外部情緒誘發和音調變化對大學生在線學習的影響

孔博鑒，張 萌，李思穎，薩伊普加瑪麗·塔西普拉提

（1.江蘇理工學院 教育學院，江蘇 常州 213001；2.福建醫科大學 健康學院，福建 福州 350122；3.東北師范大學 心理學院，吉林 長春 130024）

近年來，隨著教育技術的發展，在線學習逐漸成為一種重要的教學方式。疫情期間，大部分學習都在線上進行，這對在線學習質量提出了更高的要求。為了獲得更好的教學效果，如何進行教學設計才能最大程度地發揮在線學習的優勢？哪些因素影響著在線學習的效果？這些都是迫切需要探討和解決的問題。

1 研究思路及假設

周知，積極情緒能夠提升學習者的學習效果，這也適用于在線學習的教學設計。情緒設計是指通過一系列設計，提高學習材料的吸引力，誘發學習者的積極情緒，以促進學習的效果。情緒誘發有兩種途徑——外部情緒誘發和內部情緒誘發，前者是指在學習前通過與教學內容無關的信息來誘發學習者的情緒，后者是指通過學習素材的審美設計形式來誘發學習者的情緒。外部情緒誘發多采用電影片段或帶有情感色彩句子的方式。研究表明，外部情緒誘發能夠有效調動學生的積極情緒，但是這種積極情緒并不能在整個學習階段持續[1]。情緒的內部誘發目前有視覺設計與聽覺設計兩種途徑。視覺設計方面，有研究者發現，學習材料采用明亮的暖色與圓形擬人化相結合的設計，可以誘發學習者的積極情緒，提高在線學習的效果[2]。聽覺設計方面，有研究表明，音頻學習材料中男性解說者的音頻降低可以誘發學習者的積極情緒，提升學習效果[3]。但是，女性音調對學習效果的影響目前還沒有太多的研究，僅有實驗表明，男性對高音調的女性嗓音更加偏好[4]。

在情緒誘發對在線學習效果的影響機制研究方面，已有的研究主要從內部動機、認知負荷兩個方面展開。學習動機研究方面，研究發現積極的情緒設計能讓學習者對學習更感興趣，促使其投入更多的認知資源主動加工在線學習中的學習材料，從而提高在線學習的效果。例如：薛野等人[5]研究表明，積極的情緒設計能夠提升學習者的內在動機；龔少英等人[1]發現，情緒設計通過提升學生的內在動機，降低其認知負荷，進而提升了學習效果。認知負荷對在線學習的影響相對復雜。認知負荷分為內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷3種類型。內在認知負荷取決于任務難度，外在認知負荷取決于學習材料的呈現方式，相關認知負荷取決于與學習相關的認知功能。研究者認為，處于積極情緒時，學習者會投入更多的身心資源進行學習，其相關認知負荷不僅不會阻礙學習，反而會促進學習[6]。

綜上所述，有關在線學習的情緒設計研究已經很多，但尚有以下兩點值得探究：（1）在內在情緒設計的影響上，已有研究表明頻率低的男聲具有更好的效果，這種結論是否適用于女聲尚待驗證；（2）在情緒設計對在線學習效果影響的機制方面，雖有研究認為內在動機與認知負荷有重要作用，但作用的模式尚待揭示。

為此，本文提出以下假設：

假設1：外部情緒誘發和內在情緒設計能夠促進大學生的學習效果。具體而言，積極的情緒誘發比中性的情緒誘發效果好，高音女聲比低音女聲效果好。

假設2：情緒設計能夠通過改變學生的認知負荷進而影響學習效果。

假設3：情緒設計能夠通過提升內部動機進而影響學習效果。

2 實驗部分

2.1 實驗設計

采用2（外部情緒誘發：積極、中性）×2（內部情緒設計：女性高音、女性低音）的雙因素被試間實驗設計。自變量為外部情緒誘發和內部情緒設計，因變量為積極情緒、認知負荷、內部動機、后測成績（近遷移成績和遠遷移成績）。

2.2 被試

采用簡單隨機取樣法，選取江蘇省某高校72名大一學生。其中，男生36名，女生36名；平均年齡為18.78±0.89歲。所有被試均為自愿參加實驗，被試的視力或矯正視力正常。隨機將被試平均分配到4類實驗組，分別是積極-高音、積極-低音、中性-高音、中性-低音，各18人。

2.3 實驗材料

2.3.1 外部情緒誘發材料和內部情緒設計材料

外部情緒誘發材料包括：一段積極情緒誘發電影片段——《舉起手來》，時長為390 s；一段中性情緒誘發視頻片段——《航拍中國》，時長為402 s。正式實驗之前的8人預實驗結果表明：外部積極情緒誘發視頻比中性情緒誘發視頻更能夠誘發被試的積極情緒。

