眼动技术在我国教学视频设计研究中的应用综述

【摘要】随着近年来在线教育的发展，教学视频成为在线学习的主要资源，教学视频资源开发的相关研究得到广泛关注。眼动追踪技术为信息加工领域的研究提供数据支持，因此也被运用到教学视频资源设计开发领域。本文梳理了近年来我国教学视频设计研究领域中眼动技术的应用现状，并讨论眼动技术在该领域的进一步发展。

【关键词】眼动技术  教学视频  多媒体学习

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）21-0111-02

一、研究背景

随着大规模开放在线课程的迅速发展，教育视频得到广泛应用，从最初的辅助性资源成为在线学习的主要资源，教学视频的相关研究也获得多媒体学习领域研究者的广泛关注。如何设计教学视频才能更好地引导学习者的注意力、促进学习者的信息处理和信息整合能力、提高学习者的积极性和学习效果，也成为了多媒体学习领域的热点问题。作为认知科学的研究方法之一，眼动追踪技术相较于传统的行为实验方法具有方法和技术上的优势，能够通过追踪和记录个体在学习过程中的眼球运动，帮助研究者探究学习者视觉加工过程和内部认知过程。因此，眼动技术被逐渐运用教学视频资源开发的领域中。

本文主要从文献年度分析、眼动指标的运用和文献内容分析三个角度，梳理和分析眼动技术在我国教学视频设计研究中的应用现状，进而展望眼动技术在教学视频设计领域的进一步应用。

二、文献选择方法

本研究的文献均来自中国知网（CNKI），检索时的关键词为“教学视频”和“眼动”。优先选取了核心期刊和CSSCI期刊的论文及博硕士论文，并参考了被引次数，以保证论文的代表性。通过对检索后的文献进行整理和筛选，最终得到期刊论文8篇，博硕士论文17篇，共计25篇论文，作为本文的研究样本。

三、研究结果与分析

1.文献年度分析

各年文献数量分布如表1。从检索到的25篇文献来看，国内最早将眼动追踪技术应用到视频教学设计研究的论文是郑俊、王福兴等于2012年发表在心理研究杂志上的《多媒体视频学习中的教师角色》一文。论文数量的变化也体现出，眼动追踪技术在视频教学中的应用是一个比较新的研究方向，近年来的论文数量总体呈现上升趋势。

2.眼动指标在研究中的运用

通过对文献中所使用的眼动指标进行总结，发现目前研究中使用最多的是注视类指标，主要包括注视时间、注视次数和注视热点。而眼跳类指标和瞳孔直径使用较少。研究者往往综合选用多个眼动指标，并综合眼动技术和认知行为学实验方法，来探究和分析学习者的视觉认知加工过程，比较学习者的学习效果、积极性和学习满意度。

3.文献内容分析

通过对文献内容的分析，我们将眼动技术在教学视频设计研究中的应用主要分为以下四个方面：（1）指导教学视频的字幕设计;（2）指导教学视频中的线索设计;（3）指导教学视频中的交互设计;（4）指导教学视频中教师的呈现方式。

3.1教学视频的字幕设计

字幕是教学视频重要的构成要素，具有呈现信息、组织信息的功能。教学视频中字幕的设计、布局、类型和呈现方式影响着个体的学习效果和视觉认知过程。

孙颖飞[1]以MOOC视频为研究对象，探究MOOC视频中字幕的布局方式。研究发现，上下布局的方式下，学习者的学习效果和主观满意度优于左右布局;而相对于上下布局组，左右布局的方式下，学习者会更多注意字幕呈现区域。

王雪、王志军等[2]将教学视频中的字幕设计方式分为无字幕、全字幕和概要字幕三种，研究当知识类型（陈述性、程序性）不同时，三种字幕设计对学习者的影响。研究发现，对于陈述性知识，全字幕设计视频的学习者的学习数量最多，且学习数量与字幕区的眼动指标呈正相关;而概要字幕设计视频的学习者学习质量最好。对于程序性知识，概要字幕设计视频的学习者学习数量和质量比另外两种字幕设计更好。

