科学文本理解:作为学习策略的绘画、主要思想选择和总结(译)

Science text comprehension: Drawing, main idea selection, and summarizing
as learning strategies

Claudia Leopold*, Detlev Leutner

摘要:两名实验的目的是把生成图纸的指导与两个以文本为中心的策略——主要思想选择(实验1)和总结(实验2)进行对比,以此检查这些策略是否可以帮助学生学习化学科学文本。两名实验遵循了2*2设计,绘图策略指导(是对否)和主要思想/总结策略指导作为实验因素。主要因变量是科学文本理解,通过由多选测试和转移测试来测量。参加者有90人(实验1)和71人(实验2)的10年级学生。两名实验结果显示了绘图策略指导的正面效果和没有交互作用的以文本为中心的策略指导的负面效果。这些结果与心理模型的理解方法一致,显示出绘画活动有利于促进科学文本理解。

1.前言

学习策略和自律方法强调学习者积极处理学习材料的重要性(Pressley&Harris,2006; Weinstein&Mayer,1986; Winne&Hadwin,1998; Zimmerman&Schunk,2001)。学习者指导自己学习的一个重要方式是通过学习策略。特别地,认知策略被认为是通过激活和聚焦学习者的信息处理来影响理解(Mayer,1996)。此外,认知策略也影响学生在处理学习材料时构建的心理表征。假设一名学生阅读科学文本时,旨在复重现文本而不是理解文本的内容。相反,假设另一名学生阅读科学文本时,旨在理解而不是重现文本。那么两名学生根据所使用的特定策略,使得处理文本时构建的心理表征有所不同。(例如,Marton&Säljö,1997; Mayer&Cook,1981)

在学习策略研究中,很少注意特定认知策略与学习者构建的认知表征的具体水平相关联(Leopold,2009)。我们认为这种关系是重要的,因为这些表征构成了学习的产物,以及学生在回答有关学习内容的问题时可以访问这些表征。因此,心理表征的水平与理解水平有关。

在文本理解研究中,学习者构建的心理表征水平是一名中心课题。广泛的一致认为,理解文本涉及通过文本传达的信息的多层次表征构建(van Dijk&Kintsch,1983; Graesser,Millis,&Zwaan,1997; JohnsonLaird,1983; Kintsch,1998)。表面表征保留文本字句的确切措辞和语法,并描述了句子级别的理解。命题表征保留了文本的含义,但不是确切的措辞和语法。然而,该含义是仅通过与内容相关联的抽象符号来表达(Glenberg,Gutierrez,Levin,Japuntich,&Kaschak,2004)。因此,命题表征被认为是描述性表征,并与显性文本记忆相关(Schnotz&Bannert,2003)。相比之下,心理模型代表“文本内容是什么”(Glenberg,Meyer,&Lindem,1987,第70页),即文本描述的情况。JohnsonLaird(1983)指出心理模型具有固有的结构特征,与结构或功能类比所代表的内容相关,并允许我们操纵和读取关系信息。因此心理模型为推论提供了依据并对文本内容进行更深入的理解。

有大量证据表明,意义建构和表征的过程是灵活的,并且取决于学习者的目标和策略(van den Broek,Lorch,Linderholm,&Gustafson,2001; Graesser,Singer,&Trabasso,1994; Magliano,Trabasso, &Graesser,1999)。当应用特定策略处理文本时,学习者的注意力可能集中在特定水平的认知表征上。类似于心理摄像机,学习者可以放大基于文本特征或文本描述的情况,从而促进构建更浅的基于文本的表征和心理模型(Graesser et al.,1994; Magliano et al.,1999; Perrig &Kintsch, 1985; Schmalhofer & Glavanov, 1986)。McNamara, Ozuru,Best, and O’Reilly (2007)在其框架中考察了这些方面,并对以文本为中心的策略(帮助学生处理文本中明确陈述的信息)和帮助学生超越文本的策略进行了区分。

鉴于心理模型促进理解的潜力,我们的第一个目标是着眼于策略指导,策略知道促进心理模型构建。因此,我们专注于描述对象和元素之间的复杂空间关系的说明文本。例如,考虑化学文本中关于水分子结构的段落以及在图1中的一个示例图。

为了促进对文本内容的理解,读者需要形成文本描述的对象和关系的心理表征。在上面的例子中,这将意味着水分子的空间结构的表征,这使得学习者能够产生相邻分子附着在哪里的推论,这反过来限制了心理模型构建的过程。这些视觉空间表征的一个优点是它们使空间关系明确;从而,帮助学习者识别主要特征并帮助推理生成 (Larkin &Simon, 1987)。

