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关键词：教学视频;教师引导行为;手势引导;目光引导;经验反转效应;视觉注意
在互联网技术的发展下，教学视频以其生动形象、图文声像并茂等特征，成为了当下学习者首选的学习资源。但视频呈现的信息内容具有转瞬即逝的特点，使得学习者在使用过程中可能面临着信息加工超载的情况，从而阻碍学习。因此，如何合理设计教学视频以帮助学习者学习，成为研究者关注的话题。
以往研究表明在视频中加入注意力线索，能够有效提高学习者的信息搜索效率，帮助他们在转瞬即逝的视觉画面中快速找到教师正在讲的内容。注意力线索（Attention Cue）是指通过不增加教学内容的方式吸引学习者关注到教学内容的方式。注意力线索包括物理线索和社会线索，常见的物理线索有高亮、箭头、闪烁等，社会线索则包括教师的手势、目光和面部表情等。研究发现相比于物理线索，社会线索能够更快地引导并且从社交层面上激发学习者关注到相关内容上，如教师手势引导能够更好地引导学习者注意相应的教学内容，并提高他们的学习成绩。
此外，学习者作为学习发生的主导者，其个人先前知识水平也必然会影响到教学视频设计的有效性。根据梅耶的多媒体学习原则相关研究发现，多媒体的设计原则适用于低经验的学习者，但未必适用于高经验的学习者。例如，Arslan等人比较了高低经验学习者在学习具有颜色线索的动画和无线索的动画时学习效果的差异，结果发现，对于低经验学习者，他们学习具有颜色线索的动画学习效果好于无线索的动画;相反，对于高经验学习者，他们学习无线索的动画的学习效果好于具有颜色线索的动画。
基于此，本研究考察教学视频中作为社会线索的教师引导行为和学习者的先前知识水平对学习者视觉注意和学习效果的交互影响，以期探究符合不同经验水平学习者的教学视频设计规律。
教学视频中教师的引导行为，可以分为手势引导与目光引导。手势引导是指教师通过手指或手掌指向特定教学内容，以引导学习者注意力集中到教学内容的一种引导方式，通常发生在教学讲述过程中。目光引导是指在讲述教学内容过程中，教师不只是看镜头，而是在镜头和教学内容之间转换，将目光从摄像机转向正在讲述的学习内容。多媒体学习认知理论认为这两种教师行为引导都属于社会线索。
人们普遍认为，在教学视频中加入教师的引导行为能够有效提升学习效果。一方面，根据Mayer多媒体学习认知理论（CTML：Cognitive Theoryof Multimedia Learning），教师的引导行为能够激发学习者的社交反应，如努力试图理解教师讲授的内容。当学习者更加努力地选择、组织和整合信息时，这种社会反应导致学习者增加主动认知处理，为解决问题提供更好的支持;另一方面，根据Sweller认知负荷理论（CTJT：Cognitive Load Theory），学习者的认知负荷是有限的，在不断切换呈现内容的教学视频上，需要学习者在有限的认知负荷下，时刻调配认知资源，搜索有效信息进行加工。
教师引导手势在视频学习中的作用并未达成一致结论。大部分研究发现，教学视频中教师引导手势能提高学习者的学习成绩。有研究者通过眼动追踪技术发现，教师引导手势通过影响注意力分配来影响视频学习，具体表现为观看具有手势教学视频的学习者比观看无手势教学视频的学习者，在相关学习内容上关注的时间更多，在教师和教学内容之间眼跳次数更少，认知负荷更低，学习成绩更好。然而，还有部分研究发现，手势引导并不总是有利于学习的。Yeo等人通过给82名中学生观看有关线性方程和相应图形关系的教学视频（无手势引导VS引导图形VS引导方程VS引导方程和图形）之一，发现无论教师是否引导图形，学习者学习效果无显著差别，无手势引导组学习者的成绩反而比手势引导方程组的学习者高。产生这种与以往研究结论矛盾的结果，可能是因为忽略了被试的个体特征。
