教學視頻播放速度對聽障大學生學習效果的影響研究

[中圖分類號]G76；G642［文獻標志碼]A［文章編號]1005-0310（2025）03-0075-05

Abstract：To explore the impact of teaching video playback speed on the learning effect of hearing-impaired collge students，this study adopts behavioral test and eye movement tracking techniques to measure the learning performance and the visual atention process. 57 hearing-impaired college students are randomly assgned into experiments with three speed levels （fast，medium and slow）.The results showed that during the multimedia learning process，the playback speed of videos not only affects the attention process of hearing-impaired college students，but also afects deep cognitive processing.Playing teaching videos at a slow speed can help improve he academic performance of hearing-impaired collge students，reduce cognitive load，and increase average duration of fixations and the number of fixations of the picture AOI（area of interest）.

Keywords ：multimedia learning;playback speed;hearing-impaired college students;learning effct;cognitive load

0 引言

在教育信息化時代，多媒體學習逐漸成為趨勢，為教學提供了豐富的資源和全新的環境。多媒體學習（multimedialearning）是指從語詞（word）和畫面（picture）材料中學習。語詞包括文字或解說等言語形式，畫面包括插圖、照片、圖表等靜態畫面和動畫、視頻等動態畫面。由于動態形式比靜態形式可以更好地呈現出視覺效果，在聽障生的多媒體學習中，動態形式被更廣泛地采用。多媒體學習在聽障大學生的學習中發揮著重要作用。一方面，多媒體學習打破了時間和空間限制，使聽障大學生能夠隨時隨地享受優質的教育資源；另一方面，多媒體將圖、文、聲、像等多種媒介結合起來，能夠增強聽障大學生的多種感官刺激，補償聽覺缺陷，提高聽障大學生的學習效果[1]

目前，大部分聽障大學生使用的是為健聽學生設計的多媒體學習資源，亟需開發專門針對聽障大學生的多媒體學習資源。在多媒體學習過程中，健聽學習者通過視覺和聽覺雙通道獲取信息，而聽障學習者因為聽力損失，聽覺通道受阻，主要通過視覺通道加工圖像和文字信息。根據認知負荷理論，工作記憶容量是有限的，每個通道一次加工的信息數量也是有限的，過高的認知負荷會導致注意力不集中、學習效率下降。認知負荷與視頻播放速度密切相關，是影響多媒體學習的重要因素。在以健聽學習者為被試的研究中，Fischer等發現，學習鐘擺原理時，快速播放組被試的學習成績好于正常速度組[2]。Meyer通過研究被試對發動機原理的學習發現，快速條件下被試對整體知識、全局的理解好于慢速條件下的被試，但在細節知識和局部的理解差于慢速條件下的被試[3]。段朝輝等通過大學生對閃電形成過程的學習研究發現，慢速的遷移成績好于快速和正常速度組[4]

眼動作為一種即時記錄和反映個體視覺注意、知覺加工過程的技術，為多媒體學習、研究提供了客觀直接的證據[5]。相關研究表明，視頻播放速度的變化影響眼動指標[6]，具體表現為：速度變慢，學習過程中的信息加工和注意轉換更頻繁，注視次數更多，注視時間更長。

本研究假設： ① 視頻播放速度會影響聽障學習者的注意過程，慢速條件下被試的注視次數更多，注視時間更長； ② 視頻播放速度會影響聽障學習者的認知負荷，慢速條件下被試的認知負荷和難度感知小于快速條件組； ③ 視頻播放速度會影響聽障學習者的學習成績，慢速條件下被試的學習效果好于快速條件下的學習效果。

1實驗方法

1. 1 被試

從選取聽障大學生作為被試。被試除聽覺和語言障礙外，無其他方面障礙。所有被試參與本研究之前未學過與實驗材料有關的發動機知識。剔除實驗過程中校準偏差大，頭部動作幅度過大，有效采樣率小于 75% 的被試，最終確定有效被試57人。其中男生24人，女生33人，平均年齡22歲（ s=1.68） 。所有被試隨機分配到快速、中速、慢速3種視頻播放條件下，3組被試的分布情況如表1所示。

經方差分析發現，3組被試在性別 F（2，54）= 0.07，Pgt;0.05 ;年齡 F（2，54）=0.53，Pgt;0.05 ;聽力損失程度 F（2，54）=0.13，Pgt;0.05 均無顯著差異。語言理解能力以最近一次《漢語閱讀與寫作》成績為指標，3組被試在語言理解能力 F（2，54）=0.15 Pgt;0.05 ;專業背景上 F（2，54）=0.55，Pgt;0.05 也無顯著差異。