我们认为可视化策略在促进这些类型的心理模型方面特别有用,因为她们帮助学生表现出与参考对象(例如两名氢原子之间的角度)在结构上类似的特征和关系。因此,我们将这些策略作为重模型策略。使用策略来形成图形或操纵科学文本的参考内容的读者应该比那些不付出努力进行可视化的人更了解文本。

实证结果提供了对这一预测的支持,尽管效果取决于所使用的策略和提供的教学支持。Glenber 等人(2004,实验3)发现,操纵玩具物品和图像的训练对一年级和二年级学生有积极的影响。学生们首先接受了操纵玩具对象的训练,以模拟文本所描述的动作。之后,他们在没有实际移动物体下练习想象这些动作。与重复阅读控制组相比,直接和想象的操纵都改善了文本材料的记忆和理解。Lesgold,McCormick和Golinkoff(1975)指出了在阅读散文故事时基于绘画活动和图像训练的操纵的相关影响。与真实物体的操纵训练相比,插图图像训练允许在学校设置中灵活使用,因为学生只需要纸和铅笔来表示相关对象。然而,训练包含多种策略(例如,绘画活动,想象,选择和回顾重要信息),因此不可能确定哪些策略有助于提高理解力。

Van Meter(2001)研究了绘画活动是否提高生物科学文本的学习效果。五年级和六年级学生阅读关于神经系统的文本,并收到纯绘图说明,绘图说明的各种额外支持,或没有绘图说明图片。结果表明,绘图活动与使用实验者呈现的图片一样有益。然而,在绘图过程附带提示问题之后,绘图学生提供照片时,表现优于图片组的学生。不幸的是,没有使用纯文本组(没有提供插图)为纯绘画活动的有效性提供基准。然而,Schwamborn,Mayer,Thillmann,Leopold和Leutner(2010)的结果表明,当被要求绘制,并提供绘制提示时,与既没有提示也没有绘制说明的纯文本控制组相比,学生从洗涤过程的化学文本中学到更多的知识。

大学时代的读者,Hall, Bailey, and Tillman (1997)表示,与Van Meter(2001)一致,绘图组和图片组的表现同样好,此外,他们的结果表明,与Schwamborn等(2010)一致,绘图组获得的得分高于无图像、无绘图指导的对照组。Alesandrini(1981)和Dean和Kulhavy(1981)报告了显示绘图指导的好处的相关结果。

然而,在一些研究中,没有发现绘图指导的好处(Leutner,Leopold,&Sumfleth,2009; Snowman&Cunningham,1975)。例如Leutner等(2009),例如,要求学生阅读关于水分子的科学文本,并为每一段画草图;然而绘图组表现不如对照组好。这些结果的一个原因可能是用于评估理解的测试类型。在Leutner等人的研究中,学生被要求对文本相关推论进行多重选择测试。可能,他们主要依赖的是回答这些问题时的事实知识。Snowman和Cunningham(1975)使用一个回忆事实信息的多项选择测试,也没有发现绘图活动的好处。同样,Van Meter,Aleksic,Schwartz和Garner(2006)发现在多项选择认知测试中没有发现绘图活动的影响,然而,在解决问题的测试中揭示了绘图的好处。Van Meter和Garner(2005)指出,绘图活动的好处更有可能在测试更深入了解所学内容的评估中被揭示。因此,当调查绘图活动的影响时,使用对较高级别的理解敏感的测试(例如Hall等人,1997; Schwamborn等人,2010; Van Meter,2001)似乎很重要。

在大部分研究显示绘画活动的好处中,绘制条件与对照组进行了比较,对照组没有收到关于如何研究文本的进一步策略说明。因此,不能排除绘图的积极作用归因于学生比控制组投入更多的努力来处理学习材料。这并不一定意味着所提到的对象的结构类似表征的优点,如心理模型方法(Johnson-Laird,1983)。鉴于这些考虑,我们的第二个目标是将绘图策略的有效性不仅与控制条件进行比较,而且与引导学习者在构建视觉空间表征以外的其他活动中投入努力策略进行对比。。

满足这些要求的一个可能的策略是将学习者的注意力转移到基于文本的处理中,如释义(Alesandrini,1981; Kulhavy,Lee,&Caterino,1985)或总结(Foos,1995; Johnson-Glenberg,2000)。然后,学生需要投入努力处理文本材料,但不需要构建要学习的内容的视觉空间表征。相反,他们投入注意力到基于文本的处理。Larkin和Simon(1987)指出,基于文本的处理本质上是顺序的。这些过程的一个特征是读者线性处理和搜索数据结构(即文本)。因此,更难以识别与拓扑相关的重要组件,并且在这些组件的基础上得出推论。相比之下,绘制过程使得组件之间的拓扑关系显而易见,从而有助于学习者识别显示对象的组件之间的关系(Larkin&Simon,1987)。为了支持这一观点,Alesandrini(1981)发现绘图比对文本中所述的明确信息进行改写的指导更有益处。