教师目光引导作为教学视频中另一种重要的教师引导行为，能够有效提升视频学习者的学习成绩么？目前研究一致认为目光引导能够有效引导学习者的注意分配，但是对学习成绩没有明显的促进作用。Van Gog等人通过对比无教师、有教师无引导目光、有教师有目光引导三种实验条件下学习者在观看视频过程中的眼球运动情况，发现教师的目光引导能有效地引导学习者的注意力到教学内容上，但是对学习者的成绩没有影响。Pi等人的研究也支持了这个结论，并且通过对比手势引导和目光引导对注意力的影响，发现手势引导优于目光引导，能够提高信息搜索效率。
手势引导和目光引导在教学视频中的作用结论不一致的重要可能原因是，这两种引导方式对学习的影响可能存在边界条件，如学习者的先前知识水平。学习者的先前知识水平对两种加工方式具有一定的影响。多媒体学习中的认知加工方式可以分为自上而下和自下而上。这里，自上而下的加工，是指一种在知觉过程中运用已有知识和经验对知觉信息进行加工的方式;而自下而上的加工，是指一种由外部刺激开始和推动的加工。
研究表明，高经验学习者，在两种不同的加工方式上都优于低经验的学习者。在自上而下的加工方式上，高经验学习者因具有更多更复杂的图式，在认知加工过程中，能更好地区分任务相关信息和无关信息，迅速将当前知识与先前的图式进行整合，因而有更好的学习表现。Henderson等通过探究学习者是如何观看复杂视觉显示（如自然场景图片），发现先前知识经验会引导学习者注视到有意义的学习场景，如场景图示知识畅景中物体的典型位置）。先前知识经验对自下而上加工方式的影响更多体现在抽象的知识上（如x射线图像、国际象棋图），研究发现高低经验学习者在视觉注意上有显著差别，可以在相同的内容显示中提取不同的信息。Lowe等在一系列气象学领域的研究中发现，低经验学习者主要关注的是天气图的表面特征，而高知识经验的学习者则关注与主题相關的元素。 这种经验优势效应让研究者们逐渐关注先前知识水平与教学方法之间的交互作用，如经验反转效应。经验反转效应（Expertise Reversal Effects）是指在某些情况下，对低经验学习者有效的设计原则，对高经验学习者来说是无效的，甚至是负面的。在有关线索引导的研究中发现，视觉线索（例如，颜色）仅促进了低经验学习者的学习效果，但对高先前知识经验水平的学习者无影响甚至是负面影响。在教学视频中教师的手势引导和目光引导对学习的影响是否也存在着经验反转效应呢？
本研究旨在探索不同先前知识水平的学习者运用不同社会线索引导（手势引导与目光引导）教学视频的学习效果和视觉注意力分配。为了理解不同先前知识水平的学习者在含有手势引导与目光引导的教学视频中学习过程与学习效果的内在机制，本研究运用实验研究法，采用眼球追踪技术实时记录学习者学习教学视频时的眼球运动轨迹。基于以上文献综述，本研究提出以下4个研究假设：
假设一：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中视觉搜索速度最陕，其余速度快慢依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，视觉搜索效率没有差异。
假设二：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中视觉注意时间最长，其余注视时间长短依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，视觉注意时间没有差异。
假设三：低经验学习者在学习目光 手势引导的教学视频中保持成绩最好，其余成绩高低依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，保持成绩没有差异。
假设四：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中迁移成绩最好，其余成绩高低依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，迁移成绩没有差异。
（一）被试与实验设计
本研究首先从某大学随机招募360名本科生和研究生填写有关繁殖与克隆的先前知识测验，根据测验成绩，筛选得出高低经验学习者（具体信息如表1所示）。所有被试均能够熟练使用计算机，具备一定的网络学习经历，听觉正常，视觉或矫正视力正常。在实验前，均进行了知情同意，实验结束后被试获得一份礼品作为实验报酬。
