想象策略能促進(jìn)多媒體的學(xué)習(xí)么？元分析的視角*

楊九民 章 儀 楊榮華 皮忠玲

(1 華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部, 武漢 430079) (2 北京師范大學(xué)未來教育學(xué)院, 廣東 珠海 519087)(3 陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710062)

1 引言

想象策略(Learning by Imagining)也被稱為心理 練 習(xí)(Mental Practice) 、 心 理 模 擬(Mental Simulation)或者是心理預(yù)演(Mental Rehearsing)(Clark, 1960)。想象策略早期被廣泛應(yīng)用在感知運(yùn)動(dòng)技能的訓(xùn)練中(Sackett, 1934), 例如要求學(xué)習(xí)者在腦海中完成有關(guān)運(yùn)動(dòng)的意象聯(lián)想, 如想象自己在羽毛球場是如何順利地發(fā)球與揮拍。多項(xiàng)元分析表明想象策略對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有積極的影響, 即使用了想象策略的學(xué)習(xí)者比沒有使用想象策略的學(xué)習(xí)者能夠更好地掌握相關(guān)運(yùn)動(dòng)技能, 并且這種好處隨著想象策略使用時(shí)長的增加而增加(Toth et al., 2020; van Meer & Theunissen, 2009)。此后, 想象策略的應(yīng)用慢慢轉(zhuǎn)向認(rèn)知領(lǐng)域, 如多媒體學(xué)習(xí)。在多媒體學(xué)習(xí)中, 多模態(tài)的信息會同時(shí)呈現(xiàn),學(xué)習(xí)者需要整合視覺和言語信息, 而想象策略能夠很好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者將視覺和言語信息進(jìn)行整合,因此研究者開始關(guān)注想象策略在認(rèn)知層面是否同樣具有積極影響。

與感知運(yùn)動(dòng)技能訓(xùn)練領(lǐng)域的研究結(jié)果相似,想象策略的有效性在多媒體學(xué)習(xí)領(lǐng)域也得到了諸多實(shí)證研究的支持(de Koning et al., 2020a, 2020b;Leopold & Mayer, 2015; Tindall-Ford & Sweller,2006)。例如, Leahy 和Sweller (2004)在有關(guān)等高線地圖學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 想象策略組的學(xué)習(xí)成績顯著高于重復(fù)學(xué)習(xí)組(即控制組)。雖然該研究的結(jié)果支持了想象策略對學(xué)習(xí)成績的積極作用, 但也有研究得出了不同的結(jié)論(Cheng & Beal, 2020;Cooper et al., 2001; Lin et al., 2017)。例如, Cooper等人(2001, 實(shí)驗(yàn)3)在有關(guān)計(jì)算機(jī)電子表格應(yīng)用的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn), 對比于學(xué)習(xí)組(即, 學(xué)習(xí)者被告知“請嘗試?yán)斫夂陀洃泴W(xué)習(xí)內(nèi)容”), 使用了想象策略的學(xué)習(xí)者在遷移測試上表現(xiàn)更差。由此可見, 關(guān)于想象策略對多媒體學(xué)習(xí)的影響的研究結(jié)論好壞參半, 這可能是由不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的操作方式、不同的學(xué)習(xí)材料設(shè)計(jì)或者被試的個(gè)體差異等造成的。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 多媒體學(xué)習(xí)中的想象策略

多媒體學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者通過對學(xué)習(xí)內(nèi)容的信息進(jìn)行選擇、組織和整合, 完成對語詞和畫面知識的建構(gòu)(Mayer, 2014)。想象策略是一種要求學(xué)習(xí)者在腦海中建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容的生成性學(xué)習(xí)策略(Fiorella & Mayer, 2016)。在這個(gè)過程當(dāng)中, 學(xué)習(xí)者需要確定應(yīng)當(dāng)選擇哪些信息以組成意象以及如何將這些信息組織和整合起來以呈現(xiàn)信息的結(jié)構(gòu)和關(guān)系, 形成有意義的圖式。比如, 當(dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有關(guān)“人類肝臟系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制”的材料時(shí), 他們需要想象肝臟系統(tǒng)的圖像或者肝臟系統(tǒng)運(yùn)行的流程。相比于其他生成性學(xué)習(xí)策略, 想象策略更為常見, 因?yàn)槿藗兤毡檎J(rèn)為, 在將信息外化之前,我們需要先在腦海中對知識進(jìn)行內(nèi)化。故很多研究者認(rèn)為, 無論是自我解釋策略(Self-explaining Strategy)還是繪畫策略(Learning by Drawing)都包括了想象策略, 因?yàn)樵诮o自己解釋或生成繪畫前,學(xué)習(xí)者需要提前在腦海中對信息進(jìn)行想象和建構(gòu)(Chi et al., 1989)。

