在線學習資源交互性對學習成效的影響
——基于教學交互視角的元分析

任天毓，劉麗丹

（哈爾濱師范大學教育科學學院，黑龍江哈爾濱 150025)

0 引言

隨著數字網絡技術和教育信息化技術的發展，在線教育時空分離的特點為師生提供極大的便利條件，在線學習已經成為主要的學習方式之一[1]。同時隨著國家“三通兩平臺”工程的推進等社會現實背景，學習資源在在線學習中逐漸具有更重要的地位[2]。交互具有由信息交流而引發的相互作用的本質，學習資源交互性設計對促進學習者個性化的學習具有巨大的潛力[3]。

然而學習資源交互性對學習者學習成效的影響如何目前還沒有學界上的共識。因此本研究旨在探究其影響效果，并進一步對比學習者的學段、學科領域、學習資源交互性類型等對學習成效的影響差異，為教育工作者的開發與設計學習資源交互性提供一定的借鑒意義。

1 文獻綜述

1.1 學習資源交互性的概念研究

國內關于學習資源交互性的研究最早有陳麗學者相關闡述。陳麗提出遠程教育中的學習資源交互性是指學習資源能夠引起與學生相互作用的某一個或一些品質[4]。劉清堂認為交互在學習過程中十分重要，特別是學生與學習資源之間的交互，它是各類教學交互中的基礎[5]。

關于學習資源交互性的國外研究可以從教學交互相關研究，即從學習者與學習資源的交互行為找到界定[6]。Hillman 等學者從多媒體交互活動的特殊性的方面將教學交互擴充為四個分類，即學習者-教師交互，學習者-學習者交互，學習者-內容交互和學習者-界面交互[7]。Reichert 和Hartmann 認為在線環境下的教學交互又可以歸納為人際交互與人機交互，其中人機交互是指學習者直接與媒體的相互作用,主要包括學習者與媒體界面的交互和學習者與課程資源的交互[8]。因此本研究中的學習資源交互性在上述研究中屬于人機交互范疇，被界定為學習者通過與學習內容或學習界面進行交互的智力過程，在過程中可以全面地控制學習資源，從而改變學習者的理解或認知結構。

1.2 學習資源交互性的影響研究

對于在線學習中學習資源交互性對學習成效的影響如何，學界中得出不同的實證研究結論，國外研究中目前主要有以下三種觀點。

第一種觀點認為，學習資源交互性對學生的學習成效具有正向影響。例如Razis 等人(2018)的研究表明，使用交互式視頻完成任務的學習者的總體成績比對照組要高，同時研究結果還強調交互式視頻除了提升學習成績外還在保留信息記憶方面發揮了重要作用[9]。Palaigeorgiou 等人(2019) 的研究結果揭示了交互式視頻和平板電腦的學習資源，能夠幫助學生實現高水平的自我控制，更好地管理自己的學習進度[10]。第二種觀點認為，學習資源交互性能夠部分提升學習者的學習成效。例如，Huang Y M 等人(2012)的研究結果表明，交互式電子書系統可以通過學習過程跟蹤日志為學習者提供幫助，從而為小學生提供個性化學習體驗，然而結論顯示其對于學生的閱讀準確性沒有明顯作用[11]。第三種研究結果表明學習資源交互性對學習成效產生負面影響。例如，Cathy等人(2018)的實驗得出結論，在單元期末考試中使用傳統電子教材的學生反而比使用交互式電子書的學生有更高的學習成績[12]。

1.3 問題提出

綜上所述，在線學習中學習資源交互性對于學習者的學習成效有沒有顯著影響以及效果如何，學術界的結論迥然不同。研究認為良好的學習成效可能與多種因素有關，如學習資源類型、學習者學段、學科領域等。因此本文對檢索主題為學習資源交互性與學習成效的影響關系的英文實證研究進行元分析，以探索以下問題：1)在線資源交互性對學習成效的整體影響效果如何，對不同類型學習成效是否有差異性及具體影響效果如何？2)不同類型在線學習資源交互性對學習成效影響是否有差異性及具體影響效果如何？3)學習資源交互性應用在不同學段、學科領域對學習成效影響是否有差異性及具體影響如何？

2 研究設計

本研究按照元分析方法流程，對納入研究范圍的包含53項效應量的29篇實證研究文章進行編碼與合并計算,以及對其敏感性、發表偏倚、主效應和調節效應等進行分析，嚴格遵循庫伯的元分析步驟進行分析[13]。