1. 2 實驗材料

多媒體學習研究中常使用連續、循環呈現的機械或生理類學習材料，例如四沖程發動機、鐘擺、閃電、心臟系統圖等作為教學視頻的研究素材[4]。這些材料通過漸進的方式呈現變化過程，更有利于研究者探究學習者的認知加工過程。本研究選取內燃機構造一—四沖程發動機的工作原理教學視頻作為實驗材料，視頻格式為 1920×1080 像素，30幀/秒的MP4。為控制聲音變量，采用無聲版視頻，視頻下方配有字幕，總字數為567個。視頻中的內容和字幕一一對應，視頻設置為慢速、中速、快速3個版本，根據已有對健聽學習者的研究發現，1.25倍速與1.0倍速的學習效果無顯著差異，1.5倍速對學習效果產生消極影響[7-8]，據此推測1.3～1.5倍速可能是影響學習者學習效果的臨界值。考慮到本研究的對象是聽障大學生，因此取下限值1.3倍速作為快速水平，速度為226字/分，總時長為148秒（2.5分鐘）；中速水平為1.0倍速，速度為177字/分，總時長為192秒（3.2分鐘）；慢速水平是在中速的基礎上向下浮動3/10，速度為123字/分，總時長為274秒（4.6分鐘）。

1. 3 實驗設計

實驗采用單因素被試間設計。自變量為視頻播放速度，設置3種水平：慢速、中速、快速。因變量包括： ① 學習成績：要求被試完成9個涉及視頻內容的選擇題，以此來檢查被試的學習效果； ② 主觀感受：從視頻的播放速度、視頻材料的難度、測驗題的難度和認知負荷4個方面進行評定。主觀感受均采用5點Likert量表，在視頻速度中：1表示非常慢，5表示非常快;在視頻材料難度和測驗題難度中：1表示非常簡單，5表示非常難;在認知負荷中：1表示投入最少精力，5表示投入最多精力； ③ 眼動指標：通過眼動儀記錄注視次數、注視時間。

1. 4 實驗儀器

實驗采用 Tobii Pro Nano（Tobii technology，Sweden）屏幕式眼動儀，采樣頻率為 60Hz ;電腦顯示器為21.5英寸，屏幕比例為 16：9 。采集的數據使用SPSS22軟件進行統計分析。

1.5 實驗程序

實驗由主試和手語翻譯對每位被試獨立進行測試，實驗在一間安靜、采光良好的實驗室中進行。實驗程序如下： ① 被試通過抽簽被隨機分配到快速、中速、慢速3種實驗條件下，并填寫基本信息；② 主試向被試呈現指導語，告知被試實驗內容及要求。確保每位被試理解實驗程序，如果被試有疑問，主試通過手語翻譯解答； ③ 采用9點眼動儀校準； ④ 觀看視頻材料、學習課程內容并記錄眼動數據； ⑤ 完成學習效果測驗和主觀感受評定。每位被試完成整個實驗大約需要15分鐘。

2 結果分析

2.1 教學視頻播放速度對學習成績的影響

不同速度條件下被試的學習成績平均值及標準差如表2所示。方差分析發現，3種速度條件下被試的學習成績存在顯著差異， F（2，54）=23.38 Plt;0.001 。事后檢驗發現，慢速組的成績顯著高于快速組（ MD=0.58 Plt;0.001 ）和中速組（ ΔMD= 0.56，Plt;0.001? 。快速組與中速組之間差異不顯著（ MD=0.57，Pgt;0.05） 。

2.2 教學視頻播放速度對主觀感受的影響

不同速度條件下被試的主觀感受平均值及標準差見表3。方差分析發現，3種速度條件下被試的速度感受差異顯著 F（2，54）=20.11，Plt;0.001 。事后檢驗發現，快速組對速度的主觀感受快于中速組（ MD=0.83，Plt;0.001） 和慢速組（ MD=1.38，Plt; 0.001），中速組對速度的主觀感受快于慢速組（MD=0.56，Plt;0.05） 。視頻難度評定差異不顯著 F（2， 54）=1.69，Pgt;0.05 。試題難度評定差異不顯著 F （2號 （2，54）=1.03，Pgt;0.05 。認知負荷評定差異顯著F（2，54）=8.39，Plt;0.05 。快速組對認知負荷的評定大于慢速組（ MD=0.96，Plt;0.001） 和中速組（MD=0.75 ， Plt;0.05 ）。慢速組和中速組差異不顯著（ MD=0.22，Pgt;0.05） 。

