技能習得中的動畫效應研究

【摘要】在學習“狐貍”和“紙鶴”兩種手工折紙的過程中，分別呈現(xiàn)給學習者動畫(動態(tài)畫面+語音解說)、圖文(靜態(tài)圖片+文字解說)兩種版本的學習材料進行學習。通過對學習者學習過程和學習結(jié)果的測量發(fā)現(xiàn):動畫版本學習材料相比于圖文版本來說，學習者在學習時間和理解錯誤次數(shù)上均較少，即存在動畫效應，但是否有顯著差異還與學習材料的難易有關。

【關鍵詞】動畫效應;認知效率;分布式認知;技能習得

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2010)08—0032—05

動畫作為學習資源中一種重要的媒體類型，深入研究其對認知過程和學習結(jié)果的影響，形成科學的基于動畫的學習理論，推導出動畫形式多媒體學習資源開發(fā)和應用的指導原則，對于多媒體學習資源的開發(fā)和應用具有重要的意義。本研究的目的就是為了考察技能習得領域中動畫效應是否存在。為了提高實驗的可解釋性，減少學習者先前知識技能對實驗的影響，提高實驗的內(nèi)在效度，我們選擇了一組相對獨立的折紙學習材料作為實驗材料，主要考察折紙技能習得中動畫效應問題。

一 文獻綜述

1 相關概念

所謂動畫效應是指學習者使用動畫學習材料(以動態(tài)圖像呈現(xiàn)學習內(nèi)容)相比于使用靜態(tài)學習材料(以靜態(tài)圖像呈現(xiàn)學習內(nèi)容)表現(xiàn)出的相對優(yōu)越性。動畫學習材料包含兩個基本要素:動態(tài)畫面和語音解說;靜態(tài)學習材料包含的兩個基本要素是:靜態(tài)圖片和文字說明。

一般認為，圖文形式可以呈現(xiàn)空間信息，有利于具有視空間性質(zhì)學習對象的學習;動畫形式應該有利于描述隨著時間變化的事物。相對于純文字學習材料來說，大量研究證明使用多媒體學習材料確實能夠促進學習者的學習，也就是存在多媒體效應[1][2]。在圖文和動畫兩種形式的多媒體材料的對比研究中，有研究者發(fā)現(xiàn)圖文形式的效果并不比動畫形式的效果差，相反，有許多研究證明了靜態(tài)媒體效應(Static Media Effect)的存在，也就是利用圖文形式學習材料的學習效果更好[3]。對于靜態(tài)媒體效應，有學者給出了這樣的解釋[4]:(1)動畫可能比較難于被感知，例如，人很難觀察奔馬的四腿運動;(2)動畫是以分離的圖形形式被感知的，因此靜態(tài)圖片是最合適的觀察形式。但也有人認為[5]，在以模仿為基礎的技能學習中動畫學習材料可能具有其獨特的優(yōu)越性，若通過操作的形式來考核，這種優(yōu)越性則可能更明顯。因此，本研究選擇了在技能習得中，具體地說是在折紙技能習得中，考察動畫效應是否存在。

2 動畫效應研究所依據(jù)的理論基礎

本研究所依據(jù)的理論主要有兩個:認知效率理論和分布式認知理論。

認知效率理論[6]認為媒體對學習的結(jié)果可能沒有影響，但不同媒體所引起的認知效率并不一定相同，認知效率是由媒體導致的效率差異中的一種。對于不同形式媒體認知效率的差異，分布式認知理論給出了相應的解釋:有些媒體使得認知要素外在化，從而有效地降低了認知負荷，提高了認知效率[7]。比如，在Zhang[8]的研究中，當被試解決漢諾塔問題時，將解決問題的規(guī)則以文字形式記憶于大腦中與外化于實驗材料中相比，二者對問題解決的影響有顯著的差異。

根據(jù)認知效率理論和分布式認知理論，動畫學習材料中的動態(tài)畫面使折紙過程外化于學習材料之中，聲音解說將語言信息分布于不同感覺通道上，降低了學習者的認知負荷，提高了認知效率，減少了理解錯誤，因此我們可以假設:

使用動畫學習材料(動態(tài)畫面+語音解說)的學習者在學習時間和理解錯誤次數(shù)上應該少于使用圖文學習材料的學習者，即存在動畫效應。

3 本研究中對變量的測量方法

在Richard等人關于多媒體學習的研究中，通過對被試學習結(jié)束后知識保持與遷移的測驗來獲得相關數(shù)據(jù)，從而推論相關理論的正確性。這種研究方式是從學習結(jié)果的角度來考察媒體對學習的影響，忽視了相同結(jié)果下不同學習媒體有可能引起的學習過程之間的差異，忽視了達到同一目的多種方法、手段之間效率的差異。

認知效率理論不僅關注認知的結(jié)果，更關注認知的過程，因此基于認知效率理論的媒體研究重視對學習者學習過程的記錄和分析，試圖從學習者的學習路徑、學習時間、學習行為特征的差異來解釋媒體在學習中的不同作用。本研究在對動畫效應考察時，既測量了與學習結(jié)果有關的一些特征，又測量了與學習過程有關的一些特征。在學習過程方面，選取了學習時間、學習中出現(xiàn)的理解錯誤次數(shù)來分析動畫對學習過程的影響。學習時間可以有效地說明不同學習材料間學習效率的差異，時間長，效率低，時間短，效率高;學習中出現(xiàn)的理解錯誤次數(shù)則是表明不同學習材料在學習中效果的重要指標，錯誤次數(shù)少，效果好，錯誤次數(shù)多，效果差。在學習結(jié)果方面，測量了通過率、后測時間和測試中參考文字步驟的次數(shù)，以考察在學習結(jié)果上動畫效應是否存在。

二 研究方法

1 研究對象

本研究從魯東大學參加2008-2009學年第一學期《現(xiàn)代教育技術》課程學習的教育科學學院、地理與規(guī)劃學院大三學生中隨機抽取了49名被試，其中男生6人，女生43人。

2 實驗材料

本實驗制作了三個手工折紙學習材料，分別用于指導“紙飛機”、“狐貍”和“紙鶴”三種手工折紙作品的學習，三個材料又都有動畫、圖文兩個版本。所有材料均使用Adobe Dreamweaver CS3、Flash 8.0和Photoshop 7.0等軟件制作。

動畫版利用動態(tài)畫面呈現(xiàn)折紙過程并配有聲音解說，動畫和解說只播放一次。整個過程分若干步驟，當某步驟學習結(jié)束后，需點擊“下一步”進入下一步驟的學習，也可以點擊“上一步”回到上一步驟的學習。若本步驟沒有學會，學習者可點擊“重新學習”重新播放動畫和聲音。圖文版以靜態(tài)圖片和文字解說來展示折紙的過程。同樣具有“上一步”“下一步”和“重新學習”鏈接。在兩個版本中，需要折疊的部分用黃色指示。圖文版的圖片是利用HyperSnap抓圖軟件對動畫版演示進行抓圖得來，一般簡單的步驟會抓取起始狀態(tài)和終止狀態(tài)兩張圖片，復雜的步驟還會抓取中間的狀態(tài)。

參加實驗的每位學生將通過“紙飛機”學習材料進行熱身，然后學習“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料，根據(jù)“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料不同版本的搭配，我們將實驗組分成兩類:動畫—圖文組、圖文—動畫組。每個實驗組都學習“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料，但使用的材料類型并不相同(見表1)。在實驗中，“紙飛機”學習材料被作為熱身材料，將“動畫”、“圖文”兩個版本都提供給被試，通過它讓被試熟悉兩類材料的不同特點，避免在正式實驗時由于被試對兩類材料的不熟悉而造成不應有的誤差。

3 實驗步驟

實驗在魯東大學計算機實驗室進行。實驗中有主試一名，主試輔助人員5名。主試負責控制實驗進程，講解實驗步驟和注意事項，監(jiān)督實驗的進行。主試輔助人員負責安裝軟件，發(fā)放折紙、折紙自我記錄表、實驗注意事項等材料，輔助被試填寫記錄表，拷貝記錄文件等。