高经验和低经验学习者的描述性统计信息
高低经验的被试被随机分配到四种实验条件之一：无引导行为的教学视频组（高经验被试=26，低经验被试=24）;仅目光引导的教学视频组（高经验被试=24，低经验被试=25）;仅手势引导的教学视频组（高经验被试=25，低经验被试=23）;目光 手势引导的教学视频组病经验被试=25，低经验被试=24）。
（二）实验仪器
本研究采用Eyelink 1000（SR Research Ltd，Canada）眼动仪记录被试的眼动数据。视频在21英寸的屏幕上播放，分辨率为1024*768，刷新率为75HZ。被试坐在距离显示器60cm的距离，眼动仪的采样率为1000Hz，采用9点矫正。
（三）实验材料
1.视频材料
研究材料采用Pi等人使用的实验材料，以“繁殖和克隆”为知识点。在实验的教学视频中，采用融入式拍摄。四种材料的教学视频时长一致，即8分40秒。教师在录制的过程中，除无引导的教学视频外，其余三种视频均在相同内容处进行引导，共引导15次，引导总时长在174s-195s之间。其中仅目光引导的教学视频，教师仅以目光对知识点进行引导;仅手势引导的教学视频，教师仅用手势引导;目光加手势引导的教学视频，教师在目光引导的同时用手势进行引导。研究有效摒除实验变量外的其他干扰变量，如所有视频中的教师的形象、语气、语调、措辞等要求基本一致，拍摄过程中机位、灯光均保持不变。视频以1倍的播放速度进行。教学视频示意如图1所示。
不同教师引導类型教学视频示意
2.测量工具
先前知识测验，采用Pi等人开发的前测问卷，具体信息如下：
由录制实验材料的教师开发，包括3道填空题，每空1分，共8分;6道单选题，每题2分，共12分，总分为2吩（M=9.85，SD=3.57）。题目检验的是学习者对“繁殖与克隆”知识的了解情况，题目没有涉及与视频教学内容完全一致的内容，以避免影响后测学习效果。分数越高表示被试的先前知识经验越高，本实验选择的高低经验被试在先前知识测验上的得分有显著的差异（M=13.01，SD=1.61;M=6.56，SD=1.38;t（194）=29.5，p
一、引言
在互联网技术的发展下，教学视频以其生动形象、图文声像并茂等特征，成为了当下学习者首选的学习资源。但视频呈现的信息内容具有转瞬即逝的特点，使得学习者在使用过程中可能面临着信息加工超载的情况，从而阻碍学习。因此，如何合理设计教学视频以帮助学习者学习，成为研究者关注的话题。
以往研究表明在视频中加入注意力线索，能够有效提高学习者的信息搜索效率，帮助他们在转瞬即逝的视觉画面中快速找到教师正在讲的内容。注意力线索（Attention Cue）是指通过不增加教学内容的方式吸引学习者关注到教学内容的方式。注意力线索包括物理线索和社会线索，常见的物理线索有高亮、箭头、闪烁等，社会线索则包括教师的手势、目光和面部表情等。研究发现相比于物理线索，社会线索能够更快地引导并且从社交层面上激发学习者关注到相关内容上，如教师手势引导能够更好地引导学习者注意相应的教学内容，并提高他们的学习成绩。
此外，学习者作为学习发生的主导者，其个人先前知识水平也必然会影响到教学视频设计的有效性。根据梅耶的多媒体学习原则相关研究发现，多媒体的设计原则适用于低经验的学习者，但未必适用于高经验的学习者。例如，Arslan等人比较了高低经验学习者在学习具有颜色线索的动画和无线索的动画时学习效果的差异，结果发现，对于低经验学习者，他们学习具有颜色线索的动画学习效果好于无线索的动画;相反，对于高经验学习者，他们学习无线索的动画的学习效果好于具有颜色线索的动画。
基于此，本研究考察教学视频中作为社会线索的教师引导行为和学习者的先前知识水平对学习者视觉注意和学习效果的交互影响，以期探究符合不同经验水平学习者的教学视频设计规律。
二、教师引导行为与学习者先前知识经验对视频学习效果影响相关研究
