多媒體學習中的情緒性設計：學習者經驗作用

薛　野王福興錢瑩瑩周宗奎蔡　華

（1青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室，武漢 430079；2華中師范大學心理學院，武漢 430079）

多媒體學習中的情緒性設計：學習者經驗作用

薛野1，2王福興1，2錢瑩瑩1，2周宗奎1，2蔡華2

（1青少年網絡心理與行為教育部重點實驗室，武漢 430079；2華中師范大學心理學院，武漢 430079）

以往研究對多媒體學習中情緒性設計的學習效果還存在爭議。為探討學習者的知識經驗水平是否會對情緒性設計的效果產生影響，本研究以“人體免疫過程”動畫視頻為實驗材料，比較情緒性設計和中性設計兩種設計形式對不同知識經驗水平者的情緒狀態、學習成績、內在動機等的影響。研究發現，相比于中性設計，情緒性設計學習材料可以提高學習者的內在動機水平，但是并沒有激發不同知識經驗水平者的積極情緒，也沒能提高學習成績。

多媒體學習；情緒性設計；經驗

1　前言

隨著技術的發展，多媒體學習材料中的情緒因素受到了研究者的重視［1，2］。許多研究表明，黃色、橘色等暖色調［3，4］或者圓形的娃娃笑臉［5，6］可以使學習者產生積極的情緒。根據認知情感理論（c ognitivea ffective t heory）［7，8］，教學設計者可以運用暖色調和卡通“娃娃笑臉”等對學習材料進行情緒性設計使學生產生積極的情緒，提高學習動機進而提高心理努力程度和學習成績［9，10］。同時，也有大量研究證明，同一種學習材料對低知識經驗者能夠起到積極作用，但對高知識經驗者不一定能夠起到積極作用［11，12］。作為一種新興的多媒體學習材料設計形式，情緒性設計的有效性同樣有可能受到學習者知識經驗水平的影響。

1.1多媒體學習中的情緒性設計

Um等人首次運用顏色和形狀兩種視覺元素對學習材料進行設計來激發學習者的積極情緒，并將這種設計稱為情緒性設計（e motional d esign）［9］。研究以“人體的免疫過程”動畫視頻為學習材料，將材料中的細胞元素設計為娃娃笑臉的形式，整體背景采用橙色和黃色等暖色調。結果顯示，學習者能夠在學習過程中保持積極的情緒狀態，并且學習者的學習成績以及內在動機、心理努力水平均得到了提高。Plass等人的研究同樣證實了情緒性設計可以提高學習者的積極情緒以及理解成績［10］。但是Um等人的研究中未對學習者的知識經驗水平進行控制［9］，Plass等人的研究中學習者的知識經驗水平較低［10］，情緒性設計是否對高知識經驗者同樣起到積極作用還需進一步證實。

已有研究證明，在學習材料中加入趣味性的圖片等會增加學習者的外在認知負荷而降低學習效果［13，14］，但是在Um等人［9］和Plass等人［10］的研究中都未對學習材料中的認知負荷進行測量，情緒性設計中的娃娃笑臉元素同樣可能會增加外在認知負荷而影響學習者構建知識的能力。因此，本研究在比較高知識經驗者和低知識經驗者在情緒性設計和中性設計兩種學習條件下的學習效果和情緒狀態的基礎上，進一步對學習材料的認知負荷等進行測量。

1.2知識經驗水平對多媒體學習的影響

學習者的先驗知識會影響到對知識的加工表征。高知識經驗者在其長時記憶中已經存儲了相關的知識結構，在學習過程中能夠快速找到和學習目的相關的信息，進行組織、整理［15］。低知識經驗者，由于缺乏相關知識，在加工處理新知識時，消耗的認知資源經常會超過工作記憶的認知負荷［12］。同時，對低知識經驗者來說，較高的內在認知負荷對其完成任務的自我效能感，投入的心理努力和內在動機水平都會有消極的影響［16］。因此，通常情況下，高知識經驗者更容易在多媒體學習環境中獲益。但是，一系列的研究也發現一些對低知識經驗者有效的設計形式和技術并不能使高知識經驗者受益，這種效應被稱為經驗逆轉效應（e xpertise r eversal e ffect）［11，12］。對低知識經驗者起支持作用的信息可能會干擾高知識經驗者在學習材料中尋找和整合與學習目的相關的知識點，從而降低學習效果。情緒性設計雖然不能提供和知識有關的幫助，但是可以激發低知識經驗者的積極情緒，提高學習動機，使其保持更高的堅持性和耐挫性［17］。D'Mello和Graesser在研究智能輔導系統（a uto t utor）能否通過學習者的身體語言、面部表情等來檢測其情緒狀態，進而采取輔助策略幫助其管理消極情緒時發現，具有鼓勵性的輔助代理人可以幫助低知識經驗者管理消極情緒并提高學習效果，但是對高知識經驗者沒有促進作用［18］。那么針對學習材料的情緒性設計是否對高知識經驗者的學習成績也會有相似的影響仍需進一步研究。

