冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究

摘要: 研究目的:互联网时代,信息碎片化对大学生的注意力有一定的影响,注意力对学习效果至关重要,研究通过行为和眼动指标了解冗余信息是否会影响学生的学习效果,为大学生注意力的提升提出相关的建议与理论支持。 本实验选取某高校大一到大四共31名被试

  摘要:研究目的:互联网时代,信息碎片化对大学生的注意力有一定的影响,注意力对学习效果至关重要,研究通过行为和眼动指标了解冗余信息是否会影响学生的学习效果,为大学生注意力的提升提出相关的建议与理论支持。
  本实验选取某高校大一到大四共31名被试,采用EyelinkⅡ眼动仪记录被试在无干扰、图片干扰以及文字干扰条件下阅读材料的眼动指标和行为数据,由于采用的实验材料相对简单,因此研究发现:(1)大学生在不同干扰条件下学习效果,眼动指标如眼跳次数,注视次数,平均眼跳频率等上不存在显著差异。(2)有无干扰以及性别等因素对大学生的阅读成绩没有显著影响。
  关键词:大学生;眼动;信息碎片化;冗余信息;学习效果

  1引言

  随着移动智能通讯设备和大数据网络技术时代的迅速发展,社会进入信息微时代。以微博作为传播媒介代表,以短小精炼作为文化传播特征的时代。140字微博的流行,促进阅读进入“微时代”。在网络信息微时代到来的同时,也显示了信息呈现的碎片化。[1]所谓“碎片化”,原意为完整的东西破成诸多零块,信息碎片化是指在传播学语境下,人们通过媒介了解阅读非常多的信息,但却没有深刻的理解和记忆,让自己了解的东西成为过眼云烟。青少年在浏览网络信息时,受网页相关链接信息的影响,经常忘记最初的目的,由打开链接到最后的网页浏览会和最初上网的目的千差万别。
  从学习的角度看,网页中与学习内容无关的商业广告或其他信息的链接可以看作是冗余信息,早期研究表明,当题目中含有冗余信息时,解题者对相关和无关信息的区分很困难。[2][3]网上信息浏览同时冗余信息的存在不可避免,那么这些信息是否会影响到大学生的注意力,是否会影响到学生的学习或阅读效果,是本研究所关注的。
  通过实验,研究注意力影响因素,为青少年注意力的提升提出相关的建议与理论支持;同时为高校吸引学生注意力,对课件的制作提供参考。

  2概念界定与研究现状

  2.1概念界定

  2.1.1眼动
  眼动(EyeMovements)实际上包括注视(Fixation)与眼跳(Saccade)两种最基本的运动。注视指的是获取信息时,眼睛停留在所加工的物体上;眼跳指的是转移加工对象时眼睛追随物体的移动。目前眼动采用的记录方法有20世纪50年代以前的电流记录法、主要用于动物的电磁感应法以及角膜反射法。常见的眼动仪有EyeLink系列、SMI系列以及Tobii系列。这里的实验用的是EyeLink系列。
  2.1.2眼动指标概念
  基本指标包括:注视点、扫视、回视等,合成指标包括凝视时间等。
  注视(Fixation):在眼动过程中眼睛的相对保持静止被成为注视,一般在200~300ms。(Rayner,2009)
  眼跳(saccade):又称眼跳动,即眼球在注视点之间产生的跳动,是受中枢神经系统控制的有规律的随意运动,表现为眼球的注视点或注视方位的突然改变。
  平均注视时间(meanfixationduration):兴趣区内所有注视点的持续时间的平均值,反映阅读加工的总体情况。
  眼跳频率(saccadeamplitude):指从眼跳开始到此次眼跳结束之间的距离,反映阅读效率和材料加工难度的指标。
  注视次数(numberoffixation):指兴趣区被注视的总次数。该指标能有效反映阅读材料的认知加工负荷。研究(Henderson&Ferreira,1990)发现阅读较难材料时的注视次数明显比阅读较易材料的多,同时在年龄和熟悉度上也会有差异。
  2.1.3冗余信息
  从传播学理论中,冗余信息(redundancy)并不是一些不必要的、多余的内容,在很多情况下,冗余是必不可少的。所谓冗余信息,即信息中包含的、不影响信息完整的、不容心愿自由选择的那一部分。本研究中的冗余信息,是指在网页浏览过程中,与阅读内容关系不大,但可能会影响到阅读过程的信息。[4]
  本文中对冗余信息的表述主要指图片和文字等干扰信息。

