學生認知風格與教師手勢對學習的交互影響

張可懿　周煒琛　徐辰哲

［摘 要］教師手勢具備傳達額外信息和引導注意的功能，其中象征性手勢和指示性手勢是使用最多的手勢類型。為了了解兩種手勢對數學學習的作用是否受到學生認知風格的影響，文章采用準實驗研究法，考查了學生認知風格（場獨立型vs場依存型）和教師手勢類型（象征性手勢vs指示性手勢）對學生數學學習的交互影響。結果表明，指示性手勢比象征性手勢更有助于學生的數學學習。對場依存型學生來說，兩種手勢的影響差異顯著，指示性手勢為其提供了更多注意引導和社會互動線索；對場獨立型學生來說，兩種手勢對學習的影響無差異。該研究結果可為教師如何使用手勢適應不同認知風格學生的學習需求提供科學指導。

［關鍵詞］認知風格；教師手勢；小學數學

［中圖分類號］ G623.5［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1007-9068（2024）05-0033-04

一、引言

數學是小學階段的重點課程之一，其相對抽象的教學內容給學生帶來了一定的學業挑戰，如何干預并解決小學數學課堂中的學習困難問題，這引起了研究人員的廣泛關注。大量研究指出，伴隨教學內容呈現的教師手勢可以幫助學生理解抽象概念，從而促進數學學習。手勢具有傳達額外信息、引導學生注意力、提高學生積極性等功能，因此探討手勢對信息傳遞的益處及其作用的邊界條件就成為過去教學研究中的一大熱點。此外，有研究指出不同認知風格的學生具備不同的信息加工偏好，教學活動需要與其匹配才能發揮最大優勢。教師手勢的運用也應考慮學生認知風格的差異，但目前尚無研究將兩者聯系探討。基于此，本文旨在探討教師手勢對不同認知風格學生數學學習的影響，以期為教師手勢的運用和課堂教學效果的提升提供科學指導。

二、相關研究綜述

（一）教師手勢對小學數學學習的影響研究

手勢可分為象征性手勢（Iconic gesture）、指示性手勢（Pointing gesture）、隱喻性手勢（Metaphoric gestures）和節拍性手勢（Beat gesture）四種基本類型。

象征性手勢是對事物形狀或動作的具體描述（如手指上升表示特定對象向上運動），與特定言語信息相關聯能夠促進學生形成連貫、一致的心理表征。象征性手勢可以補充語言表達中缺失的信息，當象征性手勢表達的內涵與言語語義完全一致時，更有助于學生理解知識。Church等人通過學生借助手勢學習數學知識的研究也證實了這一點，他指出，與言語語義相一致的手勢雖未包含額外信息，但因其具備信息表征的功能而促進了學生對特定概念的理解。通道原則（Modality principle）為其有效性提供了合理的解釋，即學生在兩個容量有限的信息通道共同處理數學信息的效率更高：教師的語言表達提供了聽覺通道的信息，而象征性手勢提供了視覺通道的語義信息。因此有研究認為，既然數學學習是通過感官和經驗來對抽象概念進行認知建構的過程，那么形象的手勢便是促進學習的有力工具。

指示性手勢是用手指向物理環境中某個具體方位或對象（如指向自己所在空間表示“這里”）。與象征性手勢通過對概念描述和語義表征促進知識整合的功能不同，指示性手勢具備注意引導的屬性，主要起到強調視覺信息的線索作用。根據注意力引導假說（Attention-guiding hypothesis），線索能夠幫助學生在感知階段篩選并注意到關鍵信息。Pi等人提出，相比箭頭、標記等物理線索，教師的指示性手勢等社會性線索在引導學生注意力分配方面的優勢更突出，能更好幫助學生將注意力集中在關鍵教學內容上。但也有部分研究發現，當言語解說與手勢含義高度重合時，即指向的對象同時被教師在言語中提及，此時指示性手勢并不具備教學優勢，甚至會阻礙數學學習。因此，Wakefield等人認為手勢對學習的益處不僅在于其視覺注意引導的能力，還來自于幫助學生從言語中收集重要信息的屬性。

隱喻性手勢是對抽象事物概念的模擬表達（如雙手滾動表示繼續前進），而非對具體物理形式的表達，這對學生來說具有極大的認知挑戰。

節拍性手勢是伴隨語音產生的節奏性手部動作，能強調言語重點但不包含明顯語義信息，對學生的知識回憶也沒有促進作用。

因此，象征性手勢和指示性手勢被認為是能傳達明確信息并且具備特定功能的教學手勢，相比隱喻性手勢和節拍性手勢，象征性手勢和指示性手勢更能促進各個年齡段學生的學習。尤其是在數學教學中，象征性手勢和指示性手勢是使用最多的手勢類型，其他手勢僅起到輔助作用。