2.2 多媒體學(xué)習(xí)領(lǐng)域想象策略的理論解釋

想象策略對多媒體學(xué)習(xí)的積極影響受到了生成性學(xué)習(xí)理論的支持。 生成性學(xué)習(xí)理論(Generative Learning Theory)認(rèn)為只有學(xué)習(xí)者主動(dòng)參與到認(rèn)知加工中, 選擇相關(guān)的信息, 將其組織成為一個(gè)有邏輯的表征, 并把這些知識整合到長期記憶中, 學(xué)習(xí)者才能夠獲得有意義的學(xué)習(xí)(Fiorella & Mayer, 2016)。想象策略恰好能夠滿足以上三點(diǎn), 在進(jìn)行想象策略的活動(dòng)時(shí), 一需要選擇相關(guān)的信息以構(gòu)成想象的要素, 二通過對要素進(jìn)行聯(lián)系、組合等構(gòu)成相應(yīng)圖像, 三將這些圖像與先前知識經(jīng)驗(yàn)結(jié)合, 最終形成圖式。

從生成性學(xué)習(xí)理論的角度來看, 想象策略還有如下幾個(gè)好處：第一, 想象策略不需要依賴于其他技能, 如繪圖技能、動(dòng)手操作技能等, 因此想象策略更容易實(shí)施和被學(xué)習(xí)者所接受(Fiorella &Zhang, 2018); 第二, 因?yàn)橄胂蟛呗圆恍枰饣?因此學(xué)習(xí)者能夠更加關(guān)注學(xué)習(xí)本身。但也因此,想象策略也存在著如下缺點(diǎn)：第一, 對比于其他可以外化的策略, 想象策略要求學(xué)習(xí)者具有更高的動(dòng)機(jī), 因?yàn)閷W(xué)習(xí)者是否使用了想象策略依賴學(xué)習(xí)者的自我監(jiān)控; 第二, 想象策略的結(jié)果是無法外化的, 學(xué)習(xí)者將所有需要加工的信息存儲在認(rèn)知容量中, 一旦信息累加超過認(rèn)知容量, 將出現(xiàn)認(rèn)知超載(Cromley et al., 2020)。

為此, 認(rèn)知負(fù)荷理論(Cognitive Load Theory)認(rèn)為, 想象策略只有在學(xué)習(xí)者具備了一定知識基礎(chǔ)后才能發(fā)揮積極作用, 否則是無效的(Sweller,2012)。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為當(dāng)學(xué)習(xí)者被要求想象一個(gè)概念或者流程時(shí), 與之有關(guān)的要素需要先被加工到認(rèn)知容量中, 因其不可外化, 故所有的要素在被加工結(jié)束之前都將存儲在認(rèn)知容量中, 此時(shí)若無明確的教學(xué)指導(dǎo)幫助學(xué)生擇取合適要素, 這些要素將很快占盡認(rèn)知資源, 從而導(dǎo)致認(rèn)知容量超載。Bandura (1977)提出, 如果給學(xué)習(xí)者提供較少或者不提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)時(shí), 想象策略將對學(xué)習(xí)不再有積極的影響。

值得一提的是, 盡管生成性學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知負(fù)荷理論對想象策略如何影響學(xué)習(xí)持有不同的觀點(diǎn), 但這兩種理論并不存在沖突, 而是互補(bǔ)地揭示了想象策略對學(xué)習(xí)的影響過程(具體見圖1)。從生成性學(xué)習(xí)理論的角度出發(fā), 想象策略可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者對信息的選擇、組織和整合過程, 當(dāng)這個(gè)過程沒有超過學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷容量時(shí), 想象策略將促進(jìn)學(xué)習(xí); 而當(dāng)這個(gè)過程導(dǎo)致了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工超載時(shí), 想象策略將無法促進(jìn)學(xué)習(xí), 反而可能阻礙學(xué)習(xí)。這也就間接表明了想象策略的使用存在著邊界條件, 即在不增加或者減少認(rèn)知負(fù)荷的情況下, 盡量促進(jìn)高質(zhì)量生成性內(nèi)容的產(chǎn)生。

圖1 基于認(rèn)知負(fù)荷理論和生成性學(xué)習(xí)理論的想象策略學(xué)習(xí)加工過程及調(diào)節(jié)變量的影響

2.3 想象策略對學(xué)習(xí)影響的實(shí)證探索

基于以上兩種理論, 目前有關(guān)想象策略的實(shí)證研究主要呈現(xiàn)了兩種不同的觀點(diǎn)：一種是基于生成性學(xué)習(xí)理論的角度, 認(rèn)為想象策略對學(xué)習(xí)有積極的影響, 研究者們通過準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法證實(shí), 學(xué)習(xí)者可以通過運(yùn)用想象策略, 從而積極主動(dòng)地選擇、組織和整合學(xué)習(xí)材料, 最終提升了保持、理解和遷移成績(de Koning et al., 2020b; Leopold &Mayer, 2015; Leopold et al., 2019; Schmidgall et al.,2019), 并且由于想象策略不需要外化, 因此可以節(jié)省學(xué)習(xí)時(shí)間(Cheng & Beal, 2020); 另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為想象策略對學(xué)習(xí)無顯著影響甚至?xí)a(chǎn)生負(fù)面影響, 這種觀點(diǎn)從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度出發(fā)。該理論認(rèn)為, 如果使用想象策略時(shí), 學(xué)習(xí)者沒有能力完成想象策略要求生成的內(nèi)容, 或者由于認(rèn)知容量有限且無法外顯化的學(xué)習(xí)內(nèi)容持續(xù)占據(jù)工作記憶容量, 從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷超載, 這樣就會導(dǎo)致相比于被動(dòng)學(xué)習(xí)組或者是其他學(xué)習(xí)策略組, 想象策略將不會促進(jìn)學(xué)習(xí), 甚至還可能阻礙學(xué)習(xí), 這一觀點(diǎn)亦有實(shí)證研究證實(shí)(Cheng &Beal, 2020; Cooper et al., 2001; Lin et al., 2017)。