1.3假設

綜上，相比于高知識經驗者，低知識經驗者更需要外界提供幫助管理消極情緒［18］，本研究提出假設一：相比于中性設計，情緒性設計可以提高低知識經驗者的學習效果、積極情緒狀態、內在動機水平和心理努力，但是并不會對高知識經驗者產生以上積極作用。高知識經驗者具有相關的知識結構，能夠快速整合相關知識點等，在通常的任務中要好于低知識經驗者［15］，因此提出假設二：高知識經驗者會比低知識經驗者取得更好的學習效果，內在動機水平和心理努力也較高?；谝酝芯筷P于裝飾性圖片能夠增加外在認知負荷的結果［13-14］，提出假設三：相比于中性設計，情緒性設計會增加學習者的外在認知負荷。

2　方法

2.1被試

實驗前共發放知識經驗水平問卷400份，被試得分呈正態分布（K-S檢驗結果為0.10，p＞0.05），分別選取兩端27%的被試為低知識經驗者和高知識經驗者。共邀請了126名被試參加實驗，將問卷未填完整者，實驗結果在總體分布3個標準差以外的得分者刪除，共保留有效被試100人，低知識經驗水平者50人，高知識經驗水平者50人。其中男生20人，女生80人，平均年齡20歲 （SD=1.76）。

2.2設計與材料

實驗為2（學習材料設計形式：情緒性設計，中性設計）×2（學習者經驗水平：高知識經驗者，低知識經驗者）被試間設計。

學習材料參照已有研究［9，10］制作，內容為講述“人體免疫過程”的動畫，時長4分鐘，其中包括“體液免疫過程”和“細胞免疫過程”。實驗材料文字內容來源于人民教育出版社出版的高中生物必修3《穩態與環境》第2章中的第四節“免疫調節”。動畫素材由動畫制作專業學生制作。視頻中的圖畫與相應的文字信息一一對應，文字內容以聲音的形式呈現，聲音是由播音專業的學生錄制。中性設計的實驗材料中顏色有白色、黑色和灰色，情緒性設計的實驗材料中有橙色、黃色、紅色等暖色調，并且情緒性設計的實驗材料在中性設計材料的基礎上將細胞等圖形形狀加入了娃娃笑臉設計（見圖1）。

圖1　實驗用動畫材料截圖

前測知識問卷：由生命科學學院兩名研究生從生物知識考題題庫中選出，包括10道單項選擇題（均為4個選項，答對得2分）和4道主觀報告題目（“我高中是理科生”，“我的專業和生物知識相關”，選項為“是、否”，選擇“是”記2分，選擇“否”記0分；“我對生物知識的了解程度”，選項為Likert 5點評分；“高中時期，我的生物分數段”從40分至100分，每20分為一段，共四個分數段，記分為0-3分）。前測知識問卷總分為31分，基于400份前測問卷的得分結果，得出問卷的內部一致性信度α=0.85。

保持測驗題目由兩名生命科學學院研究生根據材料內容設置，共包括8道單項選擇題（均為4個選項，答對得2分）和一道主觀題（請你寫出人體免疫的過程，共7個知識點，每個知識點2分），試卷總分30分。保持測驗試卷內部一致性信度α=0.63。

遷移測驗題目由兩名生命科學學院研究生根據材料內容設置，共包括4道開放式問題，例如“小明曾被乙肝病毒感染過，經過數月的治療，終于將體內的病毒消滅干凈，身體痊愈。過了一年后，小明又一次感染乙肝病毒。但這一次和上次不同，小明的身體很快恢復，戰勝了病毒，這是為什么？”試卷共涉及14個知識點，每個知識點2分，總分28分。遷移測驗試卷的內部一致性信度α=0.82。

