保持成绩、即时迁移成绩、延迟成绩、学习效率及学习满意度均服从正态分布（|偏度|＜1.0且|峰度|＜1.0）及方差齐性检验（ps＞0.05），因此，以手势学习策略为被试内变量，空间能力等级为被试间变量，分别以先前知识成绩、即时保持成绩、即时迁移成绩、延迟成绩、学习效率及学习满意度为因变量，进行重复测量方差分析。然而，三种实验条件下的注意分配（教学内容区和教师区注视时间百分比）中多组数据不服从正态分布（|偏度|＞2.0或|峰度|＞2.0）且不满足球形检验（ps＜0.05），故而无法采用重复测量方差分析。广义估算方程可用于分析非正态的重复测量数据（Ballinger，2004），因此，以手势学习策略为被试内变量，空间能力等级为被试间变量，采用线性标度响应模型，分别以教学内容区注视时间百分比、教师区注视时间百分比为因变量进行主效应和交互效应分析。低空间能力和高空间能力学习者在三种条件下各变量的描述性统计结果如表2所示。广义估算方程与重复测量方差分析结果见表3。
为比较不同空间能力的学习者对三个视频内容的先前知识是否存在差异，以手势学习策略為被试内变量，空间能力等级为被试间变量，先前知识测验得分为因变量，进行重复测量方差分析，结果发现手势学习策略主效应不显著，空间能力主效应不显著，两者交互效应也不显著。该结果表明不同空间能力的学习者对三个视频主题的先前知识无显著差异，因此，可以排除学习者先前知识经验对后续分析的影响。
1.注意分配
本研究采用广义估算方程验证H1a、H2a和H3a，即教师描述性手势、手势学习策略和学习者空间能力对注意分配的影响。对教学内容区注视时间百分比进行分析发现，手势学习策略主效应显著，空间能力主效应不显著，两者交互效应不显著。对手势学习策略进行LSD事后比较，结果表明学习者使用模仿手势策略时对教学内容区的注意分配最少，其次是使用观察手势策略，最后是观看无手势视频（如图2a）。
教师区注视时间百分比分析结果发现，手势学习策略主效应显著，空间能力主效应不显著，两者交互效应不显著。对手势学习策略进行LSD事后比较，结果发现学习者使用模仿手势策略时对教师区的注意分配最多，其次是使用观察手势策略，最后是观看无手势视频（如图2b）。
以上结果与H1a和H2a一致，即教师的描述性手势会减少学习者对教学内容的注意分配，使其将更多的注意力转移到教师身上，尤其是使用模仿手势策略时；但是，未发现学习者空间能力对注意分配的调节作用（结果不支持H3a）。
2.学习效果
为验证H1b、H2b和H3b，即教师手势、手势学习策略和空间能力对学习效果的影响，分别对即时保持成绩、即时迁移成绩和延迟成绩进行重复测量方差分析。
对即时保持成绩进行分析发现，手势学习策略主效应显著，进一步的LSD事后比较结果显示，学习者使用观察手势策略和模仿手势策略时的即时保持成绩显著高于观看无手势视频（MD＝5.02，p＜0.001；MD＝4.77，p＜0.001），但观察手势与模仿手势策略之间差异不显著（MD＝0.25，p＝0.713）。该结果表明无论学习者是否产生手势，观看视频中教师的手势即可提高知识保持效果。此外，空间能力主效应显著，即高空间能力学习者的即时保持成绩高于低空间能力学习者（MD＝2.44，p＝0.001）。但是，手势学习策略和空间能力的交互效应不显著。
对即时迁移成绩进行分析发现，手势学习策略主效应显著，LSD事后比较发现，学习者使用模仿手势策略时的即时迁移成绩显著高于使用观察手势策略（MD＝0.97，p＝0.009），未发现其他显著差异（ps＞0.05）；空间能力主效应显著，即高空间能力学习者的即时迁移成绩高于低空间能力学习者（MD＝1.07，p＝0.007）；两者交互效应显著，进一步进行简单效应分析，结果如图3所示。具体来看，对于低空间能力学习者来说，使用模仿手势策略时即时迁移成绩显著高于使用观察手势策略和观看无手势视频，观察手势与观看无手势视频之间无显著差异（MD＝0.15，p＝0.768）；然而，对于高空间能力学习者来说，三种条件下的即时迁移成绩无显著差异。
对延迟成绩进行重复测量方差分析，结果发现手势学习策略主效应显著，LSD事后比较结果表明，学习者使用模仿手势策略时延迟成绩最好，其次是使用观察手势策略，最后是观看无手势视频（ps＜0.05）；空间能力主效应边缘显著，即高空间能力学习者的迁移测验成绩高于低空间能力学习者（MD＝0.96，p＝0.057）；但是，两者交互效应不显著。
总的来说，以上结果基本支持H1b、H2b和H3b，即无论学习者是否产生手势，教学视频中教师的描述性手势均可提高即时保持成绩（H1b），而模仿手势在提高即时迁移成绩和延迟成绩方面优势显著（H2b）；此外，对低空间能力学习者来说，使用模仿手势策略的即时迁移成绩好于使用观察手势策略和观看无手势视频，但对高空间能力学习者来说没有显著影响（H3b）。