關(guān)于想象策略對學(xué)習(xí)的影響結(jié)果不一致的可能原因之一是, 不同研究對想象策略的操縱方式不同, 從而影響了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷和生成性學(xué)習(xí)過程。目前, 有關(guān)研究對想象策略的操縱方式主要有：學(xué)習(xí)材料是否可見、想象策略使用的時(shí)機(jī)等。學(xué)習(xí)材料的可見性是指學(xué)習(xí)者在使用策略時(shí)是否被允許查看學(xué)習(xí)材料, 這通常被認(rèn)為會影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷, 例如Sibley 等人(2022)在有關(guān)解釋策略的研究中發(fā)現(xiàn), 相比于允許學(xué)習(xí)者查看學(xué)習(xí)材料, 不被允許查看學(xué)習(xí)材料會導(dǎo)致學(xué)習(xí)者報(bào)告更高的認(rèn)知負(fù)荷并取得更低的學(xué)習(xí)成績。從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度來看, 當(dāng)學(xué)習(xí)者不被允許查看學(xué)習(xí)材料時(shí), 他們通常需要先花費(fèi)認(rèn)知資源對學(xué)習(xí)材料內(nèi)容進(jìn)行檢索和回憶, 這需要占據(jù)額外的認(rèn)知資源。Lin 等人(2017)要求學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)完“人的心血管系統(tǒng)”后, 在不得閱讀材料的情況下兩分鐘內(nèi)對已經(jīng)學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行想象, 最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)控制組和想象組的學(xué)習(xí)者在理解成績上沒有顯著差異; 而Tindal-Ford 和Sweller (2006)則要求學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)“頻率分布”內(nèi)容時(shí)進(jìn)行想象,在想象過程中如果遇到問題可以隨時(shí)查看學(xué)習(xí)材料, 他們發(fā)現(xiàn), 相比于控制組, 使用想象策略的學(xué)習(xí)者取得了更高的遷移成績。由此可見, 是否允許學(xué)習(xí)者在想象過程中查看學(xué)習(xí)材料, 可能會調(diào)節(jié)想象策略的有效性。遺憾的是, 目前尚無相關(guān)研究探討材料是否可見對想象策略的調(diào)節(jié)影響。

使用時(shí)機(jī)是指策略是被要求在學(xué)習(xí)過程中使用還是在學(xué)習(xí)結(jié)束后使用, 這將影響策略對認(rèn)知加工過程的影響, 例如, Lachner 等人(2020)發(fā)現(xiàn)相比于在學(xué)習(xí)結(jié)束后使用解釋策略, 當(dāng)要求學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中使用時(shí), 學(xué)習(xí)者會更多地關(guān)注自己當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀態(tài), 產(chǎn)生更多與元認(rèn)知相關(guān)的解釋內(nèi)容(例如, 哪些內(nèi)容理解了、哪些內(nèi)容沒有理解)。根據(jù)生成性學(xué)習(xí)理論, 在學(xué)習(xí)過程中使用想象策略可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知監(jiān)控進(jìn)而影響認(rèn)知加工, 即激發(fā)學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知, 促進(jìn)他們對信息的選擇、組織和整合; 而當(dāng)想象策略發(fā)生在學(xué)習(xí)過程后, 要求學(xué)習(xí)者進(jìn)行想象更像要求他們對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行回憶。例如, Cheng 和Beal (2020)認(rèn)為Lin 等人(2017)研究中在學(xué)習(xí)結(jié)束之后使用的想象策略更像是一種檢索提示, 即讓學(xué)習(xí)者回憶所學(xué)信息, 而非鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容的生成和監(jiān)控, 因?yàn)楫?dāng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)完大段的內(nèi)容之后,他們很可能沒有額外的認(rèn)知資源來組織和整合學(xué)習(xí)內(nèi)容。為此, Cheng 和Beal (2020)改進(jìn)了Lin 等人(2017)使用想象策略的時(shí)機(jī), 將想象策略應(yīng)用在學(xué)習(xí)過程中, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)學(xué)習(xí)者的空間認(rèn)知能力較高時(shí), 想象策略組的學(xué)習(xí)者比被動(dòng)觀看圖片組的學(xué)習(xí)者取得了更高的遷移成績。因此, 想象策略的使用時(shí)機(jī)很可能調(diào)節(jié)了想象策略對學(xué)習(xí)的有效性。