情緒狀態測量選用由邱林、鄭雪和王雁飛修訂的積極情感量表［19］。其中包含9個項目，即“活躍的，充滿激情的，快樂的，興高采烈的，興奮的，自豪的，欣喜的，精力充沛的，感激的”，采用5級評分（1代表“非常輕微”，5代表“非常強烈”）。量表內部一致性信度在0.85以上，重測信度為0.76。基于本實驗被試的測量結果，得出量表的內部一致性信度為α= 0.86。

內在動機采用Isen和Reeve編制的包含8個項目的量表［20］，測量被試在學習過程中的興趣和享受程度以及繼續學習相關內容的意愿。采用Likert7點測量，例如“它使我充滿了好奇心”，1代表非常不同意，7代表非常同意?；诒緦嶒灡辉嚨臏y量結果得出內部一致性信度α=0.93。心理努力［21］（你認為自己在學習剛剛呈現的材料時，認真努力程度如何），采用Likert9點測量，1代表非常不強烈，9代表非常強烈。

認知負荷采用Leppink等人編制的用于測量學習過程中不同類型認知負荷的量表［22］。量表共包括10個項目，3個項目用于測量內在認知負荷（例如“視頻中所涉及的學習主題非常復雜”），3個項目用于測量外在認知負荷（例如“視頻中使用的圖畫顏色和細胞的形狀設計干擾到我對學習內容的理解”），4個項目用于測量關聯認知負荷（例如“視頻促進了我對人體免疫過程中細胞相互作用機制的理解”）。采用Likert11點測量，0代表非常不同意，10代表非常同意?；诒緦嶒灡辉嚨臏y量結果，內在認知負荷、外在認知負荷和關聯認知負荷的題目內部一致性信度（α）分別為0.91、0.85和0.91。

2.3程序

實驗室中的實驗過程共包括三個部分。首先，請被試填寫情緒狀態問卷，測量被試在學習前的情緒狀態水平。接下來，請被試坐在電腦前，帶上耳機，觀看學習材料，學習材料呈現4分鐘，并且只看一遍，被試不能操作視頻快進或回放等。學習過后，要求被試填寫情緒狀態問卷，測量學習過后的情緒狀態水平，隨后填寫內在動機和心理努力測量問卷，完成保持測驗和遷移測驗，最后填寫認知負荷問卷。不限制被試填寫問卷和完成測驗的時間。

3　結果

采用SPSS14.0對數據進行分析。高知識經驗者和低知識經驗者在情緒性設計和中性設計學習材料下的學習測驗和主觀感受的描述性統計結果見表1。

表1　不同知識經驗水平者在不同設計材料下的測驗及量表得分情況

3.1情緒狀態水平

研究者采用重復測量方差分析檢驗每組被試前測情緒和后測情緒的變化情況。以分組條件為被試間變量，學習前和學習后的情緒狀態分數為重復測量變量。結果顯示，前后情緒狀態分數的變化和分組條件交互作用不顯著，F（3，96）=0.91，p＞0.05，ηp2= 0.028；情緒變化的主效應顯著，F（1，96）=4.07，p＜0.05，ηp2=0.041，前測情緒水平高于后測情緒水平（MD=1.26）；分組條件的主效應不顯著，F（1，96）= 0.71，p＞0.05，ηp2=0.022。因此，學習者在學習過后積極情緒水平有所下降，情緒性設計和中性設計的學習材料在影響學習者的情緒方面沒有差別。

3.2學習成績

保持測驗上，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著，F（1，96）=1.11，p＞0.05，ηp2= 0.011；知識經驗水平主效應顯著，F（1，96）=153.86，p＜0.001，ηp2=0.616，高知識經驗者的成績顯著高于低知識經驗者（MD=12.72）；材料設計形式的主效應不顯著F（1，96）=1.03，p＞0.05，ηp2=0.011。

遷移測驗結果同保持測驗結果一致，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著，F （1，96）=0.18，p＞0.05，ηp2=0.002；知識經驗水平主效應顯著，F（1，96）=128.29，p＜0.001，ηp2=0.572，高知識經驗者的遷移測驗成績顯著高于低知識經驗者（MD=12.68）；材料設計形式的主效應不顯著F （1，96）=0.02，p＞0.05，ηp2=0.001。

