摘 要

微视频作为一种教学资源，被越来越多的大众接纳。早期的微视频大多为单一的幻灯片，而随着科学技术的进步，越来越多的微视频中加入了教师呈现。呈现教师的初衷，旨在将传统课堂上教师积极的引导作用迁移至微视频中，从而提高课程质量，降低学习负荷，但该积极的假设缺乏实际数据支持，在微视频中呈现教师的作用积极与否仍存在争议。本文试图从学习者的认知资源的角度出发，结合学习风格，探寻微视频中有无教师呈现和学习内容难易程度对学习者认知负荷和学习效果的影响，以期对微视频的制作做出合理化建议。

本文通过对照实验，以问卷的形式，对不同对照组中学习者认知负荷、学习效果的差异进行统计和分析，探究微视频有无教师呈现和学习内容难易程度的影响。

实验以认知负荷理论为基础，对认知负荷采用PaaS自评量表、学习效果采用前后测试题的评价方式，进行数据采集。研究发现：有无教师呈现对学习者总认知负荷没有影响；学习内容难易程度对总认知负荷没有影响，但会通过影响不同种类认知负荷，影响学习效果；有教师呈现时，难易程度对学习效果的影响更显著；在学习内容较简单时，有教师会比无教师的学习效果更好。

关键字：教学微视频；教师呈现；认知负荷；学习效果

Abstract

As a teaching resource, micro-video is accepted by more and more people. At first, early micro-videos were mostly slides. But with the advancement of science and technology, more and more micro-videos have been added to teachers' presentations. The original intention of presenting the teacher is to shift the guiding function of teachers in the traditional classroom to the micro-video, so as to improve the quality of the courses and reduce the learning load. However, the positive hypothesis lacks actual data support. It is still controversial whether the teachers in the micro-video play a positive role or not. This paper attempts to explore whether the presence of teachers and the difficulty of learning content in micro-video have any effect on the cognitive load and learning effect of learners from the perspective of learners’ cognitive resources, considering the different learning style，to make reasonable suggestions for the production of micro-video.

This paper establishes a controlled trial to find the differences in learner's cognitive load and learning effect in different control groups with the use of questionnaires, and to investigate the effect of teacher presentation and learning content difficulty in micro-video.

Based on cognitive load theory, this experiment uses PaaS’s self-assessment scales to measure cognitive workloads, and uses pre- and post-test to collect the data of learning effect. After a series of analysis，we found that：the presence or absence of teachers has no effect on the total cognitive load of learners；the degree of difficulty of learning content has no effect on the total cognitive load, but it affects the learning effect by affecting different types of cognitive load；when teacher is present, the difficulty of learning content shows a more significant effect on learning effect；when learning content is relatively simple, the learning effect will be better with the teacher than non-teacher.

Key Words：micro teaching video；the presentation of teachers；cognitive load；learning effect