此外, 學(xué)習(xí)者個(gè)體差異也被認(rèn)為是調(diào)節(jié)想象策略有效性的另外一個(gè)重要因素(Dunlosky et al.,2013; Leopold, 2022)。例如, Dunlosky 等人(2013)綜述了20 世紀(jì)發(fā)表的有關(guān)想象策略的多篇文章,發(fā)現(xiàn)想象策略對于小學(xué)四、五年級的學(xué)習(xí)者有顯著的積極影響, 而對于大學(xué)生并沒有顯著的積極影響。Leopold (2022)則通過元分析綜述進(jìn)一步證實(shí)了想象策略對于兒童和成年人的影響略有不同,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)想象策略對兒童正面影響的效應(yīng)量(g保持= 0.85;g理解= 0.75)略大于對成人的正面影響(g保持= 0.66;g理解= 0.53)。但由于該研究更加關(guān)注在不同知識類型中想象策略的影響, 因此進(jìn)入每種知識類型對比的研究數(shù)量較少, 故無法進(jìn)行成人和兒童直接對比。因此, 想象策略是否對不同群體的學(xué)習(xí)具有顯著差異, 尚不得而知。此外, 我們還能從生成性學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知負(fù)荷理論的角度來解釋, 不同學(xué)習(xí)者群體(成人vs.兒童)在認(rèn)知加工過程、認(rèn)知資源應(yīng)用和策略習(xí)得是存在差異的, 相比于成人, 兒童的認(rèn)知正處于發(fā)展過程中, 想象力豐富, 想象策略是一種有趣且自然的學(xué)習(xí)方式, 兒童更多地被訓(xùn)練使用想象策略(Leopold, 2022), 因此, 相比于其他學(xué)習(xí)策略(如總結(jié)策略), 他們對想象策略更為熟悉; 而成年人則更傾向于使用文字或者語言表達(dá), 因此他們可能更熟悉總結(jié)策略等其他學(xué)習(xí)策略, 而對于想象策略的使用更少, 故當(dāng)要求他們使用想象策略時(shí),他們的動(dòng)機(jī)較弱, 也很可能產(chǎn)生與原有學(xué)習(xí)習(xí)慣不適應(yīng)的情況。

總之, 從理論或是實(shí)證研究的角度來看, 想象策略對多媒體學(xué)習(xí)究竟是否有效, 其結(jié)果應(yīng)當(dāng)受到多種因素的調(diào)節(jié)(見圖1)。元分析作為一種能夠?qū)⒕哂邢嗤芯磕康那蚁嗷オ?dú)立的多個(gè)研究結(jié)果進(jìn)行綜合評價(jià)和定量分析的研究方法, 能夠從整體的層面為研究者提供結(jié)論。鑒于此, 本研究試圖通過元分析的方法回答以下問題：

(1)與不使用想象策略相比, 想象策略是否能夠顯著提升學(xué)習(xí)者的保持、理解和遷移成績、減少學(xué)習(xí)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷？

(2)想象策略對學(xué)習(xí)的影響是否受到學(xué)習(xí)材料的可見性、策略使用時(shí)機(jī)和學(xué)習(xí)者的個(gè)體特征調(diào)節(jié)？

3 研究方法

3.1 文獻(xiàn)檢索與篩選

為了盡可能全面地搜索到多媒體學(xué)習(xí)中有關(guān)想象策略的文章, 本文分別在Springer、ERIC、Science Direct、Web of Science、Google Scholar等英文數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)(CNKI)、維普、萬方數(shù)據(jù)庫等中文數(shù)據(jù)庫展開了搜索。檢索關(guān)鍵詞的選取主要基于以往有關(guān)多媒體學(xué)習(xí)中的想象策略標(biāo)題、摘要和關(guān)鍵詞, 英文關(guān)鍵詞有“Learning by Imagining” “Mental Imagery” “Imagination” “Imagery”“Generative learning strategy”, 中文關(guān)鍵詞有“想象策略” “學(xué)習(xí)策略”。由于多媒體學(xué)習(xí)中的想象策略最早于Cooper 等人(2001)的研究中展開, 因此檢索文獻(xiàn)從2001 年開始, 時(shí)間跨度為2001 年1月到2021 年1 月, 也就是近20 年。文章主要是對比想象策略與非想象策略(閱讀、重復(fù)學(xué)習(xí)、繪畫、自解釋等)的差異, 因變量包括學(xué)習(xí)成績(保持、理解和遷移)、學(xué)習(xí)時(shí)間、認(rèn)知負(fù)荷。對于想象策略的界定, 考慮到想象策略無法外顯化, 其通常容易被包含在其他策略(如繪圖策略)中, 但本研究只關(guān)注想象策略的內(nèi)隱思維活動(dòng), 因此如有外化行為, 例如出現(xiàn)了外化的繪圖或者口頭表達(dá)等, 則此類不被編碼到想象策略中。此外, 如研究非實(shí)證研究, 或者不包含以上三種類型的因變量, 或沒有可以納入元分析的數(shù)據(jù)(如樣本量、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等)則均被排除在外。由于部分實(shí)驗(yàn)包含多種非想象策略的條件, 為避免單個(gè)實(shí)驗(yàn)生成過多效應(yīng)量而占用權(quán)重, 從而導(dǎo)致結(jié)果偏差, 研究對非想象策略的多個(gè)組進(jìn)行了合并處理后再進(jìn)行元分析。因此, 20 篇文獻(xiàn)被納入分析, 共65 個(gè)效應(yīng)量(圖2)。分析軟件采用CMA 3.0。本研究采用的效應(yīng)值為Hedges’sg, 因?yàn)樵撝悼梢詫ζ钸M(jìn)行矯正(Borenstein et al., 2009)?？紤]到研究的推廣性, 本研究中的效果量分析采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行。此外, 本研究通過I2,p值和Q值考察研究結(jié)果的異質(zhì)性(也可稱之為同質(zhì)性檢驗(yàn)), 如果Q值顯著表示拒絕接受研究同質(zhì)性的零假設(shè), 即多個(gè)研究間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異, 研究結(jié)果不一致(Borenstein et al., 2021)。若出現(xiàn)了異質(zhì)性則表示可能存在調(diào)節(jié)變量導(dǎo)致研究結(jié)果出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異。