2.1 文獻檢索與遴選

文獻檢索分兩輪進行。第一輪是在Web of Science數據庫中進行大范圍檢索。其中，在線學習搜索關鍵詞包括“online learning”“e-learning”“distance education”“web-based learning”，交互關鍵詞包括“interactive”“interaction”。文獻發表時間限定為2011 年1月～2021年12月，語種為“English”。第二輪進行引文回溯法。本研究在剔除重復文獻后得到2186 篇文獻；初步篩選文章題目、摘要后獲得726篇文獻；初讀樣本全文，最后篩選文章得到29篇文獻。文獻遴選標準如下：1)研究主題為在線學習資源交互性對學生學習成效的影響關系；2)研究方法為隨機對照實驗或準實驗研究；3)研究數據應包含平均值、標準差、樣本量、P 值等，以便計算出實驗效應值。最終獲得29 篇有效實證文章，效應值數量為53（部分研究包括多個效應值）。

2.2 特征值編碼

文獻選擇的主要編碼元素為學習者學段、學科領域、學習成效類型、學習資源類型。學段編碼包括小學、中學、大學（包括本科生、研究生、專科生）、成人（包括教師等）四類。學科領域編碼為自然科學、社會科學、人文科學、其他學科四類。學習成效劃分為認知活動、元認知活動和情感活動三類。學習資源類型編碼參考已有研究，如學生與內容的交互包含的多種教學工具類別[14],以及教學交互領域中人機交互/人與信息交互編碼體系[15]，最終編碼為交互式教材（包括電子書、PPT 資料等）、交互式視頻或軟件、交互式網站（包括網站或系統平臺）、交互式多媒體工具（包括交互式白板、AR 輔助教學工具等）四個類別。（見表1)。

表1 編碼體系

2.3 數據處理

本研究通過分析計算相關文獻的樣本量、平均值及標準差等參數，以標準化平均差(SMD)作為效應值，表示學習資源交互性對學習成效的影響效果。比較并分析多個相同主題的最終結果，表征調節變量對學習成效的影響。數據分析工具為Comprehensive Meta Analysis 3.2(CMA)。

3 研究結果

3.1 發表偏倚檢驗及異質性檢驗

本研究采用漏斗圖和失安全系數來研究53 項樣本是否具有發表偏倚。首先得到如下漏斗圖（見圖1)。大部分效應值分布于漏斗圖的上部有效區域，且相對均勻地分布在漏斗圖的中線的兩側，初步判斷納入的53項元分析樣本科學有效，出現發表偏倚的可能性較小。從失安全系數(Classic fail-safe N)來看，其值為4929，遠遠大于“5n+10”，說明本研究存在發表偏倚的可能性較小，可進入下一步分析。

圖1 發表偏倚檢測漏斗圖

本研究采取I2統計量方法判斷樣本的異質性程度，研究結果為Q 值為307.786(P＜0.001)，I2=83.105%（見表2)，表明本研究的異質性較高，因而采用隨機效應模型以消除樣本的異質性。

表2 整體效應檢驗結果

3.2 主效應檢驗

學習資源交互性對學習成效的影響從總體效應和不同類別學習成效兩方面進行考察。學習資源交互性對學習成效影響的整體效應結果顯示，53項實驗研究的合并效應值SMD為0.638(P＜0.05)，達到顯著水平。說明整體而言，學習資源交互性能夠顯著影響學生的學習成效。

學習資源交互性對不同類別學習成效的影響見表3。認知活動、元認知活動、情感活動的效應值分別為0.524、0.655、0.934(0.5＜SMD≤1)，表明學習資源交互性對三種學習成效均有顯著正向影響，且影響效果遞增。異質性檢驗結果P＝0.160＞0.05，表明學習資源交互性對不同類別學習成效的影響沒有顯著差異。

表3 學習成效效應檢驗結果

3.3 調節效應檢驗

1)學段的調節效應

學段對學習成效的調節作用具有顯著性差異，如表4所示，異質性檢驗結果P=0.018＜0.05。不同學段的效應值排序為成人(SMD=1.472)＞小學(SMD=0.730)＞大學(SMD=0.660)＞中學(SMD=0.286)。說明除在中學學段應用學習資源交互性教學具有中等影響效果(0.2＜SMD≤0.5) 之外，在小學、大學階段均具有顯著效果(0.5＜SMD≤1)，且在成人階段具有極其顯著影響效果(1＜SMD)。