實驗包括以下步驟:(1)發(fā)放折紙、折紙自我記錄表、實驗注意事項，將學習材料、“網(wǎng)頁瀏覽跟蹤記錄器”軟件拷貝到被試的機器上;(2)主試向被試介紹實驗的步驟和要求;(3)要求被試打開“網(wǎng)頁瀏覽跟蹤記錄器”軟件;(4)利用“紙飛機”學習材料進行熱身，邊學習邊折紙，讓被試熟悉“動畫”、“圖文”兩類學習材料的特點;(5)被試學習“狐貍”學習材料;(6)被試記錄下在學習“狐貍”學習材料時出現(xiàn)的理解錯誤次數(shù);(7)被試學習“紙鶴”學習材料;(8)被試記錄下在學習“紙鶴”學習材料時出現(xiàn)的理解錯誤次數(shù);(9)被試將由“網(wǎng)頁瀏覽跟蹤記錄器”軟件產(chǎn)生的記錄文件拷貝到指定的位置;(10)兩天后統(tǒng)一測試，將相關數(shù)據(jù)填寫到“折紙自我記錄表”。

在實驗的第(5)、第(7)步，被試在一定時間內(nèi)不能完成學習可以申請幫助，學習者在學習中是否申請了幫助將被記錄下來;在實驗的第(10)步，即兩天后測試時，被試在忘記怎樣折疊的情況下可以參考“狐貍”和“紙鶴”兩學習材料的文字形式的步驟說明，但參考的次數(shù)將被記錄下來。

4 測量方式

(1)“折紙學習自我記錄表”是由研究者自我編制的量表，主要由被試自己記錄在“狐貍”和“紙鶴”兩個材料學習過程中理解錯誤的次數(shù)、實驗材料的類型、兩天后測試是否通過、兩天后測試完成“狐貍”和“紙鶴”的折疊所需要的時間、完成過程中參考文字步驟說明的次數(shù)、學習者對動畫和圖文兩種材料的偏好及主觀感受等。

(2)“網(wǎng)頁瀏覽跟蹤記錄器”是由研究者開發(fā)的用于記錄被試網(wǎng)頁瀏覽路徑的軟件，它可以記錄下網(wǎng)頁被打開的順序，每個網(wǎng)頁打開和關閉的時間。

三 結(jié)果與分析

1 材料類型對學習時間的影響

在本實驗中，我們將學習者學習折紙技能的過程劃分為兩個階段:邊學邊練和練習。在學習階段，學習者一邊學習材料，一邊折紙，直到完成最后一個折紙步驟，我們稱這個階段持續(xù)的時間為“學習時間”;學習階段結(jié)束后就進入練習階段，在練習階段，學習者可以參考學習材料也可以不參考，直到自己認為掌握為止，此階段持續(xù)的時間為“練習時間”。

對“狐貍”和“紙鶴”學習材料學習時間的分析結(jié)果顯示(見表2、表3):無論對于“狐貍”學習材料還是“紙鶴”學習材料，動畫版本的學習時間均少于圖文版本，但“狐貍”學習材料兩種版本之間并沒有像“紙鶴”學習材料一樣表現(xiàn)出統(tǒng)計學意義上的顯著差異。

2 材料類型對理解的影響

理解錯誤是指學習者由于沒能理解學習材料而導致的錯誤，這種錯誤發(fā)生后，學習者會發(fā)現(xiàn)折疊的結(jié)果與材料中呈現(xiàn)的結(jié)果之間存在不同。理解錯誤由學習者反復嘗試而自我糾正，錯誤次數(shù)在學習完成后由學習者自我報告。對理解錯誤次數(shù)做差異檢驗(見表4，表5)，結(jié)果顯示:無論對于“狐貍”學習材料還是“紙鶴”學習材料，動畫版本的理解錯誤次數(shù)均少于圖文版本，同樣，“狐貍”學習材料兩種版本之間并沒有像“紙鶴”學習材料一樣表現(xiàn)出統(tǒng)計學意義上的顯著差異。