圖2 文獻(xiàn)檢索與篩選流程

3.2 文獻(xiàn)編碼

綜合以往的研究發(fā)現(xiàn), 研究者們主要從三個(gè)方面來考察想象策略對學(xué)習(xí)效果的影響, 分別是：學(xué)習(xí)成績(保持、理解和遷移), 花費(fèi)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷。在調(diào)節(jié)變量上, 本研究編碼：學(xué)習(xí)材料是否可見、想象策略的使用時(shí)機(jī)和被試群體。其中在學(xué)習(xí)材料是否可見上, 由于存在部分研究沒有明確說明, 因此被編碼為“未明確”。本文盡可能地統(tǒng)計(jì)了相關(guān)實(shí)證研究的效應(yīng)量, 并計(jì)算出效應(yīng)量(Effect Size)。具體編碼見表1。

表1 納入想象策略元分析的文獻(xiàn)及基本信息

續(xù)表

4 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

4.1 發(fā)表偏差檢驗(yàn)

為保證元分析結(jié)果的科學(xué)和準(zhǔn)確性, 本研究在進(jìn)行所有分析之前首先進(jìn)行了發(fā)表偏差檢驗(yàn)。首先, 漏斗圖結(jié)果顯示, 有關(guān)想象的研究文獻(xiàn)效應(yīng)值較為對稱地分布在總效應(yīng)值左右兩側(cè), 初步證明無顯著的發(fā)表偏差。其次研究采用采用失安全系數(shù)(Rosenthal’s Nfs)檢驗(yàn)發(fā)表偏差, 失安全系數(shù)為704, 大于335 (5×65+10), 再次證明無顯著的發(fā)表偏差。最后, Egger’s 檢驗(yàn)結(jié)果顯示：t=1.78 < 1.96,p= 0.080 > 0.05, 進(jìn)一步證明不存在發(fā)表偏差, 基于此研究樣本得到的結(jié)果是科學(xué)和準(zhǔn)確的。

4.2 與不使用想象策略相比, 想象策略是否能夠顯著提升學(xué)習(xí)者的保持、理解和遷移, 減少學(xué)習(xí)時(shí)間并降低認(rèn)知負(fù)荷

保持測驗(yàn)通常是考察學(xué)習(xí)者對知識的記憶程度。大部分研究表明想象策略有助于學(xué)習(xí)者對知識的記憶(de Koning et al., 2020a, 2020b; Huang &Mayer, 2019; Leopold & Mayer, 2015; Leopold et al., 2019; Schmidgall et al., 2019)。例如de Koning等人(2020a)在電路學(xué)習(xí)材料中檢驗(yàn)想象策略(Mental Strategy, 即要求學(xué)習(xí)者想象開關(guān)在電路中的影響)的效果, 發(fā)現(xiàn)對比于物理策略(Physical Strategy, 即可以將開關(guān)名稱拖拽到電路中)組, 無論是分散還是整合設(shè)計(jì)的材料, 使用想象策略組的學(xué)習(xí)者能夠回憶更多的電路中開關(guān)和排列的知識。但是, 另外一些研究結(jié)果沒有支持想象策略在保持測驗(yàn)上的積極效果。例如, Cheng 和Beal等人(2020)在人體呼吸系統(tǒng)材料中檢驗(yàn)想象策略的效果, 發(fā)現(xiàn)對比于使用繪畫或觀看含有圖片材料的組, 使用想象策略組的學(xué)習(xí)者在保持測驗(yàn)的表現(xiàn)上沒有顯著差異, 高空間能力的學(xué)習(xí)者記憶的學(xué)習(xí)內(nèi)容反而顯著少于控制組。本文計(jì)算得出,想象策略在保持測驗(yàn)上產(chǎn)生的效應(yīng)量中值為g=0.40 (p< 0.001)。