3.3內在動機和心理努力

就動機水平言，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著，F（1，96）=0.26，p＞0.05，ηp2= 0.003；知識經驗水平主效應顯著，F（1，96）=6.04，p ＜0.05，ηp2=0.059，高知識經驗水平者的內在動機水平高于低知識經驗者（MD=3.88）；材料設計形式的主效應顯著F（1，96）=4.21，p＜0.05，ηp2=0.042，情緒性設計的學習材料所激發的內在動機水平高于中性設計的學習材料（MD=3.24）。

就心理努力而言，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著F（1，96）=0.13，p＞0.05，ηp2= 0.001；知識經驗水平主效應顯著，F（1，96）=7.62，p＜0.01，ηp2=0.074；高知識經驗者投入的心理努力程度高于低知識經驗者（MD=7.8）；材料設計形式的主效應不顯著，F（1，96）=0.41，p＞0.05，ηp2=0.004。

3.4認知負荷

就學習材料的內在認知負荷而言，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著，F（1，96）= 0.02，p＞0.05，ηp2=0.001。知識經驗水平主效應顯著，F （1，96）=133.31，p＜0.001，ηp2=0.581，高知識經驗者認為學習材料的內在認知負荷水平顯著低于低知識經驗者（MD=11.44）。材料設計形式的主效應不顯著F （1，96）=0.86，p＞0.05，ηp2=0.009。

就學習材料所產生的外在認知負荷而言，材料設計形式和被試知識經驗水平交互作用不顯著，F（1，96）=1.50，p＞0.05，ηp2=0.015。知識經驗水平主效應顯著，F（1，96）=7.54，p＜0.01，ηp2=0.073，高知識經驗水平者認為學習材料所產生的外在認知負荷顯著低于低知識經驗水平者（MD=3.32）。材料設計形式的主效應不顯著F（1，96）=0.01，p＞0.05，ηp2=0.001。

就材料所產生的關聯認知負荷而言，材料設計形式和被試知識經驗水平的交互作用 （F（1，96）= 0.21，p＞0.05，ηp2=0.002），知識經驗水平的主效應（F （1，96）=0.97，p＞0.05，ηp2=0.010）和材料設計形式的主效應（F（1，96）=0.14，p＞0.05，ηp2=0.001）均未發現顯著效應。

4　討論

研究發現，相比于中性設計，情緒性設計提高了高、低知識經驗水平者的內在動機水平，但是沒有提高積極情緒和學習成績，因此部分驗證假設一。同時，在學習成績和各主觀感受方面，高知識經驗者都要好于低知識經驗者，與假設二相符。通過測量學習者感知到的認知負荷水平可知，情緒性設計并未比中性設計產生更多的外在認知負荷，與假設三不符。同時，低知識經驗者感受到的內在認知負荷水平明顯高于高知識經驗者。

4.1情緒性設計對激發學習者情緒的影響

從學習者學習前和學習后的情緒狀態結果可以看出，情緒性設計并沒有激發學習者的積極情緒，此外，學習者在學習過后的情緒水平較學習前有所下降，這和Um等人［9］以及Plass等人［10］的研究結果不一致。根據控制—價值理論（c ontrol-v alue t heory），當學習者在學習過程中缺乏主觀控制感以及學習的內容對其價值較低時，學習者則會表現出失望、無聊和憤怒等消極情緒［23，24］。在Um等人［9］和Plass等人［10］的實驗中都是讓被試自由學習15分鐘，同時，學習過程中被試可以控制視頻的前進或后退等，被試擁有一定的控制感。而在該實驗中，被試只對材料內容學習了一遍，為時4分鐘，且不能對學習材料進行控制，學習的內容對其可能價值不大。另外，低知識經驗學習者的內在認知負荷較高（M=19.48），這對其完成任務的自我效能感，投入的心理努力和內在動機水平都會有消極的影響［16］，這些因素綜合起來可能使低知識經驗學習者產生消極情緒。而高知識經驗者在學習過后同樣出現了積極情緒水平下降的結果，這可能是因為學習材料的內在認知負荷水平和難度對于高知識經驗者都較低，學習任務不具有挑戰性，從而使他們產生消極情緒［25］。