表4 學習者學段調節效應檢驗結果

2)學科領域的調節效應

學科領域對學習成效的調節作用沒有顯著性差異，如表5 所示，異質性檢驗結果P=0.089＞0.05。不同學科應用學習資源交互性教學的效應值排序為自然科學(SMD=0.735)＞人文科學(SMD=0.644)＞其他學科(SMD=0.423)＞社會科學(SMD=0.026)。表明學習資源交互性應用在自然科學、人文科學學科對學習成效具有顯著正向效果(0.5＜SMD≤1)，應用在其他學科具有中等正向影響，應用對社會科學影響效果較小(0＜SMD≤0.2)。

表5 學科領域調節效應檢驗結果

3)學習資源類型的調節效應

學習資源類型對學習成效的調節作用沒有顯著性差異，如表6所示，異質性檢驗結果P=0.162＞0.05。交互式教材、交互式視頻或軟件、交互式多媒體工具效應值分別為0.603、0.742、0.855(0.5＜SMD≤1)，說明三種學習資源對學習成效均具有顯著影響效果，而且其中交互式多媒體工具對學習成效影響效果更加明顯。交互式網站效應值為0.443(0.2＜SMD≤0.5)，表明對學習成效具有中等影響效果。

表6 學習資源類型調節效應檢驗結果

4 結論與啟示

元分析結果表明，在線學習資源交互設計能整體提高學生的學習成效，對不同類型學習成效的影響不具有差異性。學段類型在學習資源交互性對學習成效影響中的調節作用具有顯著性差異。學習資源類型、學科領域在學習資源交互性對學習成效的影響中調節作用不具有顯著性差異。

4.1 學習資源交互性與學習成效的關系

總體來看,學習資源交互性對學生學習成效的影響具有顯著促進作用。對于認知活動、元認知活動、情感活動三種學習成效均具有顯著正向影響效果。結果顯示學習資源交互性對于記憶、理解等認知活動水平，以及自我調節學習策略等元認知活動水平具有顯著正向促進作用。驗證了學習資源交互性可以提高教學和學習成果的質量相關研究[16]。且對于情感活動水平的影響最大，分析原因可能是學習資源交互性為學生提供了積極參與學習的機會以及通過深度互動提高學習過程中的沉浸感，從而提高學生學習動機、學習滿意度等學習情緒體驗。

4.2 調節變量分析

就學段而言，研究發現學習資源交互性對小學、大學和成人學段的學習成效具有顯著正向促進作用，對中學生具有中等程度的促進效果。這可能是由于小學生、大學生及成人學習者升學壓力相對較小或不具有升學壓力，應用學習資源交互性教學能產生更好的學習成效。基于元分析結果，在線學習資源交互設計應充分利用學段的調節作用提升學習績效。就學科而言，研究發現自然科學、人文科學學科應用學習資源交互性教學對學習者學習成效具有顯著正向影響，應用于其他學科具有中等程度影響效果，應用于社會科學學科影響效果較小。在線學習資源交互設計需要根據學習科目類型等條件調整設計策略，以引導和促進學習者進行個性化的學習。就在線學習資源類型而言，研究發現交互式教材、交互式視頻或軟件、交互式多媒體工具對學習成效具有顯著正向促進作用，交互式網站對于學習成效具有中等程度影響效果，總體說明學習資源交互性的設計及應用方法等方面具有較大的研究價值。分析原因可能是交互式功能促使學生保持注意力等認知參與，促進學生使用自我調節等元認知活動策略。特別是當學習內容是通過視頻在在線環境中傳遞時，學生必須保持視覺持續參與才能從教學中受益[17]。而當學習內容通過AR等交互式多媒體工具傳播時，能夠提升學習者專注時間、行為模式等學習效果[18]。

4.3 學習資源交互性設計優化建議

將在線學習資源簡單地增加交互功能或者交互工具可能并不會產生有效效果。因為已有研究表明交互性不會自動產生理解，在線學習資源中如果出現過多的內容、圖像、圖片、動畫或視聽效果需要學生處理，會分散學生的注意力造成認知負荷[19]。因此需要將交互性合理融入在線學習資源，激勵學生參與學習過程。其次設計在線學習資源交互性時，需要給學生有意義的反饋，如根據學習者的學習過程中產生的學習疑點能夠提供相關知識擴充等交互功能。總體而言，學習資源交互性設計優化需要根據學生的需求提供個性化操作功能，并向教師反饋學生的學習過程，從而更好地幫助學生實現自主學習和個性化學習的目標。