理解測驗(yàn)是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料中重要概念的理解效果(Schmeck et al., 2014)。一些研究發(fā)現(xiàn), 想象策略能夠使學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生較深層次的理解(de Koning et al., 2020a, 2020b)。例如,de Koning 等人(2020b)發(fā)現(xiàn), 無論學(xué)習(xí)材料是分散還是整合在一起的, 接受想象策略組的學(xué)習(xí)者都比接受物理策略組的學(xué)習(xí)者在理解電路的開關(guān)邏輯上表現(xiàn)得更好。然而也有研究發(fā)現(xiàn), 想象策略并不能使學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生更深的理解,例如Lin 等人(2017)發(fā)現(xiàn), 在學(xué)習(xí)有關(guān)于心臟是如何運(yùn)動(dòng)的文本材料時(shí), 采用想象策略的學(xué)習(xí)者在理解得分上與控制組并無顯著差別。本文計(jì)算得出, 想象策略在理解測驗(yàn)上產(chǎn)生的效應(yīng)量中值為g= 0.27 (p= 0.003)。

遷移測試是用于考察學(xué)生將所學(xué)知識運(yùn)用到新情境中的能力。部分研究發(fā)現(xiàn), 想象策略能夠有助于學(xué)習(xí)者對知識的遷移(Cheng & Beal, 2020;Cooper et al., 2001; Huang & Mayer, 2019; Leahy& Sweller, 2005, 2008), 但這種積極作用與學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)者的個(gè)性特征有關(guān)。例如Leopold 等人(2019)在人類血液循環(huán)系統(tǒng)工作中檢驗(yàn)想象策略的作用, 他們的第一個(gè)研究發(fā)現(xiàn), 無論是指導(dǎo)學(xué)習(xí)者采用第一人稱還是第三人稱角度進(jìn)行想象, 想象組的學(xué)生都能比控制組的學(xué)生更好地將知識進(jìn)行遷移應(yīng)用。如在回答“如果心臟右側(cè)的房室瓣向兩個(gè)方向打開會發(fā)生什么”的問題時(shí), 想象組會表現(xiàn)更好。然而, 在他們的第二個(gè)研究中, 這種想象的優(yōu)勢僅僅在提供第一人稱視角的時(shí)候出現(xiàn), 即如果是讓學(xué)習(xí)者使用第三人稱視角進(jìn)行想象, 學(xué)習(xí)者的遷移成績與控制組并無差異。同時(shí), Cooper 等人(2001)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者經(jīng)驗(yàn)會調(diào)節(jié)想象策略對學(xué)習(xí)者遷移表現(xiàn)的影響, 具體表現(xiàn)為想象策略能夠?qū)Ω呓?jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生積極的影響,而對低經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生消極的影響。本文計(jì)算得出, 想象策略在遷移測驗(yàn)上產(chǎn)生的效應(yīng)量中值為g= 0.43 (p< 0.001)。

在學(xué)習(xí)時(shí)間上, 部分研究發(fā)現(xiàn), 在學(xué)習(xí)時(shí)間上, 想象策略組對比于繪畫策略(Cheng & Beal,2020)、觀察策略組(Leopold & Mayer, 2015)花費(fèi)更少的時(shí)間完成學(xué)習(xí)任務(wù)。本文計(jì)算得出, 想象策略在學(xué)習(xí)材料的加工時(shí)間上產(chǎn)生的效應(yīng)量為g= –0.27 (p= 0.476), 也就是說使用想象策略與否對學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)上花費(fèi)的時(shí)間不存在顯著差異。

在認(rèn)知負(fù)荷上, 本文計(jì)算得出, 想象策略在認(rèn)知負(fù)荷上產(chǎn)生的效應(yīng)中值為g= –0.09 (p=0.652), 也就是說, 使用想象策略的學(xué)習(xí)者沒有報(bào)告更高或者是更低的認(rèn)知負(fù)荷。

4.3 異質(zhì)性檢驗(yàn)

對所有因變量進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn), 結(jié)果表明除“理解”變量外, 其余變量的Q檢驗(yàn)均顯著(具體見表2)。這表明除“理解”變量之外, 其他結(jié)果變量的效應(yīng)量是異質(zhì)性的。這意味著可能存在其他調(diào)節(jié)變量的影響, 導(dǎo)致研究結(jié)果存在異質(zhì)性, 故接下來進(jìn)行調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)。考慮到理解和學(xué)習(xí)時(shí)間變量的研究個(gè)數(shù)相對較少, 故不考慮進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)節(jié)分析。

表2 想象策略對保持、理解、遷移、學(xué)習(xí)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷的主效應(yīng)及異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果

4.4 調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

研究主要就學(xué)習(xí)材料是否可見、想象策略使用時(shí)機(jī)和被試群體三種變量是否對想象策略起到了調(diào)節(jié)作用進(jìn)行了詳細(xì)分析。研究結(jié)果顯示(見表3), 在保持成績上, 學(xué)習(xí)材料的可見性顯著調(diào)節(jié)了想象策略的作用, 且學(xué)習(xí)材料可見(g= 0.42)顯著高于學(xué)習(xí)材料不可見的情況(g= –0.26)。其他變量未見調(diào)節(jié)作用。在遷移成績和認(rèn)知負(fù)荷上, 未見三種變量的顯著調(diào)節(jié)作用。

表3 想象策略的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)(隨機(jī)效應(yīng)模型)

5 總結(jié)與展望

5.1 總結(jié)