教学视频中教师的引导行为，可以分为手势引导与目光引导。手势引导是指教师通过手指或手掌指向特定教学内容，以引导学习者注意力集中到教学内容的一种引导方式，通常发生在教学讲述过程中。目光引导是指在讲述教学内容过程中，教师不只是看镜头，而是在镜头和教学内容之间转换，将目光从摄像机转向正在讲述的学习内容。多媒体学习认知理论认为这两种教师行为引导都属于社会线索。
人们普遍认为，在教学视频中加入教师的引导行为能够有效提升学习效果。一方面，根据Mayer多媒体学习认知理论（CTML：Cognitive Theoryof Multimedia Learning），教师的引导行为能够激发学习者的社交反应，如努力试图理解教师讲授的内容。当学习者更加努力地选择、组织和整合信息时，这种社会反应导致学习者增加主动认知处理，为解决问题提供更好的支持;另一方面，根据Sweller认知负荷理论（CTJT：Cognitive Load Theory），学习者的认知负荷是有限的，在不断切换呈现内容的教学视频上，需要学习者在有限的认知负荷下，时刻调配认知资源，搜索有效信息进行加工。
教师引导手势在视频学习中的作用并未达成一致结论。大部分研究发现，教学视频中教师引导手势能提高学习者的学习成绩。有研究者通过眼动追踪技术发现，教师引导手势通过影响注意力分配来影响视频学习，具体表现为观看具有手势教学视频的学习者比观看无手势教学视频的学习者，在相关学习内容上关注的时间更多，在教师和教学内容之间眼跳次数更少，认知负荷更低，学习成绩更好。然而，还有部分研究发现，手势引导并不总是有利于学习的。Yeo等人通过给82名中学生观看有关线性方程和相应图形关系的教学视频（无手势引导VS引导图形VS引导方程VS引导方程和图形）之一，发现无论教师是否引导图形，学习者学习效果无显著差别，无手势引导组学习者的成绩反而比手势引导方程组的学习者高。产生这种与以往研究结论矛盾的结果，可能是因为忽略了被试的个体特征。
教师目光引导作为教学视频中另一种重要的教师引导行为，能够有效提升视频学习者的学习成绩么？目前研究一致认为目光引导能够有效引导学习者的注意分配，但是对学习成绩没有明显的促进作用。Van Gog等人通过对比无教师、有教师无引导目光、有教师有目光引导三种实验条件下学习者在观看视频过程中的眼球运动情况，发现教师的目光引导能有效地引导学习者的注意力到教学内容上，但是对学习者的成绩没有影响。Pi等人的研究也支持了这个结论，并且通过对比手势引导和目光引导对注意力的影响，发现手势引导优于目光引导，能够提高信息搜索效率。
手势引导和目光引导在教学视频中的作用结论不一致的重要可能原因是，这两种引导方式对学习的影响可能存在边界条件，如学习者的先前知识水平。学习者的先前知识水平对两种加工方式具有一定的影响。多媒体学习中的认知加工方式可以分为自上而下和自下而上。这里，自上而下的加工，是指一种在知觉过程中运用已有知识和经验对知觉信息进行加工的方式;而自下而上的加工，是指一种由外部刺激开始和推动的加工。
研究表明，高经验学习者，在两种不同的加工方式上都优于低经验的学习者。在自上而下的加工方式上，高经验学习者因具有更多更复杂的图式，在认知加工过程中，能更好地区分任务相关信息和无关信息，迅速将当前知识与先前的图式进行整合，因而有更好的学习表现。Henderson等通过探究学习者是如何观看复杂视觉显示（如自然场景图片），发现先前知识经验会引导学习者注视到有意义的学习场景，如场景图示知识畅景中物体的典型位置）。先前知识经验对自下而上加工方式的影响更多体现在抽象的知识上（如x射线图像、国际象棋图），研究发现高低经验学习者在视觉注意上有显著差别，可以在相同的内容显示中提取不同的信息。Lowe等在一系列气象学领域的研究中发现，低经验学习者主要关注的是天气图的表面特征，而高知识经验的学习者则关注与主题相關的元素。 这种经验优势效应让研究者们逐渐关注先前知识水平与教学方法之间的交互作用，如经验反转效应。经验反转效应（Expertise Reversal Effects）是指在某些情况下，对低经验学习者有效的设计原则，对高经验学习者来说是无效的，甚至是负面的。在有关线索引导的研究中发现，视觉线索（例如，颜色）仅促进了低经验学习者的学习效果，但对高先前知识经验水平的学习者无影响甚至是负面影响。在教学视频中教师的手势引导和目光引导对学习的影响是否也存在着经验反转效应呢？