  2.2研究现状

  2.2.1网络时代信息碎化对青少年注意力的影响
  1971年,经济学家赫伯特西蒙就对现代人的注意力匮乏症做出了最好的诊断:信息消耗的是接收者的注意力。因此,信息的聚敛必然意味着注意力匮乏。网络传播手段多样化,内容解读随着用户的多样性使得传播的内容越来越缺乏整体性,新的信息很多,但大多是不完整的[5]。因为一条新闻信息从最初被发现到最终呈现是需要一定时间的。如果没有持续的关注,很有可能使报道停留在肤浅的、零散的程度,不利于公众全面认识某个事件或问题。海量信息与注意力转移之间的矛盾。本来打算上网收邮件的,打开网页被一则新闻吸引,看完新闻后,又发现明星八卦的链接,点击链接后发现新上映的娱乐大片,接着就开始饶有兴致地看开电影了,套用一句话:我们已经越走越远,忘记了当初为什么出发。大学生在阅读网络信息时,注意力是否会受到信息碎片化的影响,同时降低学习效率,值得研究。
  2.2.2冗余信息对学习效果影响的相关研究
  冗余信息的性质与媒体类型对多媒体学习成绩的交互影响,结果发现,在回忆成绩上,信息的性质与媒体类型的交互效应显著。具体说来,在重复冗余信息条件下,文本冗余信息组的回忆成绩显著低于图片冗余信息组和声音冗余信息组,其他两组的回忆成绩没有显著差异[6]。分析其原因,当冗余信息是重复性声音时,可能会产生通道效应,当冗余信息是重复性图片时,被试判断起来比文本要更容易一些,因此,在重复冗余信息条件下,文本冗余信息组的回忆成绩显著低于图片冗余信息组和声音冗余信息组。而在非重复冗余信息条件下,图片冗余信息组的回忆成绩显著低于文本冗余信息组和声音冗余信息组,其他两组的回忆成绩没有显著,这可能是因为相对于非重复的文本和声音冗余信息,新的图片冗余信息更容易唤起学生的注意,引起高外在认知负荷,[7]因此,其学习效果较差。
  对网络接触较多的大学生群体注意力的研究,较少将网页干扰信息与大学生的认知特点对注意力的影响进行研究。本研究参考大学生浏览网页的特点,选取干扰因素(以图片和相关链接主题作为阅读文字的干扰因素),研究它们对大学生学习效果的影响。
  2.2.3眼动研究的现状
  眼动目前运用于心理学上的研究主要是阅读,应用到教育和广告的领域。隋雪的学习困难生(studentswithlearningdifficulties)阅读过程的眼动研究[8]筛选总智商在90以上没有明显躯体和精神疾病也没有脑损伤病史的综合能力较差的儿童。实验结果学困生阅读效率低,阅读理解成绩差,在阅读文章、加工拼音、理解图片、搜索目标上趋势一致。具体表现为注视点持续时间长,对材料总注视时间长,眼跳幅度较小,注视次数多等,导致阅读效率低下。蒋瑛瑾的大学生阅读名人代言品牌广告过程的眼动研究[9]实验结果表明大学生阅读名人代言和普通人代言同一则广告的眼动模式有显著差异,表现为阅读广告时间、注视次数、眼跳幅度和广告认知效果评定成绩等。
  除了阅读的领域,眼动研究还被广泛运用于运动心理学领域,研究运动员在比赛过程当中的视觉搜索和注视的情况。Helen等人以眼动为指标对足球运动员进行眼动研究,结果证明专家组与新手组相比平均注视时间和反应时较短。Bard等人观看体操运动员对于平衡木这一项目时的眼动[10],发现经验丰富的裁判员与新裁判员注视位置不同,并且观看的动作类型影响两组被试的注视次数。Rayner对职业象棋选手的眼动研究时使用了窗口随眼睛注视点移动(gaze-contingentwindowparadigm)等技术,结果显示专家组观看3×3小型棋盘的注视次数少于新手组,且注视相集中在个别棋子,而新手组的视线则相对散乱。[11]另外眼动研究还被运用于病理心理学,主要的技术为眼动脱敏与再加工治疗(EMDR),通过脱敏和认知重建帮助失眠患者释放中枢神经系统的压力,诱导患者迅速降低焦虑,产生积极地情感,从而改善睡眠质量。
  综述前人研究可以发现,存在以下几个问题:第一,眼动对于阅读材料的要求比较高,因此也需要我们控制行列数、字体大小以及材料的内容,需要考量材料对被试的影响;第二,冗余信息的性质对学习效果有显著地影响,在呈现冗余信息时,冗余信息的位置,也可能会对学习效果产生影响,这是前人的研究没有考虑到的。