目 录

第一章 绪论 4

1.1 选题的背景及意义 5

1.1.1 选题的背景 5

1.1.2 研究意义 5

1.2 文献综述 5

1.2.1 国内外研究综述 5

1.2.2 现状调研 6

1.3 研究目的 6

1.4 研究内容 7

1.5 研究重点 7

1.6 研究方法 7

第二章 概念界定和理论基础 9

2.1 概念界定 9

2.1.1 微视频 9

2.1.2 教师呈现 9

2.1.3 难易程度 9

2.1.4 认知负荷 9

2.2 理论基础 10

2.2.1 认知负荷理论 10

2.2.2 学习风格理论 10

2.2.3 多媒体学习认知理论 11

第三章 研究设计 12

3.1 实验设计 12

3.4.1 研究思路 12

3.4.2 被试 12

3.4.3 实验材料 12

3.4.4 实验流程 12

3.2 教学内容设计 12

3.3 视频设计 12

3.4 研究工具 13

第四章 数据分析 14

4.1 被试基本信息 14

4.2 有无教师、难易程度对认知负荷的影响 15

4.2.1 不同组别的认知负荷平均值 15

4.2.2 不同性别、年龄、学习风格的认知负荷分析 15

4.2.3 有无教师、难易程度对认知负荷的影响 17

4.3 有无教师、难易程度对学习效果的影响 18

4.3.1 学习效果的均值 18

4.3.2 有无教师、难易程度与学习风格的交互效应 18

4.3.3 有无教师、难易程度对学习效果的影响 19

4.4 认知负荷与学习效果之间的关系 22

4.4.1 心理努力与学习效果之间的关系 22

4.4.2 任务难度与学习效果之间的关系 22

第五章 总结与展望 23

5.1 研究结论 23

5.2 讨论与建议 23

5.3 不足与展望 24

参考文献 25

附 录 26

附件A 学习风格量表 26

附录B 认知负荷量表 27

致 谢 28

第一章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.1.1 选题的背景

随着我国教育信息化的不断深入，微课程开始成为一种便捷、有效、大众的学习方式。起初，人们对微课程的印象仅仅局限在“便捷”，而后渐渐提出“高效”的要求。在制作微课时，考虑到科技的进步，以及传统教育中教师的指导性作用，越来越多的微课视频中呈现了教师这一形象。但在教学微视频中，教师的呈现是否会对学习效果产生积极的影响？又是否会促进学习者高效学习？针对这一问题，各领域的研究者从不同的角度展开了进一步的研究。部分学者认为，教师作为引导者，会拉近远程教学中师生之间的心理距离，增加了学生的社会临场感，促进学生学习动机的提升。但也有研究指出，教师呈现会分散学生的注意力，增加学生学习认知负荷，对认知和学习效果造成消极的影响。本研究着眼于教师呈现的方式，将教师呈现和学习材料难易程度作为自变量，以学生认知风格为协变量，考量教师呈现方式对学生认知和学习效果带来的影响。

1.1.2 研究意义

研究微视频中教师呈现对学习者认知负荷的影响，可以避免在微课程中出现的学习者认知负荷过载问题；同时为微课中教师以最佳方式呈现、实现高效的微课教学提供参考依据。

1.2 文献综述

1.2.1 国内外研究综述

国外对于认知负荷的研究起步较早，理论研究相对深入，特别是在对学习者学习负荷方面，探究了影响认知负荷的诸多因素，内因如学生的先前知识，外因如课程的结构、时间、噪音等等。近年，基于认知负荷理论，又逐步进展到微视频中教师形象对学习者注意力的影响，如2015年斯坦福教授Kizilcec发现在微课中呈现教师的面部表情能够给学生更好的学习体验，但与此同时应策略性避免面部表情带来的注意力分散问题^[1]；2017年van Wermeskerken利用眼动仪，研究学习者在有教师的网络课程中的注意力分布，发现比起无教师的情景，学习者在有教师情境下会更少关注任务内容^[2]。

国内学者充分利用认知负荷这一理论基础于多媒体教学中，着眼点主要放在教学中的教师和对学生认知负荷的影响。如在教授陈述性知识时，教师通过影响学习者的认知加工，使学生的在线学习效果要优于传统课堂^[3]；在线视频中教师的姿势可以改善学生的视觉注意力^[3]；具体的学科领域（如地理、化学），研究提高教学效果的具体措施。

国内外关于教师对认知负荷影响的研究相对较多，但极少有学者针对教师呈现和学习材料难易程度的交互作用进行探讨。

1.2.2 现状调查

为了宏观的了解微视频中教师呈现的现状，在2018年1月25日到3月10日期间，我们随机抽取了国内外网络课程平台——其中包括可汗学院、中国公开课、中国大学mooc等知名平台的199门在线课程，并对其视频内教师呈现情况进行统计。由表1.1数据可知：在这199门课程中，呈现教师的课程有136门，大约占总课程量的68%，其中以画中画形式呈现的仅有8门；无教师呈现的课程有63门，约占总课程量的32%。总体来看，有教师呈现的课程数量约为无教师呈现的两倍，这反映了当今主流的教学微视频制作趋势是在视频中加入教师形象。

1.3 研究目的

研究将在前人理论研究的基础上，以有无教师呈现、学习材料难易程度为自变量，以学生认知风格为协变量，考量教师呈现、难易程度对学生认知和学习效果带来的影响。具体探究有无教师呈现和学习材料难易程度能不能影响认知负荷和学习效果、有无教师呈现和学习材料难易程度怎样影响认知负荷和学习效果、认知负荷与学习效果之间呈现怎样的关联，以求为未来微课的制作提供参考意见。

1.4 研究内容

（1）学生认知负荷影响因素的研究现状。

查阅相关文献，了解国内外学者在认知负荷理论，特别是学生认知负荷影响因素领域的研究进展，奠定好相关的理论基础。以便在研究中控制变量，并把握之后教师呈现产生影响的机理。

（2）微视频中教师呈现方式的研究以及教学习内容难易程度的控制方法研究。

查阅相关文献，浏览现有微课，了解教师形象在微课中的主要呈现方式，选择其中主流的、且较为合理的呈现方式用于拍摄实验室视频素材，并设置对照组。在控制教学内容难易程度时，参考国内外学者控制学习内容难易程度时采用的手法，选取其中之一，确保在不影响其他无关变量时，对学习内容的难易程度进行合理的控制。

（3）微视频中有无教师呈现和学习内容难易程度对学生认知负荷、学习效果的影响。

通过对特定被试人群的实验，进行前测后测，分析比较其数据结果，探寻微课中教师呈现、学习内容难易程度与学习者认知负荷、学习效果之间的关系。

（4）根据教师呈现和学习内容难易程度对认知负荷的影响，为微课的制作提出改进建议。

参照数据分析的结果和得出的结论，探究避免认知负荷过载，取得最佳学习效果的微课形式，为微课的拍摄和学习者对微课的选择提出合理化意见。

1.5 研究重点

本文的研究重点是微视频中有无教师呈现和学习内容难易程度对学习者认知负荷和学习效果的影响。

1.6 研究方法

（1）文献研究法

通过图书馆借阅、网络搜索等方式，了解现有理论，并对国内外文献进行分析，总结影响认知负荷的因素，以便实验时控制变量。了解认知负荷、学习效果、学习风格的判定方法，为问卷的设计提供依据。