本研究旨在探索不同先前知识水平的学习者运用不同社会线索引导（手势引导与目光引导）教学视频的学习效果和视觉注意力分配。为了理解不同先前知识水平的学习者在含有手势引导与目光引导的教学视频中学习过程与学习效果的内在机制，本研究运用实验研究法，采用眼球追踪技术实时记录学习者学习教学视频时的眼球运动轨迹。基于以上文献综述，本研究提出以下4个研究假设：
假设一：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中视觉搜索速度最陕，其余速度快慢依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，视觉搜索效率没有差异。
假设二：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中视觉注意时间最长，其余注视时间长短依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，视觉注意时间没有差异。
假设三：低经验学习者在学习目光 手势引导的教学视频中保持成绩最好，其余成绩高低依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，保持成绩没有差异。
假设四：低经验学习者在学习手势 目光引导的教学视频中迁移成绩最好，其余成绩高低依次为手势引导、目光引导、无引导;高经验学习者在学习四种线索类型的教学视频时，迁移成绩没有差异。
三、方法
（一）被试与实验设计
本研究首先从某大学随机招募360名本科生和研究生填写有关繁殖与克隆的先前知识测验，根据测验成绩，筛选得出高低经验学习者（具体信息如表1所示）。所有被试均能够熟练使用计算机，具备一定的网络学习经历，听觉正常，视觉或矫正视力正常。在实验前，均进行了知情同意，实验结束后被试获得一份礼品作为实验报酬。
高低经验的被试被随机分配到四种实验条件之一：无引导行为的教学视频组（高经验被试=26，低经验被试=24）;仅目光引导的教学视频组（高经验被试=24，低经验被试=25）;仅手势引导的教学视频组（高经验被试=25，低经验被试=23）;目光 手势引导的教学视频组病经验被试=25，低经验被试=24）。
（二）实验仪器
本研究采用Eyelink 1000（SR Research Ltd，Canada）眼动仪记录被试的眼动数据。视频在21英寸的屏幕上播放，分辨率为1024*768，刷新率为75HZ。被试坐在距离显示器60cm的距离，眼动仪的采样率为1000Hz，采用9点矫正。
（三）实验材料
1.视频材料
研究材料采用Pi等人使用的实验材料，以“繁殖和克隆”为知识点。在实验的教学视频中，采用融入式拍摄。四种材料的教学视频时长一致，即8分40秒。教师在录制的过程中，除无引导的教学视频外，其余三种视频均在相同内容处进行引导，共引导15次，引导总时长在174s-195s之间。其中仅目光引导的教学视频，教师仅以目光对知识点进行引导;仅手势引导的教学视频，教师仅用手势引导;目光加手势引导的教学视频，教师在目光引导的同时用手势进行引导。研究有效摒除实验变量外的其他干扰变量，如所有视频中的教师的形象、语气、语调、措辞等要求基本一致，拍摄过程中机位、灯光均保持不变。视频以1倍的播放速度进行。教学视频示意如图1所示。
2.测量工具
先前知识测验，采用Pi等人开发的前测问卷，具体信息如下：
由录制实验材料的教师开发，包括3道填空题，每空1分，共8分;6道单选题，每题2分，共12分，总分为2吩（M=9.85，SD=3.57）。题目检验的是学习者对“繁殖与克隆”知识的了解情况，题目没有涉及与视频教学内容完全一致的内容，以避免影响后测学习效果。分数越高表示被试的先前知识经验越高，本实验选择的高低经验被试在先前知识测验上的得分有显著的差异（M=13.01，SD=1.61;M=6.56，SD=1.38;t（194）=29.5，p