庞丽[3]发现在教学视频中呈现讲解字幕、在讲解字幕中加入重难点提示、在教学视频中添加纲要字幕，均有助于提高学习效果。其中，讲解字幕呈现在相应画面邻近位置有利于学习效果的提升，而與“顺序型”纲要字幕相比，“并列型”纲要字幕呈现方式下，学习者学习效果更好。

以上研究表明，教学视频合理的字幕设计有助于促进学生的认知加工，提高教学效果，因此应根据知识点的类型，合理安排和选择字幕的布局方式及类型。

3.2教学视频中的线索设计

教学视频中线索也是一个重要的元素，线索可以帮助学习者注意重难点信息，引导学习者组织和整合新旧知识。线索一般可以分为视觉线索和言语线索两种类型。

余慧芬[4]的研究发现，在视频中添加线索可以帮助学习者更好的分配注意力，其中言语线索效果最佳;视觉言语组合线索可以促进学习者的知识迁移水平，而视觉线索会增加学习者的认知负荷。

曹瑞青[5]按照知识类型（程序性、陈述性）对教学视频进行分类，按照学习风格（视觉型、言语型）对学习者进行分类，探究了当提供不同线索类型（视觉、言语）时，不同学习者学习不同类型知识的效果。研究发现，对于程序性知识，为言语型学习风格学习者提供言语线索，为视觉型学习风格学习者提供视觉线索，均能取得最好的教学效果;而对于陈述性知识，两种风格的学习者均在提供言语线索的视频学习中取得最好效果。

韩佳雪[6]将线索类型分为视觉线框线索和言语文字线索，并结合了学习者先前知识经验水平（高、低），探究线索类型对不同学习者学习效果的影响。研究发现，提供视觉线框线索，能够促进低经验知识水平学习者的迁移成绩和满意度，并增加其对学习重点区域的总体注视次数和平均注视时长;提供视觉线框线索，能够促进于高知识经验水平学习者对学习重点的注意和加工。

以上几个研究分别探究了对于不同类型的知识，和对于不同经验知识水平、不同类型学习风格的学习者，线索的类型对其学习效果和视觉加工过程的影响。综上，在开发视频教学资源时，应根据学习者特点和教学目标选取合适的线索类型。

3.3教学视频中的交互设计

教学视频中的交互设计可以提高学生的学习持续性、学习质量和学习兴趣，也成为研究者重点关注的领域。交互设计的类型包括前嵌问题、内嵌测试、自主选择学习策略、反思策略等。

周围[7]以MOOC教学视频为研究对象，研究了内嵌测试和自主选择学习顺序两种交互方式对学习效果的影响。其中，内嵌测试的交互方式的反馈设计包括无交互无反馈、无反馈、对错反馈、图文反馈。实验结果表明，图文反馈效果最佳，对错反馈次之，无交互无反馈效果最差。因此，内嵌测试的反馈设计越丰富，学习者的学习效果越好。而自主选择学习顺序的交互按照自主选择程度分为无选择、选择既定顺序、完全自主选择三种方式。实验结果表明，当学习陈述性知识时，自主选择程度越高，效果越好;当学习程序性知识时，完全自主选择最好，选择既定顺序则不利于学习者的学习。

曾菲[8]的研究发现，反思策略的嵌入提高了学习者知识迁移的能力，其中“批判性问题”策略比“反思笔记”策略效果更好;而且这种策略不会增加学习者的认知负荷，并且能够促进学习者积极情绪的提升。

谢耀辉[9]探究在视频中添加前嵌问题的效果，发现添加前嵌问题但不提供反馈，有助于提高学习效果;对于低知识经验水平学习者，不仅提高学习效果而且提高注意力;对于高动机水平的学习者，不仅提高学习效果而且提高视觉搜索效率。

通过分析以上文献可以发现，教学视频中的交互设计可以提高学习者的积极性、参与度、注意力和信息加工深度，有助于学生理解、梳理和记忆新旧知识。因此，在开发视频教学资源时应选择适当的交互设计方法。

3.4教学视频中教师的呈现方式

通过在教学视频中融入教师声音、形象等因素，能够更好的创设学习情境，调动学习者的积极性，增加视频教学的互动性。因此，对教师的呈现方式的研究，也是教学视频资源开发研究的热点之一。

