摘 要

随着相关技术的发展，教学视频作为最为重要的一种学习资源，其在线课程中占据着不可忽视的地位，并出现了各种各样的形式。而字幕作为视频中十分常见的组成部分，它能否对学习效果产生影响受到了相关研究者的热切关注。本文从学习者的主观感受和学习认知出发，探究教学视频中不同的字幕呈现形式对学习者学习过程和效果的影响，以期为教学视频的设计和开发提供相关建议。本文首先通过查阅大量文献，分析和整理前人的研究结果，从而进行实验的设计。实验部分以认知负荷理论和多媒体学习的认知理论作为基础，通过认知行为实验的方式，研究对比三种不同字幕呈现方式的教学视频对学习者认知负荷和学习效果的影响。研究发现：被试在学习陈述性知识的教学视频时，三种字幕呈现方式（无、概要字幕型、全字幕型）对认知负荷影响不大。在学习效果方面，无字幕组的学习效果显著好于概要字幕组和全字幕组。

关键词：教学视频；字幕；学习效果；

Abstract

With the development of related technology, the instructional video as the most important kind of learning resource, occupying an important position in the online course, and led to a variety of forms. Moreover, subtitles as a very common component in the video, whether it will affect the learning effectiveness has attracted the attention of related researchers. This paper started from the learner's subjective perception and learning cognition, explored the effect of different subtitle presentation modes on learning process and effectiveness of learners in instructional video, in order to provide advice for the design and development of instructional videos.In this paper, the design of the experiment is firstly done by consulting a large number of documents, analyzing and sorting out the previous research results. The experimental part has been based on Cognitive Load Theory and Cognitive Theory of Multimedia Learning. Through the way of cognitive behavioral experiments, the effect of three different subtitle presentation methods on cognitive load and learning effectiveness of students is studied. The study found that when the participants were learning teaching videos of declarative knowledge, the three subtitle presentation methods (without subtitles, summary subtitles, full subtitles) had little effect on the cognitive load. In terms of learning effectiveness, the untitled group is significantly better than the summary subtitle group and the full subtitle group.

Key words: instructional video；subtitle；learning effect

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 2

1.2 国内外研究现状 3

1.3 研究内容与目标 3

1.3.1 研究的基本内容 3

1.3.2 研究目标 4

1.4 研究方法与论文框架 4

1.4.1 研究方法 4

1.4.2 论文框架 4

第2章 概念界定和理论基础 6

2.1 概念界定 6

2.1.1 教学视频 6

2.1.2 字幕 6

2.1.3 学习风格 6

2.1.4 学习效果 7

2.2 理论基础 7

2.2.1 认知负荷理论 7

2.2.2 多媒体学习认知理论 8

第3章 研究内容设计 9

3.1 研究目的与假设 9

3.1.1 研究目的 9

3.1.2 研究假设 9

3.2 研究方法 9

3.2.1 被试征集 9

3.2.2 测量工具 9

3.2.3 实验材料 10

3.2.4 研究流程 11

3.2.5 数据处理 12

第4章 数据分析 13

4.1 被试信息 13

4.1.1 人数分布 13

4.1.2 先前知识的差异 13

4.2 认知负荷分析 14

4.3 学习效果分析 15

第5章 总结与展望 18

5.1 研究结论 18

5.1.1研究结论 18

5.1.2讨论 18

5.2 研究建议 18

5.3 不足与展望 19

参考文献 20

附录 22

附录A 22

附录B 23

致谢 24

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

近年来，随着网络技术和多媒体技术的不停发展，在线学习已经成了广为接受的一种学习形式。教学视频以其资源整合、声画并茂、生动形象、隐形知识显性化等特点，成为了在线学习的主要途径，产生了诸如MOOC、SPOC、微课等多种以教学视频为核心的在线课程形态，因此如何有效设计教学视频成为了广为关注的热点话题。

教学视频经历了从教育电影、电视教材、精品视频公开课到现在的大规模开放课程等发展阶段，其制作方式和相关理论都在不断的变化，有关于教学视频学习效果的研究，是建立优质在线教育资源的关键，也是在互联网时代下促进人们自主学习和终生学习的必要条件。而关于在视频中常常出现的字幕，会对学习者产生什么样的影响也是学术界一直在研究的内容。