  3研究方法

  3.1被试

  本实验采取自愿原则,对某高校大一到大四共45名被试进行实验,进行无效数据的筛选(眼动指标超过三个标准差的数据剔除)后最终选出31个有效数据,男生13名,女生18名,从大一到大四各个学院均有分布。
冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究

  3.2实验仪器

  实验使用加拿大SRResearch公司生产的EyelinkⅡ眼动仪,眼动仪有三个组成部分:一台HostPC,一台DisplayPC以及头盔。HostPC屏幕分辨率为1024*768,为彩色显示器,刺激显示在DisplayPC的中央,采样频率500Hz。被试眼睛与屏幕中心距离为95厘米。

  3.3实验材料

  从网络中选取学习内容,一共4段文字(黑体,20号字体),内容包括小和尚砍柴,买鹦鹉,扁鹊治病,动物园的故事,且字数控制在每页200个字左右,每行不超过16个字。篇幅长度相等。实验之前先让15名大学生进行材料的前测,前测发现每段材料的阅读平均时间为40秒,材料之间阅读时间,难易程度相等。
  4段文字材料,分别设置为有干扰和无干扰两种情况:
  有干扰材料。2段文字周边有图片干扰,图片干扰的种类包括广告图片与物品图片(图片干扰分布在文字的左右和下侧,每侧各有4幅图片,大小为1cm*1cm);2段文字周边有相关链接主题,种类包括新闻标题(共有三句文字的干扰,文字干扰呈现在材料的上侧和下侧,每句话11个字左右)。文字及干扰材料的制作,均使用photoshop对所选图片进行编辑加工。在处理中控制了干扰的明暗度与饱和度,使其与文字材料的字体,字体颜色保持一致。从而有效的控制了随机误差。
  无干扰材料。4段文字同时进行没有任何干扰的设置。
  学习效果的测量是依据自编小问题(一段文字5题,共20题,每题2分),最后对分数进行求和。

  3.4实验设计

  实验是混合设计,干扰类型(文字干扰、图片干扰)是被试内设计,有无干扰是被试间设计。
  自变量:无干扰,有干扰(图片干扰,文字干扰)。
  因变量:学习效果(阅读成绩)、眼动相关指标。
  将被试随机分成两组,一组呈现有干扰的图片,被试分别接受两段文字干扰和图片干扰两组干扰刺材料的学习;一组呈现无干扰的图片,被试接受4段无干扰材料的学习。记录下他们相应的眼动指标和阅读成绩。

  3.5实验步骤

  主试三人,一人调试眼动仪器,一人收发问卷,一人负责校准和观察眼动轨迹。
  首先呈现指导语:这是一个关于学习效果的测试,需要您阅读并且在阅读完成后完成相应的试题。测试分为四段,每段有一页,准备好了吗?按手柄上任意键开始测试。在被试阅读指导语的期间一名主试调整头盔的大致位置,在被试按手柄之后开始调整摄像头的位置并且校准。
  之后开始测试,让被试阅读相关文字材料,每段材料的呈现的最长时间设置为45s,一段文字学习后,会按顺序出现对应的题目,需要被试回答。被试在阅读和完成一段文字后结束后按下手键来呈现下一段材料。
  由于实验采用的是完全随机的方式,为了减小被试间的个体差异对实验结果的影响,因此采用单因素重复测量技术,每个被试在阅读完相应材料后,回答出相应的文字题目,回答结束后再继续进行下一张图片的阅读。排除顺序效应和交互作用的影响,采用四种顺序对被试的性别以及年级做人为控制。四种顺序分别为:材料A-材料B-材料C-材料D、材料B-材料A-材料C-材料D,和材料C-材料A-材料B-材料D,材料D-材料C-材料B-材料A。
  测试完成后要求被试完成测试题目,最后发放奖品。

  3.6结果处理

  记录被试分别在无干扰、图片干扰以及文字干扰下阅读新闻材料的眼动指标和阅读成绩。眼动指标主要是被试阅读实验材料时的眼跳次数、注视次数、平均眼跳频率以及总注视时间。阅读成绩来自于被试在看完图片后所做的关于每个图片的题目的成绩之和。最后,通过SPSS24软件包进行数据处理,实验数据(文字干扰和图片干扰)按照被试内重复测量方差分析,有无干扰按照被试间独立样本进行数据分析。