內部情緒設計材料為一段改編自孫崇勇博士論文中關于鴨嘴獸的學習材料，事先由兩位女生錄制高音版本與低音版本，并用相同的圖片材料分別做成兩份PPT。PPT的播放與圖片的呈現是同時的，即在PPT播放的同時會有音頻解說。

2.3.2 測量工具

先前知識經驗測驗：采用孫崇勇[7]博士論文中的前測試題（共7道選擇題）測量被試對鴨嘴獸相關知識的了解程度；采用Likert計分方式，1—5分代表從“完全不了解”到“完全了解”的主觀判斷程度。

內部動機量表：采用Isen[8]編制的包含8個項目的自我報告問卷，要求被試自我評定喜歡剛才學習內容的程度；1分表示“非常不贊同”，7分表示“非常贊同”，量表的內部一致性系數a為0.89。

認知負荷量表：修訂自Leppink等人[9]的認知負荷量表；共13個項目，11點計分，包括外在認知負荷、內在認知負荷和相關認知負荷三個維度。

后測題目：改編自孫崇勇博士論文的知識測驗，包括近遷移測驗題目和遠遷移測驗題目各10道。

2.4 實驗程序

實驗在安靜的實驗室環境下進行，采用被試與主試一對一的形式展開。首先，由主試統一向被試說明指導語，隨后要求被試完成前測試題；接著，在主試的指導下進行視頻觀看，填寫情緒量表；然后，開始材料的學習，學習時長不超過5 min；學習完成后回答測試題，填寫內部動機量表和認知負荷量表。高音條件和低音條件的區別僅體現在PPT的解說上。實驗結束后予以一定的實驗報酬表示感謝。實驗流程如圖1所示。

圖1 實驗流程圖

3 實驗結果

將外部情緒誘發和內部情緒設計作為自變量，前測成績、遠遷移成績、近遷移成績、積極情緒、總體認知負荷、外部認知負荷、內部認知負荷、相關認知負荷分別作為因變量，進行2（積極、中性）×2（高音、低音）兩因素被試間方差分析。描述性統計結果見表1，方差分析結果見表2~表4。

表1 4組被試在各變量上的描述性統計結果

表2 前測成績方差分析結果

表3 學習效果方差分析結果

表4 積極情緒、內部動機、認知負荷方差分析結果

3.1 前測指標

結合表1、表2分析可知，外部情緒誘發[M積極=11.14±3.27，M中性=11.86±3.39，F（1，68）=0.858，p>0.05]和內部情緒設計[M高音=12.08±2.98，M低音=10.92±3.59，F（1，68）=2.239，p>0.05]的主效應均不顯著，二者的交互作用也不顯著[F（1，68）=0.731，p>0.05]。由此可見，不同組別學習者的先前知識經驗差異并不顯著，后測的結果可以由實驗效果解釋。

3.2 情緒設計對學習效果影響的方差分析

結合表1、表3分析可知：在對近遷移成績的影響上，外部情緒誘發的主效應顯著，積極組的成績顯著高于中性組[M積極=38.33±6.76，M中性=34.86±7.41，F（1，68）=4.485，p<0.05]；內部情緒設計的主效應顯著，高音組的成績顯著高于低音組[M高音=38.33±5.73，M低音=34.86±8.23，F（1，68）=4.485，p<0.05]；交互作用不顯著[F（1，68）=0.352，p>0.05]。在對遠遷移成績的影響上，外部情緒誘發的主效應顯著，積極情緒組顯著高于中性情緒組[M積極=32.89±6.45，M中性=26.25±6.90，F（1，68）=19.528，p<0.01]；內部情緒設計的主效應顯著，高音組的成績顯著高于低音組[M高音=31.81±7.38，M低音=27.33±6.87，F（1，68）=8.862，p<0.05]；交互作用不顯著[F（1，68）=0.041，p>0.05]。

3.3 情緒設計對積極情緒、內部動機和認知負荷影響的方差分析

結合表1、表4分析可知，在對積極情緒的影響上，外部情緒誘發主效應顯著，積極情緒組的得分顯著高于中性情緒組[M積極=33.83±4.72，M中性=25.75±3.82，F（1，68）=64.983，p<0.001]；內部情緒設計主效應不顯著[M高音=29.86±5.62，M低音=29.72±6.22，F（1，68）=0.019，p>0.05]；二者的交互作用不顯著[F（1，68）=3.242，p>0.05）]。簡單效應分析結果表明：在高音條件下，積極組的得分顯著高于中性組[M高音+積極=33.00±5.13，M高音+中性=26.72±4.24，F（1，68）=354.694，p<0.001]；在低音條件下，積極組的得分顯著高于中性組[M積極+低音=34.66±4.24，M中性+低音=24.77±3.17，F（1，68）=880.111，p<0.001]。由此可見，外部情緒誘發有效調動了學生的積極情緒。