2013年我国教育部发布的《视频公开课拍摄制作技术标准》指出视频公开课应提供独立的字幕文件。而通过对网易公开课（ope.163.com）、中国大学MOOC（www.icourse163.org）、腾讯课堂（ke.qq.com）等国内影响较大的网络课程平台中的教学视频进行随机抽取，在对199门课程进行分类统计后发现其中只有107课程的教学视频呈现了字幕，比例仅为53.8%，详细的课程来源分布和数量见表1.1。如此之多的的视频课程没有呈现字幕，可能的原因是制作字幕的时间成本很高，汪存友经过多次试验以后发现，制作字幕的时间一般是教师解说时长的4.5至6倍^[1]。也就是说，如果一个教学视频中教师的解说时长是10分钟，那么制作字幕的时间至少需要45分钟，如果教师的语速较快，或者解说中涉及到一些复杂的符号、公式、生僻字等，需要的时间成本会更高。一个完整的视频课程往往包含着多个教学视频，这样一来，在字幕处理上需要花费的时间成本不可忽视。

注：统计日期为2018年1月5日—2018年3月10日

那么，这么高的时间成本能否带来高的收益呢？不幸的是，在多媒体学习领域关于讲解字幕是否能够促进学习者学习，有许多学者持反对态度。美国认知心理学家Mayer在经过数十年的研究发现：学生学习由动画加讲解组成的呈现材料的学习效果，会比学习由动画加讲解再加屏幕文本组成的呈现材料的更好^[2]。Mayer将这种添加了讲解字幕而造成学习效果下降的现象称为“冗余效应（Redundant Effect）”。根据认知负荷理论（Cognitive Load Theory），加工某种信息所需的认知资源如果超过了人自己所拥有的认知资源总量，就会影响到学习的效果以及效率^[3]。所以有关于教学视频中字幕呈现方式对于学习者认知负荷以及学习效果的影响还需要进一步的研究。

• • 1. 研究意义

本文在分析和整理国内外视频课程现状和现有的研究基础上，以字幕教学视频中的作用作为研究的立足点，探讨字幕呈现方式对学习者学习的影响， 以期为教学视频的设计与制作提供相关的支持。

（1）理论层面

教学视频作为在线学习的重要途径， 本文能够加深研究者、教育实践者对于教学视频字幕呈现特点、类型等的全面了解与认识，比较了不同类型字幕呈现方式对学习者学习效果的影响，扩充了多媒体学习相关理论。

（2）实践层面

一方面本研究关注学习者的认知负荷和学习效果，能够促进学习者选择合适的字幕呈现方式，促进其有意义学习。另一方面本文能为教师或视频制作者提供字幕呈现策略，提高视频的可用性，有利于优质学习资源的建设。

1.2 国内外研究现状

多媒体学习的认知理论（Cognitive Theory of Multimedia Learning，CTML）认为，当动画和屏幕文本同时呈现时，视觉工作记忆会超载，在这种情形下，只有很少的认知资源可以用于在对应的词语和画面之间建立联结，因此减少了有意义学习的可能性^[4]。认知负荷理论（Cognitive Load Theory）认为如果两个信息源可以被孤立地理解则只能使用一个源，即音频或视频，如果两个都使用一个来源将是多余的，必须同时处理两者将会导致一个无关的认知负荷^[5]。2012年，Kalyuga认为：对图像信息和视觉文本的同时处理, 可能使工作记忆的视觉通道过载, 而听觉通道上的负荷也会随着视觉词在认知的某一阶段重新编码进入听觉通道而增加，此外学习者可能会协调和联系书面材料和语言信息的相应内容，这不是必要的但可能会消耗额外的工作记忆资源^[6]。

如上所述，多项研究支持在已有解说音频时加上字幕反而会导致学习效果下降，但并非所有的研究都支持这种看法。Chanamp;Strickland研究了录屏式视频中的字幕冗余效应，结果发现：虽然冗余组和非冗余组未出现显著差异，但冗余组被试的平均学习成绩要高于非冗余组^[7]。王健等人比较了实录式教学视频有无字幕对学习效果的影响，结果发现：在学习认知方面，有字幕组的学习成绩要比无字幕组的好^[8]。王雪等在比较了不同字幕呈现方式对不同知识类型的影响，得出：对于陈述性知识视频，全字幕能让学习者获得更多学习数量，讲解重难点时概要字幕能帮助学习者取得更好的学习质量；对程序性知识视频来说，概要性字幕能帮助学习者取得更多的学习数量以及更好的学习质量^[9]。汪存友在探讨在线教学视频是否应该呈现讲解字幕时得出：在线教学视频呈现讲解字幕并未导致冗余效应，且呈现关键字幕不仅能提高保持测验成绩还不会降低迁移测试成绩^[10]。沙莎在研究教师形象与字幕呈现在教学微视频中对学习的影响时发现：对于程序性知识，有教师呈现时，概要型字幕的学习数量最高，学习质量最好；对于陈述性知识，有教师呈现时，无字幕型的学习数量最高，学习质量最好^[11]。