通過整理研究者們在多媒體學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)ο胂蟛呗缘难芯? 本研究發(fā)現(xiàn)想象策略對學(xué)習(xí)者的保持、理解、遷移、花費(fèi)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷都有一定的影響。具體而言, 元分析的結(jié)果顯示, 想象策略對提高學(xué)習(xí)成績是有益的(g保持= 0.40,g理解=0.27,g遷移= 0.44), 即在保持、理解和遷移測驗(yàn)上有小到中等的效應(yīng)量。但在學(xué)習(xí)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷上, 是否使用想象策略, 學(xué)習(xí)者報(bào)告的學(xué)習(xí)時(shí)間和認(rèn)知負(fù)荷不存在顯著的差異。這個(gè)結(jié)果證實(shí)了生成性學(xué)習(xí)理論的假設(shè), 即學(xué)習(xí)者在使用想象策略的過程中能夠積極地對信息進(jìn)行選擇、組織和整合, 最終提高學(xué)習(xí)成績(Fiorella & Mayer, 2016)。

此外, 調(diào)節(jié)效應(yīng)分析的結(jié)果顯示, 僅有學(xué)習(xí)材料可見性調(diào)節(jié)了想象策略對保持成績的影響,具體表現(xiàn)為當(dāng)學(xué)習(xí)材料可見時(shí), 想象策略對學(xué)習(xí)呈現(xiàn)積極的影響, 而當(dāng)學(xué)習(xí)材料不可見時(shí), 想象策略反而會對學(xué)習(xí)呈現(xiàn)消極的影響。我們可以用認(rèn)知負(fù)荷理論解釋這一結(jié)果, 當(dāng)學(xué)習(xí)材料不可見時(shí), 學(xué)習(xí)者需要花費(fèi)更多的認(rèn)知資源用于回憶和檢索, 很容易造成認(rèn)知超載, 故而無法促進(jìn)學(xué)習(xí),甚至對學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極的影響。本研究沒有發(fā)現(xiàn)使用時(shí)機(jī)和被試群體(成人vs.兒童)的調(diào)節(jié)效應(yīng)?？赡艿慕忉屖? 時(shí)機(jī)的作用可能還受到其他的一些因素的影響, 如生成內(nèi)容的質(zhì)量。例如, Lachner等人(2020)研究發(fā)現(xiàn)在使用解釋策略時(shí), 在學(xué)習(xí)過程中使用會導(dǎo)致學(xué)習(xí)者產(chǎn)生更多的元認(rèn)知監(jiān)控從而提升成績。而由于目前有關(guān)想象策略的研究較少評估生成性的內(nèi)容, 如想象內(nèi)容的質(zhì)量, 因此本研究沒有記錄此類數(shù)據(jù), 故而無法推斷時(shí)機(jī)是否能夠影響想象策略對學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的影響。在被試群體上, 由于近年來相關(guān)研究對想象策略在成人被試中的影響關(guān)注逐漸增加(成人研究14 個(gè), 兒童研究6 個(gè)), 有關(guān)兒童群體被試的研究相對較少(Leopold, 2022), 這種研究不均衡的狀態(tài)尚未能較為系統(tǒng)地揭示想象策略的年齡差異。

5.2 不足與展望

本研究中存在的幾個(gè)不足也將限制研究結(jié)論在教育研究中的應(yīng)用：(1)沒有設(shè)置更為細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)基線, 僅比較了使用和不使用想象策略, 其中作為基線組的“不使用”想象策略, 往往還包括被動(dòng)學(xué)習(xí)策略、其他生成性學(xué)習(xí)策略等, 如果能夠細(xì)化基線, 將能夠更好地揭示相比于其他學(xué)習(xí)方式想象策略是如何影響學(xué)習(xí)的, 但本研究納入的樣本量相對較少, 如若細(xì)化基線則每組研究數(shù)量更少, 可能無法保證后續(xù)的調(diào)節(jié)變量分析, 未來研究可以拓展文獻(xiàn)涉及年限, 增加進(jìn)入元分析的研究數(shù)量, 進(jìn)一步深入分析; (2)參與元分析的文獻(xiàn)數(shù)量較少, 調(diào)節(jié)效應(yīng)分析的結(jié)論還有待后續(xù)實(shí)證研究展開深入探討。

應(yīng)用想象策略無論是對運(yùn)動(dòng)技能還是認(rèn)知習(xí)得都有很大的促進(jìn)作用, 然而如何將想象策略的效用發(fā)揮最大面臨著諸多問題, 比如材料的設(shè)計(jì)、想象策略的操縱等, 且其對學(xué)習(xí)者認(rèn)知的作用和影響機(jī)制尚不明確, 未來研究仍需進(jìn)一步探索和挖掘。目前對于想象策略的研究還存在著很大的探索空間, 未來研究可以關(guān)注以下幾個(gè)方面。