2.3視頻播放速度對眼動指標的影響

人們在閱讀時，信息主要是在注視期間獲得的，因此研究選取注視次數、平均注視時間作為分析指標，考察視頻播放速度對聽障大學生注意過程的影響。注視次數是指被試落在興趣區的所有注視點的個數，平均注視時間是指被試落在興趣區的所有注視點的持續時間的平均值。這兩個指標反映了被試對學習內容的整體認知的加工水平。

由于3個視頻時長不同（快速為2.5分鐘，中速為3.2分鐘，慢速為4.6分鐘），研究采用總注視次數除以視頻播放時間，得到單位時間內的注視次數作為注視次數指標。在不同速度條件下，被試的總體眼動數據平均值及標準差見表4。聽障大學生的平均注視時間沒有顯著差異 F（2，54）=0.24，Pgt;0.05 注視次數也沒有顯著差異 F（2，54）=1.11，Pgt;0.05 。

為進一步探究不同速度條件下聽障大學生在不同興趣區的注意力是否存在差異，研究者從3個不同速度的視頻中選擇一段相同任務的動畫作為興趣區研究對象。動畫被劃分為圖片區和文字區兩個興趣區，研究選取平均注視時間和注視次數作為興趣區的分析指標。其中，注視次數是指總注視次數除以該段動畫的播放時間（快速為5.5秒，中速為8.5秒，慢速為12.1秒），得到單位時間內的注視次數。不同速度條件下，圖片興趣區和文字興趣區的眼動平均值及標準差見表5。

方差分析發現，不同速度條件下，文字區的平均注視時間差異不顯著 F（2，54）=0.34，Pgt;0.05 。圖片區的平均注視時間差異顯著 F（2，54）=9.17，Plt; 0.01。根據事后檢驗發現，慢速組的平均注視時間長于快速組（ MD=37.21，Plt;0.01? ，中速組的平均注視時間長于快速組（ MD=36.89，Plt;0.01 ），中速組和慢速組之間差異不顯著（ ΔMD=38.28，Pgt;0.05） 。

方差分析發現，文字區的注視次數差異不顯著F（2，54）=0.23，Pgt;0.05 。圖片區的注視次數差異顯著 F（2，54）=14.99，Plt;0.01 。其中，慢速組的注視次數多于快速組（ MD=0.27，Plt;0.01? ，慢速組的注視次數多于中速組（ MD=0.26，Plt;0.05? ，中速組的注視次數多于快速組（ °

3討論

3.1 教學視頻播放速度對聽障大學生學習成績的影響

在3種速度條件下，聽障大學生的學習成績存在顯著差異，慢速組的成績顯著高于快速組和中速組，證實了本研究的假設。視頻播放速度越慢，相同信息量所獲得的加工資源越多，學習者的認知負荷減輕，知識加工的程度更深，學習效果更好，這與段朝輝等的研究結果一致。本研究的被試為聽障大學生，由于聽障大學生聽力損失程度和殘余聽力不同，其補償作用也存在差異。為排除聲音變量的干擾，本研究一律采用無聲版視頻。聽障大學生只能通過視覺通道加工信息，信息加工通道從雙通道變為單通道，單通道一次加工的信息量顯著少于雙通道一次加工的信息量。聽障學習者要想取得理想的學習效果，需要從視覺通道獲取更多信息，因此，適當放慢播放速度，讓聽障學習者有更多時間加工足量信息，從而加深對關鍵信息的理解，減少信息丟失，更好地完成學習任務[10]。鑒于單通道一次加工的信息量相對較少，與雙通道信息加工的健聽大學生相比，視頻播放速度是否對聽障大學生產生更大影響，后續仍需進一步探討。

3.2 教學視頻播放速度對聽障大學生主觀感受的影響

在主觀感受上，聽障大學生對3種速度的感受差異顯著，快速組對速度的感受快于中速組和慢速組，中速組對速度的感受快于慢速組，說明實驗對速度的操作有效。研究中未發現聽障大學生因速度不同而對視頻難度和測驗難度的感知出現變化，說明多媒體學習材料速度的變化不影響聽障大學生的難度感知。但在認知負荷評定上存在顯著差異，快速組對認知負荷的評定大于慢速組和中速組，說明加快視頻播放速度，增加了聽障大學生的認知負荷，這在速度對學習成績的影響中得到印證。鑒于本研究中認知負荷是基于聽障大學生的主觀感受測量的，后續研究可采用更客觀的測量方法進一步驗證。