4.2情緒性設計對學習效果的影響

保持測驗和遷移測驗的結果發現，無論是高經驗還是低經驗學習者，不同的設計形式對學習成績影響沒有差別，部分支持假設一。認知負荷的結果發現，設計形式不會影響到學習者感知到的外在認知負荷，也就是說，并不是由于情緒性設計增加了外在認知負荷而沒有提高學習者的學習成績。Park和Moreno等人的研究發現，當學習材料認知負荷較高時，裝飾性圖片對學習者的學習效果起到消極作用［26］。維果斯基的最近發展區理論也指出，當學習任務太簡單或者太難，而不在學習者通過努力可達到的最近發展區時，學習者并不能在學習任務中獲益［27］。因此，對于低知識經驗者來說，當學習任務太難時，情緒性設計對學習不能起到促進作用。而對于高知識經驗者來說，長時記憶中已存有與學習任務相關的知識結構，并不需要外界提供鼓勵性的支持［18］，因此，高知識經驗者在兩種設計形式下的學習效果沒有差異。高知識經驗者的保持測驗和遷移測驗成績都要好于低知識經驗者，出現經驗優勢效應，與假設二相符。

4.3情緒性設計對內在動機和心理努力的影響

無論是高經驗還是低經驗學習者，情緒性設計比中性設計的學習材料更能激發他們的內在動機，和假設一部分相符。根據認知情感理論［7，8］，內在動機水平的提高可以幫助學習者投入更多的認知資源到當前的學習內容，但是情緒性設計并未提高高、低知識經驗者的心理努力程度。對于低知識經驗者來說，這可能是因為他們缺乏相關的知識結構，可利用的認知資源較少，無法付出更多的認知努力［12］，而高知識經驗者則無需情緒性設計激發自己付出更多的努力，因而投入到學習中的認知資源也沒有因為動機水平的提高而增加。此外，高知識經驗者比低知識經驗者擁有更多的相關圖式以及知識結構，對學習任務較熟悉，自我效能感和動機水平也較高，愿意付出的認真努力程度也更高，這與假設二相符。關聯認知負荷是投入到學習過程中用于構建知識圖式的認知資源［28］，和心理努力具有一定的相似性［21］，但是高知識經驗者的關聯認知負荷并未和心理努力一樣都表現得比低知識經驗者高，可能是由于高知識經驗者很認真地觀看學習材料，但是并不需要投入過多的認知資源建立知識圖式。

綜上所述，該研究考察了情緒性設計的學習材料對不同知識經驗者的影響，雖然只發現了情緒性設計對提高學習者內在動機水平的積極作用，沒有發現對學習成績和其它主觀感受方面的積極作用，但是可以使教學材料設計者認識到學習內容的認知負荷水平在學習過程中的重要作用，后續研究可進一步探討學習材料的認知負荷水平對情緒性設計的調節作用，以及學習者的主觀控制、學習價值感在學習過程中的重要作用。研究者還需進一步驗證情緒性設計對不同知識經驗者的影響機制，針對不同的學習者設計相應的學習材料。

5　結論

本實驗得出以下結論：

（1）學習材料可能對于低知識經驗學習者產生了巨大的內在認知負荷，導致情緒性設計并不能促使其產生積極情緒，也不能有效地提高學習成績；而對于高知識經驗者，無需情緒性設計提供鼓勵性支持，因此兩種設計形式下的學習效果沒有差別。

（2）情緒性設計的學習材料可以提高學習者的內在動機水平，鼓勵學習者融入到當前的學習過程并激發其繼續學習相關內容的意愿。

（3）在多媒體學習環境中，高知識經驗者比低知識經驗者的動機水平更高，認真努力程度更高，學習成績也更好。

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Emotional Design in M ultimedia Learning：The Role of Learners'Know ledge

Xue Ye1，2，Qian Ying y ing1，2，Wang Fu x ing1，2，Zhou Zong k ui1，2，Cai Hua1，2
（1 Key Laboratory of Adolescent Cyberpsychology and Behavior（CCNU），Ministry of Education，Wu h an，430079；2 School of Psychology，Central China Normal University，Wu h an，430079）

The previous studies hold different opinions on the effect of emotional design in multimedia learning.This study explored whether learners'expertise had influence on the effect of emotional design. With the immune process as learning material，this study compared the influence of the design form on emotional state，learning performance，intrinsic motivation and other subjective feelings of learners with different level of expertise.Results indicated that compared with neutral design，emotional design can improve learners'intrinsic motivation，but can not necessarily motivate their positive emotion and improve their performance.

multimedia learning；emotional design；expertise

王福興，男，講師，博士。Email：fuxing_wang@126.com