（2）问卷研究法

问卷是本文数据的主要来源。通过问卷法对实验进行前测和后测，以此收集因变量相关数据进行分析。

（3）实验研究法

本文将通过对照试验，将被试以因变量分组，分为2*2的4组，进行前测—试验（观看微视频）—后测。

第二章 概念界定和理论基础

本节章对文章中涉及到的相关概念进行界定，明确了它们的一般定义和文中的具体定义；同时对实验的理论基础展开详细说明，便于读者理解实验依据和最终结论。

2.1 概念界定

2.1.1 微视频

微视频，简单的说就是时长较短的视频。根据国内研究者对微视频的描述，可以将这一概念具体到：“短则30 s，长则不超过20 min，内容题材广泛，涵盖小电影、纪录片、DV短片、视频剪辑、广告片段等多种视频形态，可通过PC、手机、i Pad、DV、摄像头、MP4等多种视频终端摄录或播放的视频短片的统称。”

本文标题提及的微视频，实际专指用于教学的教学微视频，本质是一种教学视频资源。教学微视频具体是指将某一知识点，利用计算机技术，编辑而成的不超过20分钟、用于教学的视频。

2.1.2 教师呈现

教师呈现是一个宽泛的概念，根据其研究目的不同，呈现方式也多种多样。如根据教师呈现在微课中占比大小划分，可以分为较大、中等、较小三类；根据教师呈现位置划分，可以分为教师置于左侧、教师置于右侧等；根据教师呈现时机划分，可分为持续呈现、策略性呈现等。

在本文中，教师呈现分为两种：（1）有教师；（2）无教师。

2.1.3 难易程度

本文所叙述的难易程度，是指微视频所包含的知识总体的难易程度。由于本实验主要学习内容属于陈述性知识，难易程度主要受学习内容复杂度的控制，具体表现为知识点的多寡。知识点多，则学习内容较难；知识点少，则学习内容较易。

本文中，将根据学习内容的难易，将制作的学习材料（微视频）分为两类：（1）困难；（2）容易。并将被试根据其观看视频的难易程度，同样划分为难易两组。

2.1.4 认知负荷

认知负荷这一概念由澳大利亚心理学家Sweller于1980年代末提出。Sweller等人认为，认知负荷是“人在信息加工过程中需要的心理资源总量”。人的认知活动需要消耗心理资源，但是人的心理资源有限，超过了其上限，就会影响认知正常进行。

2.2 理论基础

2.2.1 认知负荷理论

认知负荷实际是“处理具体任务时加在学习者认知系统上的负荷的多维结构”。这个结构组由两部分组成：（1）反映学习任务与学生个体特征之间交互的因果维度；（2）反映心理负荷、心理努力和绩效等可测性概念的评估维度。

认知负荷理论认为根据认知负荷来源，可将其分为三种类型：内部认知负荷，外部认知负荷和关联认知负荷，三者相互叠加。内部认知负荷取决于学习者现有知识与所要学习的知识之间的交互，这是教学设计无法干预的，高内部认知负荷会降低学习效果；外部认知负荷是由外在环境（如信息的呈现形式、外部噪音）引起的，受教学设计者控制，由于外在认知负荷会降低学习效果，因此要避免不当的教学设计产生外在负荷；关联认知负荷于1998年提出，是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷，同样受教学设计者控制，并对学习过程有积极作用。

认知负荷的评价维度主要包含三个方面：心理负荷（mental load）、心理努力（mental effort）和绩效（performance）。心理负荷反映的是学习者与学习材料之间的相互作用，反映的程度较为客观，更够真实说明学习材料难度与学习者先前经验之间的作用。心理努力则是学习者在学习活动中自发付出的认知努力，包括主动的感知、记忆、思维、想象等认知努力以及在学习时调节情绪与控制时间所付出的努力等，具有主观性，影响学习绩效。学习绩效是认知负荷的外在表现，它是指学习者通过学习之后，所获得的成绩。认知负荷评价维度的提出，使研究者在测量认知负荷时有了研究的依据。

目前已知的认知负荷的测量方法分为三种：主观测量法，任务绩效测量法，生理测量法。主观测量法是学习者根据自身主观感受进行多维度评分，根据评分结果测量认知负荷；任务绩效测量法是根据学习者的学习绩效（如完成学习任务时长）等指标综合判定认知负荷。生物测量法是通过直接观测学习者生物指标判定认知负荷。

2.2.2 学习风格理论

学习风格是指学习者在学习时所偏爱的方式。也就是说，它是在学习者解决学习任务时，所表现出来的具有个人特色的方式，受到先天生理结构和后天经历的影响。后天经历包括家庭、教育和社会文化，不同国家、不同地域的学习风格大相径庭；而相同国家地区的人也会因先天生理结构的不同，学习风格呈现显著的个人差异。