3.学习效率
为验证H1c、H2c和H3c，即教师手势、手势学习策略和空间能力对學习效率的影响，对学习效率进行重复测量方差分析。结果表明手势学习策略主效应显著，LSD事后比较发现，学习者在使用观察手势和模仿手势策略时的学习效率显著高于观看无手势视频（MD＝0.68，p＜0.001；MD＝0.49，p＝0.001），但观察手势与模仿手势之间无显著差异（MD＝0.19，p＝0.164）；空间能力主效应显著，即高空间能力学习者的学习效率高于低空间能力学习者（MD＝0.39，p＝0.028）；但两者交互效应不显著。
进一步探究手势学习策略和空间能力对心理努力的影响，结果发现手势学习策略主效应显著（F（2，116）＝4.68，p＝0.011，ηp2＝0.07），空间能力主效应不显著（F（1，58）＝0.05，p＝0.833，ηp2＜0.01），两者交互效应亦不显著（F（2，116）＝0.31，p＝0.735，ηp2＜0.01）。对手势学习策略进行LSD事后比较，结果发现学习者在使用模仿手势策略时投入的心理努力显著高于使用观察手势策略（MD＝0.48，p＝0.002）和观看无手势视频（MD＝0.32，p＝0.034），但使用观察手势策略与观看无手势视频之间差异不显著（MD＝0.19，p＝0.365）。
以上结果仅支持H1c，未支持H2c和H3c，即无论学习者是否产生手势，观看教学视频中教师的描述性手势即可提高学习效率，而模仿手势反而增加了学习者的心理努力。
4.学习满意度
为验证H1d、H2d和H3d，即教师描述性手势、手势学习策略和空间能力对学习满意度的影响，对学习满意度进行重复测量方差分析。结果表明手势学习策略主效应显著，空间能力主效应不显著，两者交互效应亦不显著。对手势学习策略进行LSD事后比较，发现学习者在使用模仿手势策略时的学习满意度显著高于使用观察手势策略和观看无手势视频（MD＝0.34，p＜0.001；MD＝0.34，p＝0.001），但使用观察手势策略与观看无手势视频之间无显著差异（MD＜0.01，p＝0.983）。该结果支持H2d，部分支持H1d，未支持H3d。
六、结果讨论
本研究探讨了视频学习中观察和模仿教师的描述性手势对学习者注意分配、学习效果、学习效率及学习满意度的影响。研究结果证实了教师描述性手势对视频学习效果和学习效率有促进作用，尤其是模仿手势对引导注意分配、提升学习效果和学习满意度具有显著优势；此外，本研究还发现学习者空间能力对手势学习策略影响迁移学习效果具有调节作用。
1.教师的描述性手势可提高学习保持效果和效率
本研究发现无论学习者是否产生手势，仅观察视频中教师的描述性手势即可促进知识记忆并提升学习效率，该结果与以往研究较为一致（Son et al.，2018）。一方面，学习者的镜像神经元系统可帮助他们建立与教师相同的心理模型，从而促进对知识的理解（Marcus et al.，2013；Holle et al.，2008）。另一方面，该结果可通过多媒体学习的双通道原则来解释，即教师使用描述性手势在学习者的视觉通道中呈现语义信息，同时通过语言表达讲授教学内容，学习者可通过视听双通道获取信息，因此可以避免认知超载，释放认知资源，从而提高工作记忆能力，促进新知识的习得，并提高学习效率（Mayer et al.，2022）。
2.模仿手势可引导注意分配并提高学习效果和满意度
研究结果表明，与观察手势相比，模仿手势策略在引导注意分配、提高学习效果和学习满意度方面的优势显著。眼动数据分析发现，当使用模仿手势策略时，学习者对教师区的注意力投入更多，对教学内容区的注意力投入更少，但是这种注意力分散并没有阻碍学习，学习者反而表现出更好的学习效果与学习满意度。这可能是由于尽管教师手势吸引了学习者更多的关注，但是描述性手势所表达的信息与学习材料一致。在这种情况下，学习者使用模仿手势这一主动学习策略来处理教师描述性手势所传递的信息，有利于深入理解学习内容。因此，学习者对教师区的关注是有意义的，并不会阻碍学习。此外，模仿手势策略的突出作用与以往部分研究结论较为一致（Sweller et al.，2020；García-Gámez et al.，2021），可用其包含的两个过程来解释，即观察手势与产生手势。观察手势的过程激活了学习者的镜像神经元系统，手势不仅提供语义信息，而且引发教师和学习者之间的共同理解，从而促进学习者产生更好的学习效果和学习满意度（Mainieri et al.，2013；Holle et al.，2008）；此外，根据具身认知理论，产生手势的过程会影响认知加工，帮助学习者形成更高质量的心理表征，并储存在长时记忆中，因此模仿手势对促进延迟学习效果具有显著作用（Paas et al.，2012）。