郑俊、赵欢欢等[10]发现，当文字PPT与教师形象同时呈现时，相对于文字PPT，学习者会更多注视动态教师形象，而且对教师形象的注视越多，学习效果越好。

王红艳、胡卫平[11]等探究对于不同类型知识（陈述性、程序性）的教学视频，教师的目光引导与姿势引导对学习者学习效果和眼动数据的影响。研究结果表明，教师目光引导和姿势引导，都比无引导的教学视频效果更好，具体表现在学习者对教学重点区域的注视次数和注视时间更多，提高了学习者注意力，而教学重点区域和非教学重点区域之间的眼跳次数降低，认知负荷降低，学习效果得到提升。

李丽[12]进一步将教师引导方式（无引导、目光引导、手势引导、目光+手势引导）和学习者先验知识水平（高、低）相结合进一步设计实验。结果表明，当学习者知识经验水平较低时，手势引导可以提升保持迁移成绩，提高对重点区域的注视时长，促进视觉搜索效率;而目光引导对学习者的注意力分配、学习者的学习效果均无显著影响。当学习者知识经验水平较高时，手势引导只能提高的保持成绩和视觉搜索效率，对迁移成绩和重点区域注视时长无显著影响;目光引导降低了重点区域注视时长，但对学习者的注意力分配、学习者的学习效果均无显著影响。

总结以上文献可以得出，应考虑学习者的先验知识水平，要学习的知识类型，来选择视频教学资源中教师呈现的方式。

四、结论与展望

综上所述可以看出：1.在我国，对眼动技术在视频教学领域的应用呈现上升趋势，但还有很多值得挖掘的方向;2.从眼动指标的选取上来看，现阶段使用最多的是注视类指标，眼跳类指标和瞳孔直径使用相对较少，在研究时往往选取多个指标，并结合认知行为实验，来分析学习者的学习效果和视觉认知加工过程。在以后的研究中，还可以考虑眼动技术、认知行为实验与脑电技术的结合，进一步探索教学视频学习过程中的认知加工机制;3.在教学视频中添加字幕、线索、交互设计和教师形象，都是有效提高学生学习视频教学资源效果的方法，但在设计时，要综合考虑教学目标、知识类型、学习者学习风格、学习者的先验知识，合理优化教学资源的设计。

参考文献：

[1]孙颖飞.MOOC视频界面布局对学习效果影响的眼动研究[D].陜西师范大学，2016.

[2]王雪，王志军，候岸泽.网络教学视频字幕设计的眼动实验研究[J].现代教育技术，2016（02）：45-51.

[3]庞丽.教学视频中字幕呈现方式对学习效果的影响研究[D].天津师范大学，2019.

[4]余慧芬.教学视频中不同类型的线索对学习的影响研究[D].华中师范大学，2017.

[5]曹瑞青.教学视频中线索对学习效果影响的实验研究[D].天津师范大学，2019.

[6]韩佳雪.教学视频中线索类型与学习者先前知识经验水平对其学习效果的影响[D].华中师范大学，2018.

[7]周围.MOOC教学视频中交互设计规则的构建研究[D].天津师范大学，2018.

[8]曾菲.嵌入反思策略的教学视频对学习者学习的影响研究[D].天津师范大学，2018.

[9]谢耀辉.教学视频中前嵌问题与反馈对学习的影响[D].华中师范大学，2019.

[10]郑俊，赵欢欢，颜志强，王福兴，马征，张红萍.多媒体视频学习中的教师角色[J].心理研究，2012（05）：85-90.

[11]王红艳，胡卫平，皮忠玲，葛文双，徐益龙，范笑天，梁燕玲.教师行为对教学视频学习效果影响的眼动研究[J].远程教育杂志，2018（05）：103-112.

[12]李丽.教学视频中教师手势和目光引导对学习者学习的影响：经验反转效应[D].华中师范大学，2019.

作者简介：

付双纳（1994-），女，汉族，河南省驻马店人，广州大学教育技术学硕士研究生。