目前为止，对于在教学视频中呈现字幕是否会导致学习效果下降尚无定论，这可能是由于多媒体学习的认知理论和认知负荷理论提出是基于传统的多媒体学习，而这与现今的在线教学视频学习存在较大的差异。如：传统的多媒体学习材料主要是动画、静态图像加上相应的口头信息，画面所承载的教学信息往往是关键内容。所以，在线教学视频作为一种新兴的多媒体材料，其多媒体学习认知规律应引起重视，有关于字幕呈现对学习者认知负荷的影响还需要进一步研究和探讨。

1.3 研究内容与目标

1.3.1 研究的基本内容

（1）国内外关于教学视频字幕呈现的研究现状。

查阅相关文献，了解国内外学者在教学视频字幕呈现的研究成果，从整体上对教学视频字幕呈现的研究现状进行把握。

（2）教学视频中字幕呈现对学习效果的影响

针对现有研究存在的问题，从知识本身特性出发，采用实验法探究无字幕、概要字幕、全字幕三种呈现方式对学习者学习效果的影响。比较这三种情况，得出教学视频字幕呈现的最优呈现策略。

（3）教学视频中字幕呈现对认知负荷的影响

采用实验法探究无字幕、概要字幕、全字幕三种呈现方式对学习者认知负荷的影响。比较这三种情况，为教学视频字幕呈现提供参考。

1.3.2 研究目标

（1）探究在教学视频中字幕呈现方式对学习者学习效果及认知负荷的影响。

（2）综合文献分析和实验结果为教学视频设计与制作提供相关建议。

1.4 研究方法与论文框架

1.4.1 研究方法

（1）文献研究法

通过图书馆查阅、相关数据库搜索等方式收集、下载国内外有关多媒体学习中屏幕文本呈现的学术论文和和专著，对其进行梳理和总结，得出研究存在的问题，为本文的研究内容提供参考依据。

（2）实验研究法

本研究采用传统认知行为实验法，从不同字幕呈现方式出发进行相关实验研究，后期用SPSS22.0软件对学习过程中的认知负荷和学习成绩进行描述性统计、协方差分析、反差分析等分析，得出相关结论，为教学视频字幕呈现的设计提供策略。

1.4.2 论文框架

本论文内容的框架结构如下：绪论、概念界定和理论基础、研究内容设计、数据分析、总结与展望、致谢和参考文献构成：

1. 绪论。首先介绍了本文的研究背景和意义，随后对国内外研究现状进行了文献综述，后续介绍本研究的基本内容和目标，最后介绍了本文的研究方法以及论文的组织形式。

第二章 概念界定和理论基础。对本研究中的相关核心概念进行界定并梳理了相关的理论基础。

第三章 研究内容设计。详细的介绍了研究的内容，包括研究目的与假设、研究方法等。

第四章 数据分析。通过SPSS22.0软件录入和分析数据，对认知负荷和学习效果进行了详细的分析，并就相关结果进行讨论。

第五章 总结及展望 对全文的研究内容进行概括总结，为教学视频的制作提出相关建议，并梳理研究中存在的不足和对未来研究的展望。

第2章 概念界定和理论基础

2.1 概念界定

2.1.1 教学视频

视频（video）泛指通过电信号的形式捕捉、记录、处理、存储、传送与重现一系列静态影像的各种技术^[12]。教学视频是指把要传授给学习者的教学内容，通过视频、音频技术呈现出来的一种多媒体学习材料。教师视频根据不同的维度，可以有多种分类方式。于青青根据拍摄依赖的工具将主流MOOC平台上的教学视频分为拍摄类和录屏类^[13]。王健等人根据教学内容呈现方式的不同将教学视频分为视频类和图文类^[14]。杨九民等人统计了国内外主流在线课程平台的课程后发现94.5%的课程呈现了教师形象，并基于教师图像和PPT的呈现形式将其分为了教师融入式、教师嵌入式、课堂实录式^[15]。本文在综合前人的研究之后，以实录式、融合式、录屏式和嵌入式将统计的199门课程的教学视频分类，具体结果如表2.1所示。可以看出其中教师融合式的应用最为广泛，所以本研究的教学视频选择教师融合式的视频。

2.1.2 字幕

根据柯林斯词典中的解释，字幕主要有两种形式^[16]，一种是所谓的caption，它是在无音状态下，通过描述性的语言来介绍当前画面中所发生的事情，例如画面中有水流的声音，字幕就会呈现“水流的声音”。这种字幕往往是为了给听力障碍人士或者需要在无音状态下观看视频的人士使用。另一种是subtitle，也就是影视节目中常见的对白，即人物对话的翻译。本文中使用的字幕（subtitle）指主讲教师解说（narration）的文本转译，与解说语音同步出现在屏幕下方。