有趣的是，本研究结果发现与无手势相比，模仿手势与观察手势策略均可提升知识保持效果和学习效率，但未发现两种策略之间的显著差异。与观察手势相比，模仿手势可以帮助学习者将心理表征外化，来扩展其有限的认知能力，扩大工作记忆容量，进而投入更多的认知资源来记忆与理解学习材料，有效提高知识保持效果和学习效率（Sepp et al.，2019；Mayer et al.，2022）。但是，模仿手势策略的有效性存在一定的局限：对学习者心理努力的分析发现，学习者在使用模仿手势策略时投入的心理努力显著高于使用观察手势策略。手势的外化过程需要学习者组织与整合学习内容，进而消耗认知资源，投入更多的心理努力。因此，过高的认知负荷可能导致模仿手势在知识保持和学习效率上的优势被抵消。
3.学习者空间能力可调节手势学习策略对迁移学习效果的影响
本研究创新性地探索了学习者空间能力对视频学习中描述性手势策略有效性的影响，研究结果验证了空间能力在手势学习策略对迁移学习效果的影响中起调节作用。具体而言，低空间能力学习者使用模仿手势策略学习视频时的迁移学习效果优于被动观看视频（观察手势和无手势），但手势学习策略对高空间能力学习者没有显著影响。该结果与Brucker等（2015）的部分研究结论一致，即当要求低空间能力学习者对鱼的运动模式进行理解和分类时，他们在学习材料设计良好的条件下（教师手势与鱼的运动一致）比在学习材料设计欠佳的条件下（教师手势与鱼的运动不一致）表现得更好；而对于高空间能力的学习者来说，学习材料的设计对其表现没有影响。基于能力补偿者假说，低空间能力学习者在学习动态材料或理解描述性手勢方面的能力较为欠缺，因此需要更加主动的学习策略（如模仿手势）来弥补空间能力的不足，从而提升学习效果；相比之下，高空间能力学习者可能不需要过多的指导（H?ffler，2010；Brucker et al.，2015）。与高空间能力学习者相比，低空间能力学习者往往能够从操作和交互性中获益更多，模仿手势时产生的额外身体表征对低空间能力学习者更有帮助（Jang et al.，2017）。
本研究中迁移测验的学习任务与Brucker等（2015）所使用的“鱼的运动模式分类”任务较为类似，都旨在考查学习者对知识的理解，然而，目前尚缺乏实证证据表明学习者空间能力在描述性手势学习策略对知识保持效果、延迟学习效果、学习效率等的影响中是否存在调节作用。本研究结果虽未能发现学习者空间能力对上述影响存在显著的调节作用，但是发现了空间能力对即时学习效果、延迟学习效果、学习效率的影响存在显著的主效应。与低空间能力学习者相比，高空间能力学习者在本研究的视频学习中体现出显著优势：无论采用何种手势学习策略，高空间能力学习者的即时学习效果和延迟学习效果更好，且学习效率更高。低空间能力学习者本身由于空间能力的不足，在处理手势等动作表征上存在困难，观察与模仿手势策略虽然在一定程度上为其提供了帮助，但是这可能会占用其认知资源，增加认知负荷，导致学习效率降低，学习效果较差。因此，视频教学应更多考虑如何为低空间能力学习者提供更加优化的设计，以弥补其空间能力的不足。
七、结语
本研究发现，教师的描述性手势在视频学习中发挥着积极作用，特别是模仿手势策略在引导注意分配、促进即时和延迟学习效果、提高学习满意度方面具有显著优势；但与观察手势策略相比，模仿手势策略可能会增加学习者心理努力，导致对学习效率的促进作用减弱；此外，学习者空间能力会调节手势学习策略对迁移学习效果的影响。以上结论为视频教学实践提供了以下启示：一是教学视频中教师应尽量使用描述性手势来提高学习者的学习效果和学习效率；二是在观看含教师描述性手势的视频时，应鼓励学习者使用模仿手势策略；三是在完成知识迁移类的学习任务时，低空间能力学习者应使用模仿手势策略来提高迁移学习效果。
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收稿日期 2022-10-24責任编辑 谭明杰
How Do Instructors Depictive Gestures Take Effect in Instructional Videos？
—The Influence of Gesture Learning Strategies and Learners Spatial Ability
YANG Jiumin， LIU Caixia， CHEN Louqi， PI Zhongling