3 材料類型對學習保持和提取的影響

在學習結(jié)束后，后測安排在兩天后進行，后測的變量包括測試是否通過，后測時參考文字解說的次數(shù)和完成測試所用的時間。

從表6我們可以看出，對于“狐貍”學習材料時，未通過的人數(shù)與通過的人數(shù)比率相差不大，但對于“紙鶴”學習材料，使用動畫版本的學習者未通過的比率低于使用圖文版本的學習者，但分層卡方檢驗的結(jié)果顯示，無論對“狐貍”學習材料還是對“紙鶴”學習材料，材料類型與通過率的相關關系并不顯著，也就是兩個學習材料在材料類型上的不同并沒有導致通過人數(shù)比率上的顯著差異。

從表7和表8可以看出，在后測時參考文字解說次數(shù)和完成測試所用的時間上，動畫版學習材料和圖文版均沒有顯著差異。

四 討論

1 學習效率上的動畫效應

從分析的結(jié)果看，在“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料中，動畫版本的學習時間都少于圖文版本，在難度較大的“紙鶴”學習材料中，效果更顯著，這一結(jié)果與預期是一致的。分布式認知理論認為[9]，當認知要素外在于認知環(huán)境時，可以有效降低學習者的認知負擔，提高認知的效率。動畫學習材料相對于圖文學習材料來說，將折紙的過程外化于學習材料之中，而圖文由于使用了靜態(tài)的圖片，學習者必須在大腦內(nèi)對這些圖片進行加工，將它們鏈接成動態(tài)的折紙過程，學習者再利用這些動態(tài)過程來指導自己的行動，將折紙從一種狀態(tài)折成另一種狀態(tài)。因為動畫學習材料可以省略大腦的部分加工過程，因此在學習效率上要優(yōu)于靜態(tài)的圖文類型的材料。

2 學習效果上的動畫效應

在“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料中，我們發(fā)現(xiàn)使用動畫版學習材料的學習者所發(fā)生的理解錯誤次數(shù)都明顯少于使用圖文版的學習者，同樣，在難度較大的“紙鶴”學習材料中，效果更顯著。對于動畫版學習材料的優(yōu)勢，依然可以使用分布式認知理論來解釋，動畫版學習材料將折紙的動態(tài)過程外化于學習材料之中，學習者通過直接觀察學習材料就可以得到所要認知的過程，減少了將圖片等靜態(tài)學習內(nèi)容加工成動態(tài)過程可能發(fā)生的理解錯誤。

3 學習信息保持和提取上的動畫效應

從后測的結(jié)果可以看出，使用兩種不同類型材料的學習者在通過測試的比率上沒有顯著差異、在完成測試需要參考的文字解說的次數(shù)上也沒有顯著差異，這說明在技能學習中利用不同形式學習材料進行學習時，學習效率、學習加工過程可能存在不同，但學習者一旦掌握了這種技能，其保持和遺忘與學習材料類型的關系并不大。

測試完成時間變量是能夠通過測試的學習者在完成測試時花費的時間，這一變量既反應了學習者技能動作的熟練程度，也反應了大腦檢索所學習的技能信息的速度，“狐貍”和“紙鶴”兩個學習材料在學習時間上的差異剛好相反，但均未表現(xiàn)出顯著差異，這可能與學習材料的難易程度有關。

五 結(jié)論

技能習得中動畫效應的存在說明靜態(tài)媒體效應理論并不是在所有條件下都是適合的。在理查德所開展的研究環(huán)境中，學習者通過動畫和圖文兩種版本的學習材料來獲得對某一科學系統(tǒng)原理的理解，分析與邏輯推理是其學習的核心，靜態(tài)媒體效應是通過對學習者進行保持和遷移測驗而得出的。在技能習得中，學習者利用動畫和圖文兩種版本的學習材料主要是為了形成一個連貫的技能序列，模仿和操作是學習的核心，不同的媒體形式可能都達到學習的目的，但學習的效率和效果存在差異，這種差異通過對學習者學習過程的測量而得到了驗證。

總之，在技能習得領域，動畫學習材料可以有效地呈現(xiàn)隨著時間發(fā)展的動作變化，將某些在使用靜態(tài)圖片時大腦的認知加工過程外在化于學習材料之中，減輕了認知負荷，從而提高了學習的效率和效果。

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