（二）不同認知風格學生的學習差異研究

認知風格可以從不同維度進行歸類，是個體差異中至關重要的一方面，其影響著學生解決問題的方式。多數研究根據心理活動依賴內部參照還是外部參照，將個體認知風格劃分為場獨立型（Filed-independent style）和場依存型（Filed-dependent style）來探討其思維、記憶、學習和社交的傾向性差異。兩者的差異主要在于構建感知表征的能力：場獨立型學生傾向于依靠內部參照，善于感知并分析抽象信息；場依存型學生對信息的感知更依賴外部標準，易受教師和同伴的影響。因此有研究認為，場獨立型學生對數學、科學等理工科更為擅長，學習自主性強；而場依存型學生則對人文科學更感興趣，重視同伴合作和環境反饋。過去的一些研究證實了這一點，在小學數學學習中，場獨立型學生成績更好，學習焦慮感更低；而場依存型學生更依賴同伴強化和教師指導等外在互動。

三、問題提出及研究假設

已有研究對教師手勢和學生認知風格如何影響學生數學學習進行了理論探討和實踐檢驗，但仍未得出一致結論。此外，教師需識別學生的個體差異，將教學方法與學生的認知風格相匹配，方能提高教學效果。手勢的運用亦是如此，但目前沒有針對各類教師手勢對不同認知風格學生數學學習的適切性的研究。

基于上述分析，本研究采用準實驗研究法，考查學生認知風格（場獨立型、場依存型）和教師手勢類型（象征性手勢、指示性手勢）對學生數學學習的交互影響，進而為教師有針對性地使用手勢輔助信息傳遞提供參考。由于場依存型學生能夠依靠外界提供的線索進行有意聯想，所以本研究提出如下假設：教師的象征性手勢比指示性手勢更有助于學生的數學學習，且兩種手勢對場依存型學生影響差異顯著，但對場獨立型學生的影響無差異。

四、研究過程與方法

（一）被試

在某小學四年級中隨機選取4個平行班共168名學生為被試，并將其分為兩組：A組85人（男生43人，女生42人），B組83人（男生42人，女生41人）。兩組學生的上一學期數學期末考試成績無顯著差異［t（166）=0.11，p>0.05］，可認為所有被試學生先前知識水平無差異。

（二）認知風格測量

采用孟慶茂教授等人修訂的《認知風格鑲嵌圖形測驗》來測驗學生的認知風格。測驗包括三部分，但此次僅記錄后兩部分正式施測的分數，并采用修訂后的計分方法。由于同齡人在“場依存—場獨立”這一連續體上的相對位置是穩定的，分數越高越偏向場獨立型，且小學階段認知風格不存在性別差異，因此本研究將每組學生的鑲嵌圖形測驗分數進行排序，以平均值區分認知風格類型。最終確定A組場獨立型42人，場依存型43人；B組場獨立型40人，場依存型43人。

（三）實驗內容及流程設計

實驗教學內容為人教版教材四年級下冊“四則運算”的第一課時，主要介紹和梳理了四則運算的運算規則。由于學生能夠整合象征性手勢和伴隨的言語信息，且當兩者語義一致時有助于學生理解并減少語義加工的認知負擔，因此教師以模擬加、減、乘、除的符號為象征性手勢（如圖1），以指點課件和黑板為指示性手勢。

研究采用兩因素被試間設計（指實驗中設置了兩個自變量，并且每個被試只接受其中的一種實驗處理），由同一名教師依照學校數學教研組統一制訂的教案進行授課。兩組教學環節和流程一致，用時相同（40 min）。對A組學生，教師通過象征性手勢輔助教學，并在言語提及運算相關內容時做出相應手勢；對B組學生，教師以指示性手勢輔助教學，在言語提及運算相關內容時用手指點課件或黑板上對應的關鍵信息。教師要避免其他種類手勢的使用，且兩種條件下手勢使用次數應相近，為20～25次。課后再對兩組學生進行一次相同的學習效果測驗（45 min）。

（四）學習效果測驗

開發學習效果測驗考查學生對本堂課知識點的掌握程度，包括5道單選題（每題2分，共10分）、5道判斷題（每題1分，共5分）、10道填空題（每空2分，共20分）、4道計算題（每題5分，共20分）和5道應用題（每題9分，共45分），總分100分。題目由兩名小學數學方向的本科生共同制定，經過三名小學數學高級職稱教師審查，認為設計合理，難度適中，且具有良好的區分度［t（83）=15.14，p<0.001；t（81）=9.72，p<0.001］。

五、研究結果

為考查學生認知風格和教師手勢類型對學生數學學習的交互影響，本研究以學生認知風格（場獨立型、場依存型）和教師手勢類型（象征性手勢、指示性手勢）為被試間自變量，以學習效果測驗為因變量，進行方差分析。

結果發現，認知風格主效應不顯著［F（1，164）=0.62，MD=1.34，p>0.05］，說明不同認知風格學生并沒有表現出明顯的學習效果差異；但手勢類型主效應顯著［F（1，164）=8.68，MD=-5.00，p=0.004<0.05］，說明指示性手勢比象征性手勢更有助于學生的數學學習。此外，認知風格和手勢類型交互效應顯著［F（1，164）=4.60，p=0.033<0.05］。