Abstract： Instructors depictive gestures serve as common social cues in instructional videos， but the existing research has yielded inconsistent conclusions regarding their effectiveness. This discrepancy may be attributed to the gesture learning strategies adopted by learners and their spatial abilities. However， there is still a lack of consensus regarding the influence of different gesture learning strategies on video-based learning， as well as a lack of attention to attention allocation and subjective learning experiences. Furthermore， the specific role of learners spatial ability in this context remains unclear. Therefore， using eye-tracking technology， this study employed a 3×2 mixed design experiment， investigating the effects of different gesture learning strategies （no gesture， observing gestures and imitating gestures） and high/low spatial abilities. The findings are as follows. Compared to watching videos without gestures， learners allocated more attention to the instructors area and achieved better learning performance and efficiency when watching videos with the instructors depictive gestures. Compared to solely watching videos （no gestures， observing gestures）， the imitating gestures strategy not only guided learners attention allocation more effectively， but also demonstrated significant advantages in improving immediate transfer performance， delayed performance and learning satisfaction. Learners spatial ability moderated the impact of gesture learning strategies on transfer learning performance. Specifically， imitating gestures effectively enhanced the immediate transfer performance of low-spatial-ability learners， while having no impact on learners with high spatial ability. These findings provide valuable guidance for the design of instructional videos and the selection of video learning strategies.
Keywords： Instructional Videos; Depictive Gestures; Gesture Learning Strategy; Spatial Ability; Video Learning Effects