在對內部動機的影響上：外部情緒誘發的主效應不顯著[M積極=38.72±7.06，M中性=38.42±8.48，F（1，68）=0.027，p>0.05]；內部情緒設計的主效應不顯著[M高音=38.42±7.14，M中性=38.72±8.41，F（1，68）=0.027，p>0.05]；情緒設計與音調的交互作用不顯著[F（1，68）=0.187，p>0.05]。

在對總體認知負荷的影響上：外部情緒誘發主效應顯著，積極組得分低于中性組[M積極=39.64±5.71，M中性=43.36±6.10，F（1，68）=10.501，p>0.05]；內部情緒設計的主效應顯著，高音組得分低于低音組[M高音=38.14±5.89，M低音=44.86±4.36，F（1，68）=34.248，p<0.001]；二者交互作用不顯著[F（1，68）=0.599，p>0.05]。

進一步對3種類別的認知負荷進行分析，結果表明：內部情緒設計和外部情緒誘發對內部認知負荷和外部認知負荷都沒有影響，但是對相關認知負荷有影響；其中，外部情緒誘發主效應不顯著[M積極=26.56±4.63，M中性=27.86±4.69，F（1，68）=1.587，p>0.05]，內部情緒設計主效應顯著[M高音=25.53±4.72，M低音=28.89±4.03，F（1，68）=10.518，p<0.01]，但交互作用不顯著[F（1，68）=0.058，p>0.05]。

4 討論

4.1 情緒設計對在線學習效果的影響

本研究采用實驗法考察了情緒設計對大學生在線學習效果的影響，結果表明，無論外部情緒誘發或內部情緒設計都能夠對近遷移成績與遠遷移成績起到促進作用，假設1成立。該結果既驗證了已有研究結論的正確性，還將情緒設計從男聲拓展到了女聲，表明高頻的女聲和低頻的男生都有助于學生的學習。如果以這一研究發現指導在線教學設計，就是要鼓勵教師重視和加強外部情緒誘發或內部情緒管理，以提升自己的教學效果。例如：在外部情緒誘發上，可以在課前采用電影片段、圖片、舒緩音樂等方式誘發積極情緒；在內部情緒設計上，可采用暖色調、擬人化的圖形來進行多媒體課件制作，采用音調低沉的男聲或者音調較高的女生做課件旁白，加入卡通人代理協助解說等[10]。

4.2 情緒設計影響在線學習效果的原因分析

在積極情緒的提升上，研究結果表明外部情緒誘發有效地提升了學生的積極情緒，而內在情緒設計對學生積極情緒的提升沒有影響，這與已有的研究結果不一致。一般而言，情緒的測量包括效價和喚醒度兩個維度，本研究選取的積極情緒測量工具僅有效價的測量，沒有包含喚醒度的測量。在后續的交流中，很多學生表示高音女聲聽起來很舒服。由此推測，很可能高音女聲能提升被測的情緒喚醒度，但這個推論還需后續的研究來證明。從交互作用分析，外部情緒誘發和內部情緒設計的交互作用邊緣顯著，高音條件下積極組積極情緒的增長趨勢略高于低音條件，這表明兩種情緒設計協同作用會更有利于提升學生的積極情緒。該結果應用于在線教學設計，就是要鼓勵老師更多地將情緒元素融入到教學中，從而提升學生積極的學習情緒。

在對認識負荷的影響上，研究表明情緒設計對內部認知負荷和外部認知負荷沒有顯著影響，但顯著提高了相關認知負荷，假設2部分成立。從內部認知負荷和外部認知負荷的影響因素分析，前者是個人能力與任務要求之間的差距，后者的影響因素主要是學習材料編排、呈現的形式。本研究中，無論是任務難度還是學習材料的編排形式在不同的實驗組中都是一樣的，因此情緒誘發并未改變這兩個方面的認知負荷。而在對相關認知負荷的影響上，數據表明，外部情緒誘發和內在情緒設計都有效地提升了相關認知負荷。這表明，情緒設計能夠讓被試更為專心地學習，將自己的身心資源更多地投入到在線學習中。

在內在動機的影響上，結果表明情緒設計對內在動機沒有影響。這表明情緒誘發并未通過提升被試的動機進而促進學習，假設3不成立。內在動機是源于個體對學習任務本身的興趣，其取決于學習任務對被試是否新穎、有趣、有挑戰。本研究中，通過情緒誘發提升了學生的積極情緒，但積極情緒調動的可能只是學生的學習狀態，并沒有提升學生對學習內容的興趣；也可能是給予被試的情緒刺激程度還不夠，僅讓其聽不同音調的聲音可能不足以產生相應的內部動機。后續的研究可以考慮采用其他類別的內在情緒設計方式，繼續探討情緒誘發對在線學習內在動機的影響。

5 結論

（1）外部情緒誘發和內部情緒設計均能有效地提升學生的學習效果。具體表現為，積極的學習材料和高音女聲能夠促進學生的學習。

（2）情緒設計主要通過提升學生的相關認知負荷來促進學習。