分析簡單效應（如圖2）后發現：對于場獨立型學生來說，兩種手勢對學習的影響無顯著差異［F（1，81）=0.31，MD=-1.36，p>0.05］；對場依存型學生來說，指示性手勢比象征性手勢能更好地促進其學習，且效果差異顯著［F（1，85）=12.96，MD=-8.64，p<0.001］。這一結果否定了前文“教師的象征性手勢比指示性手勢更有助于學生的數學學習”的假設。

六、研究討論

本研究證實了教師不同類型的手勢對不同認知風格學生的數學學習所產生的影響存在差異。具體而言，對于場獨立型學生來說，指示性手勢和象征性手勢所帶來的教學影響相似；但對場依存型學生來說，教師的指示性手勢更能促進其數學學習表現的提升。

（一）兩種認知風格的學生在數學學習上沒有表現出成績上的差異

該結論與過去研究所認為的“場依存型學生在數學和科學等自然學科中動機低、成績差”的結論不符。場獨立型學生擅長自主推理分析并關注細節，但對整體把握不足；場依存型學生善于運用外部參考來整體性推斷材料意義，但依賴教師和同伴的指導幫助。兩者差異僅體現在感知注意選擇和信息處理的方式上，如擅長演繹并分析單個知識點或是擅長歸納并形成整體框架。本研究指出不同認知風格學生在知識掌握水平上并無差異，僅表現出對學習方式的不同偏好，教師需利用不同的與學生認知風格相適應的學習任務，以促進學習的發生。

（二）指示性手勢比象征性手勢更能促進學生的數學學習

該結論與Woodal和Folger所提出的“攜帶語義信息的手勢比強調注意的手勢更能促進學習”的觀點不符。這或許是因為象征性手勢雖能向學生傳達解決問題的實質信息，但學生的抽象思維未完全發展，還不擅長解讀象征性手勢的含義，僅能意識到其交流表征功能。且Macoun和Sweller認為手勢促進學習的作用不一定在于幫助正確理解語言的含義，而是引發學生對伴隨語言和手勢的注意。由于小學生注意力發展水平較弱，難以過濾無關信息并將注意力聚焦在關鍵任務上，所以手勢更多的是具有吸引注意的屬性，從而幫助學生篩選信息并關注重點內容。其中，指示性手勢能引導學生關注手指向的課件或黑板，象征性手勢則能將學生注意力轉向教師，但對教師的關注有時會導致學生忽略關鍵教學信息。因而，指示性手勢是通過引導學生將注意力集中在含有知識點和內容的區域來促進學習。

（三）兩種手勢對場依存型學生學習的影響差異顯著，但對場獨立型學生的影響不大

這是由于場獨立型學生認知控制水平更高，擅長過濾場景中的無關信息，能夠有選擇性地加工信息，因而指示性手勢對其注意力的引導效果不明顯。而場依存型學生易受外在事物干擾且注意力分配不穩定，需花費更多時間進行感知選擇和信息加工，因此更依賴外部環境的指引。此外，教師手勢還能傳遞態度和情感等社會性信息，激發學生積極的社會反應，提升他們的學習動機和認知投入。尤其是指示性手勢，學生無須加工其內部含義便能沉浸于師生交互的學習情境中。這為依賴外部環境且更關注社交信息的場依存型學生提供了課堂對話感，從而引發其積極的認知投入并提升學習效果。該結果也進一步證實了指示性手勢在引導注意力功能之外所具備的社會互動能力。

七、結論與啟示

本研究探討了認知風格和手勢類型間的交互作用，為教師的手勢對不同認知風格學生數學學習的影響提供了理論解釋和實驗證據，彌補了過往研究的空缺。研究結果為教學實踐中如何有效運用教師手勢提供了科學指導，具體教學啟示如下：不同認知風格學生具備不同的學習偏好和認知優勢，但并不存在學習能力和水平上的差異，教師手勢的運用也應與其特點相匹配，對場獨立型學生而言，教師的手勢對其學習影響較小，僅需避免語義不一致的手勢所帶來的負面影響，而對場依存型學生而言，教師應更多使用指示性手勢來引導注意力，幫助學生聚焦關鍵信息，同時讓其體會到更高的社會性感知。總而言之，指示性手勢比象征性手勢更有助于提升小學數學課堂的教學效果。

此外，研究雖得出了有意義的結論，但有兩個問題值得進一步探討：一是高頻手勢比低頻手勢更能促進知識保持，同時傳遞更多社會互動信息，后續研究可以探討手勢頻率與認知風格間可能存在的交互效應；二是教學策略與認知風格的匹配性會受學習材料性質的影響，因此還需在其他學科教學中驗證本研究結論的適用性。

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