3.3教學視頻的播放速度對聽障大學生注意過程的影響

研究采用眼動指標反映聽障大學生的注意過程。從總體眼動數據來看，在3種速度水平下，聽障大學生的平均注視時間沒有顯著差異。由于3個視頻的時長不同，注視次數采用單位時間的注視次數，排除了時間因素的干擾。在3種速度水平下，聽障大學生的注視次數沒有顯著差異，這與Mayer的研究一致[]，說明單純的速度變化對學習者的眼動沒有影響，影響眼動變化的可能是教學內容的表征形式。

為進一步考察速度是否影響聽障大學生不同興趣區的眼動行為，研究者選取了任務相關的圖片興趣區和文字興趣區分別進行分析發現，速度不影響文字區的平均注視時間和注視次數，但是影響圖片區的平均注視時間和注視次數，具體表現為慢速組和中速組的平均注視時間長于快速組。慢速組的注視次數多于快速組和中速組，中速組的注視次數多于快速組。相關研究表明，相比于文字信息，圖片信息能構建更細致的心理表征[12]，能加深學習者對學習內容的深層次理解。聽障大學生主要通過視覺通道加工信息，大量信息進人視覺通道后，他們面臨信息選擇。由于聽障大學生聽力損失、語言發展遲緩影響了他們的抽象思維能力，他們的思維以形象思維為主。因此，在面對圖片和文字兩類信息時，聽障大學生更傾向于選擇圖片區域。圖片區直觀、生動、形象的畫面能增強視覺效果，有利于聽障大學生對知識的理解。筆者的一項關于視頻課程的前期調查也印證了圖像、圖片類信息和文字、字幕類信息同時呈現時， 73.7% 的聽障大學生偏愛圖像、圖片類信息。

4結束語

視頻播放速度是教學視頻形式設計的具體體現，視頻播放速度的變化在一定程度上改變了教學視頻的內容節奏、畫面呈現時間、講解者的語速，各種因素共同作用影響了聽障大學生認知負荷、信息加工、認知資源和注意力的分配，最終影響學習效果[13]

在本研究的多媒體學習過程中，教學視頻的播放速度不僅影響聽障大學生的注意過程，也影響學生的深層次認知加工。慢速播放教學視頻有助于提高聽障大學生的學習成績，減輕認知負荷，增加圖片興趣區的平均注視時間和注視次數。

[參考文獻]

[1］任強.我國聽障學生多媒體學習研究的熱點分布與發展趨勢——基于2010—2019年CNKI文獻的可視化分析［J].教 育研究與實驗，2019（4）：60-66.

[2]FISHER S，SCHWAN S.Comprehending animations：efects of spatial cueing versus temporal scaling[J].Learningand Instruction，2010，20（6） ：465-475.

[3] MEYER K.Efects of animation'sspeed of presentation on perceptual processng and learning[J].Learningand Instruction， 2010，20（2） ：136-145.

[4] 段朝輝，顏志強，王福興，等.動畫呈現速度對多媒體學習效果影響的眼動研究[J].心理發展與教育，2013，29（1）：46 -53.

[5] 馬安然，王燕青，王福興，等.教學微視頻的播放速度對學習效果的影響[J].心理發展與教育，2021，37（3）：391-399.

[6] FISCHER S，LOWE R K，SCHWAN S.Effects of presentation speed of a dynamic visualization on the understanding of a mechanical system[J]. Applied Cognitive Psychology，2008，22（8） ：1126-1141.

[7]PASTORER.Theefects of time-compressed instructionandredundancyonlearingand learners’perceptionsofcognitive load[J].Computersamp;Education，2012，58（1） ：641-651.

[8]RITZHAUPTAD，PASTORE R，DAVIS R.Efectsof captions and time-compressedvideo on learner performance and satisfaction[J]. Computers in Human Behavior，2015，45（4） ：222-227.

[9] 朱琳，穆艷玲，梁輝，等.詞切分對聽障大學生閱讀影響的眼動研究[J].學報，2021，35（1）：88-92.

[10] JOHN S，JEROEN V M，FRED P.Cognitive architecture and instructional design[J].Educational Psychology Review， 1998，10（3） ：251-296.

[11] MAYERR E. Unique contributions of eye-tracking research to the studyof learning with graphics[J].Learning and Instruction，2010，20（2） ：167-171.

[12] HEGARTY M.Mental animation；infering motionfrom static displaysof mechanicalsystems[J].Journal ofExperimental Psychology： Learning，Memory，and Cognition，1992，18（5） ：1084-1102.

[13］馮小燕，王方圓，趙甜英，等.教學視頻播放速度與難易程度對學習的影響研究[J].遠程教育雜志，2021，39（6）：76- 84.