第一, 關(guān)注影響想象策略的邊界條件, 細(xì)化使用想象策略的情境。前文提出了想象策略的效果受到諸多邊界條件的影響, 比如學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異(Cheng & Beal, 2020), 學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)等,但除此之外還有很多其他的變量會對想象策略產(chǎn)生影響, 如學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)、情緒、注意程度、走神傾向、元認(rèn)知應(yīng)用和策略的使用時(shí)機(jī)等, 這些潛在的影響因素是否以及如何調(diào)節(jié)想象策略對學(xué)習(xí)的影響仍需要更深入的探究分析。值得注意的是, 盡管研究認(rèn)為在多模態(tài)形勢下, 想象策略的優(yōu)勢更加明顯(Tindall-Ford & Sweller, 2006), 但目前大部分的研究仍停留在文本學(xué)習(xí)中, 隨著視頻、VR、AR 等技術(shù)在教育中的不斷應(yīng)用, 未來的研究可以比較在不同媒介支持下想象策略對學(xué)習(xí)的影響差異。

第二, 關(guān)注想象策略的神經(jīng)基礎(chǔ)和行為規(guī)律。以往的研究多關(guān)注學(xué)習(xí)的結(jié)果, 即學(xué)習(xí)成績等, 而忽略了想象策略對學(xué)習(xí)過程的影響。想象策略不同于其他有外化的內(nèi)容可供考察的策略(如繪圖策略), 其生成的內(nèi)部表征通常不可見。研究者很難推斷想象策略是如何影響學(xué)習(xí), 我們甚至對想象是否發(fā)生都不可知。腦電、眼動(dòng)技術(shù)的發(fā)展為此帶來曙光, 這些技術(shù)可以幫助研究者更準(zhǔn)確和清楚的了解在想象策略中學(xué)習(xí)者是如何進(jìn)行信息加工、組織和整合, 以及在何種情況下出現(xiàn)認(rèn)知超載, 認(rèn)知超載后, 學(xué)習(xí)者又是如何調(diào)節(jié)的。例如Watanabe 等人(2020)發(fā)現(xiàn)無論是否將想象的語言外化, 他們的神經(jīng)震蕩都是同步的, 因此未來研究可以將想象策略外化內(nèi)容的神經(jīng)震蕩作為基準(zhǔn), 檢查學(xué)習(xí)者進(jìn)行想象策略時(shí)的神經(jīng)震蕩, 以檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者是否有完成想象, 或探究想象策略與其他外化策略的差別。在多媒體學(xué)習(xí)上,目前僅有一項(xiàng)研究通過眼動(dòng)技術(shù)來探索想象策略對學(xué)習(xí)者認(rèn)知注意的影響(Lin et al., 2017)。未來研究可以多借鑒此類方法, 挖掘?qū)W習(xí)者在進(jìn)行想象活動(dòng)過程中的生理數(shù)據(jù), 深入探究想象策略對學(xué)習(xí)過程的影響機(jī)制。

此外, 學(xué)習(xí)者在想象過程中的行為同樣值得探究, 例如有研究探究了在采用想象策略過程中學(xué)習(xí)者的手勢對學(xué)習(xí)的影響, Eielts 等人(2020)發(fā)現(xiàn)對比于在想象過程中沒有使用手勢, 伴想象的手勢能夠幫助視覺認(rèn)知容量較低的學(xué)習(xí)者完成復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù), 但不能幫助那些空間認(rèn)知容量較低的學(xué)習(xí)者, 想象策略對于高視覺認(rèn)知容量和高空間認(rèn)知容量的學(xué)習(xí)者同樣無效。因此, 未來的研究可以探究學(xué)習(xí)者在使用想象策略過程中, 使用不同類型的手勢對完成學(xué)習(xí)任務(wù)的影響。也可以探究學(xué)習(xí)者在使用想象策略時(shí), 他們的哪些行為會伴隨想象發(fā)生, 伴隨發(fā)生的意義和價(jià)值是什么。

第三, 關(guān)注想象策略的生態(tài)效應(yīng)。目前有關(guān)研究主要是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行, 這與常規(guī)教學(xué)環(huán)境不同, 在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中, 學(xué)習(xí)者往往通過一小時(shí)左右的學(xué)習(xí), 立即進(jìn)行學(xué)習(xí)結(jié)果測量。而在真實(shí)的教學(xué)環(huán)境中, 學(xué)習(xí)的內(nèi)容往往不是立即進(jìn)行測量, 因此有研究者提出未來的研究應(yīng)該更加關(guān)注想象策略的延遲測試影響(Schmidgall et al.,2019), 以判斷想象策略帶來的好處是否僅僅是因?yàn)椴呗詫?shí)施帶來的短時(shí)間記憶效應(yīng)。此外, 在真實(shí)的環(huán)境中, 學(xué)習(xí)者往往不會像在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中全神貫注地投入(Pouw et al., 2018), 這種環(huán)境改變很可能帶來松懈, 從而導(dǎo)致一定的走神傾向,這是真實(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中常見的現(xiàn)象。因此未來研究可以考慮在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行想象策略的操縱,較為全面地查看想象策略是如何影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí),可能受到哪些因素的影響。

綜上所述, 我們發(fā)現(xiàn)了在多媒體學(xué)習(xí)中應(yīng)用想象策略的好處, 在未來的教學(xué)中, 教育者們應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者采用想象策略以進(jìn)行學(xué)習(xí)。