  4研究结果

  4.1大学生阅读成绩差异检验

  4.1.1大学生在不同条件下的平均学习成绩
冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究
  由表4可知,有无干扰对学习的影响不存在显著差异(P>0.05)。
  4.1.4性别对学习成绩的影响分析
  对不同性别的学习成绩进行独立样本t检验,发现性别对学习成绩的影响不存在显著差异(P>0.05),具体结果如表5.
冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究
  采用重复测量方差分析后,发现眼动各项指标在不同干扰类型方面无显著差异,P>0.05。
冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究
  采用独立样本t检验发现,有无干扰因素对眼动指标影响差异不显著,p>0.05。
  4.2.4性别因素对眼动指标的影响分析
冗余信息对大学生学习效果影响的眼动研究

  5讨论

  5.1大学生阅读成绩差异分析

  不论是文字干扰还是图片干扰,不论是有干扰还是无干扰,以及性别等因素,对阅读成绩的影响,差异均不显著(p>0.05)。
  虽然各种条件下均不显著,但研究发现(表2)文字干扰的学习效果低于图片干扰的学习效果,这与前人的研究有共通之处。根据前人的研究显示,图片信息呈现方式具有生动性、直观性和互动性等特征,能弥补文字信息呈现方式的不足,[12]相对文字信息呈现方式而言,图片信息呈现方式具有优先效应,[13]而且图片信息呈现方式更容易获得用户喜爱。[14]
  本研究效果之所以不显著,可能的原因分析:在已有研究现状中,前人一般采用动画或者声音等对学习效果干扰,在本次实验中采用的是静止图片与文字来对学习效果进行干扰,且具有广告效果的图片经处理后可能不清楚,没起到该有的干扰效果,且阅读的材料比较简单。并且在利特菲尔德的研究中发现,[16]当题目难度加大时,呈现的无关信息会对解题产生影响。所以在后期研究中,会尝试采用动态的干扰材料,并增加学习材料的难度,看是否会对学习效果产生影响。
  在日常生活中,学生在网络浏览信息时,目的不明确,所以容易被一些信息干扰,转移注意力;在本实验中,因为学习材料简单,实验要求明确,即学习目的明确,因此相对受外界干扰影响会小,可能会降低干扰效果。这也是后期需要进一步探讨的。

  5.2大学生阅读眼动指标差异分析

  在平均眼跳频率、注视次数和眼跳次数方面,数据显示其结果顺序依次是:无干扰材料>文字干扰材料>图片干扰材料,但在数据分析中并未发现眼动指标存在显著差异,眼动指标的数据表明(表9):在无干扰条件下注视效率最高,即一次注视可以加工更多的信息;文字干扰条件下其次,图片干扰条件下最差。
  在总注视时间方面虽然差异不显著,但我们发现无干扰材料>文字干扰材料>图片干扰材料,注视时间越长则表示需要集中更多的注意力去完成阅读任务,说明本研究中的图像和文字并没有引起被试的过多关注,在实验中存在一些其他的干扰因素影响了实验结果。
  根据冯虹,岳宝霞的对于以题目难度和冗余信息对解题影响的眼动研究表明:(1)题目难度及冗余信息对学生解题正确率影响显著,含有冗余信息对高分组学生解难题和低分组学生解容易题的正确率有影响。(2)题目难度及冗余信息对学生进出关键信息区域次数影响显著。[15]利特菲尔德认为,冗余信息可能会增加错误推理和情境中细节推断的错误率,或者会降低选择、整合有用信息的可能性。[16]这与本实验得出的结果:被试在无干扰图片和文字干扰图片上的得分存在差异有共通之处。同样在他们的研究中,发现冗余信息与题目的相关性在解题过程的影响显著。不同成绩学生解含有冗余信息的题目时,进出相关信息区域的次数均显著多于无关信息区域。同样在后期的研究中,会将冗余信息与文字材料的相关性这一因素考虑进实验设计中。

  5.3研究不足与展望

  由于研究者的时间和能力有限,在实验设计的严谨上仍然欠考虑。
  (1)在选择被试方面,样本较小,仅采用了31个被试的实验结果,因此数据不具有代表性。在被试的维度方面仅考虑了性别和年级因素的均衡分配,没有对其他因素进行进一步的筛选。
  (2)实验环境不够正式,存在额外的干扰,比如噪音,阳光等。
  (3)实验所选的材料存在着不足,文字材料太过于简单,学习效果不够明显。后期的研究将会专注于学习材料的难度的选择。阅读成采用笔头回答,存在前摄抑制等随机误差。

  6结论

  6.1大学生在不同干扰条件下学习效果,眼动指标如眼跳次数,注视次数,平均眼跳频率等上不存在显著差异。
  6.2不同图片类型总分差异有统计学意义,有干扰组平均分比无干扰组平均分低。
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