我们预计促进基于文本处理的策略和促进基于模型的处理的策略会差异地影响对描述物体和元素之间的空间关系的文本的理解。通过理解,我们意思是在心理模型方面,更高层次的理解是基于文本中描述的对象和关系的表征。当学习者的注意力集中于基于文本的处理时——例如,当识别主要文本的思想或总结——他或她更有可能处理明确呈现的文本信息,以便创建词语和词之间的关系的表示。据McNamara等 (2007),我们将这些策略称为以文本为中心的策略。

相比之下,当学习者被要求可视化文本信息时,绘制草图表示最重要的想法和关系,他或她主要集中在文本中明确说明的信息,但也被要求将口头输入转换为所提到的对象的非语言表征(Johnson-Glenberg,2000; Van Meter&Garner,2005)。因为这种非语言表征表示结构关系,所以它应该允许基于知觉线索(例如空间关系和连接)的推论,这很难从言语表达中单独推断(参见Larkin&Simon,1987)。这与研究结果一致,即绘图活动的优点通常发生在测量深层次理解的测试(Van Meter&Garner,2005)上。因此,我们将绘图策略称为以模型为中心的策略。

我们期望被要求进行绘画活动的学生比没有具体策略学习或被要求处理以文本为中心的学生更好地理解文本。此外,在上面提到的研究中,以模型为重点和以文本为重点的策略并没有系统地结合起来。指导学生使用绘图策略或以文本为中心的策略(例如,Alesandrini,1981; Kulhavy等,1985)。然而,当同时应用这些策略时,以及策略相互关联时,这些策略之间可能存在互动。 因此,我们包括了一个条件,要求学生使用这两种策略来处理科学文本。

2.实验1

实验1的目的是测试绘图策略和/或语言选择策略是否帮助学生阅读化学科学文本。学生被要求为科学文本的每一段绘制图片,或选择并写下每段的主要思想。组合策略包括两名指令。学生被要求绘制图片,并将重要概念写在图中相应的组件旁边。我们希望学习绘图策略的学生在理解和转移问题上能够比用主要思想选择策略或无特定策略学习的学生(假设1)表现得更好。我们还预期学习绘图策略的学生可以比学习主要思想选择策略或无特定策略(假设2)的学生更好地可视化文本相关概念的空间关系。

2.1. 方法

2.1.1.参与者与设计

来自两所中学的十年级德国90名学生参加了实验。每个学校有两个教室参与实验。在课堂内,学生被随机分配到实验组。学生平均年龄16.2岁(SD = 0.51),女生百分比为46.7%。所有学生在学校参加了定期化学课程,熟悉基本化学概念。其中一名科学教师介绍实验,向学生解释参与研究是自愿的。如果他们愿意参与试验,他们会收到他们的研究结果的个人反馈。为此,要求学生记住名人密码。

实验是基于2 * 2—因子间—对象设计,实验因素是“绘制策略说明”(是对否)和“主要选择策略说明”(是对否否)。绘图策略旨在促进图形表征的建设。主要思想选择策略旨在培养口头表达。在这双策略组中,绘制策略和主要思想选择策略相结合。无策略组(既不绘图也不是主要思想选择策略知道),以提供比较基线。二十二名学生在无战略小组中,二十二名在绘图组,二十三名在主要思想组,另有二十三名在双策略组。两名学生的数据不得不被排除在外,因为他们没有妥善地完成所有的材料。

2.1.2.材料

学习和测试材料包括(a)科学文本和为自制图纸和主要思想所提供的三个版本的小册子,(b)两项多选择理解测试,用于评估先验知识和在学习科学文本之后的理解能力(c)转移测试,具有开放的问题,用于测量文本内容的深入理解和应用,(d)用于评估文本内容的空间表征的可视化测试,(e)自我报告问卷,以及(f)标准化测试用于测量语言能力和空间能力作为控制变量。

关于水分子(1558字)的科学文本包括七名中心议题,其中包括(a)水分子的化学结构,(b)水分子的偶极子特性,(c)氢键,(d)盐水晶体,(e)水合过程,(f)表面张力,(g)水的密度异常。Leopold,Den Elzen-Rump和Leutner(2007),Leopold(2009)和Leutner(2009年)等人使用的是修改版本的文本。这些研究表明,35分钟足够阅读文本(包括绘图或标记主要思想)。在科学文本中,每一段都标有连续的数字。绘图,主要思想和双策略组的小册子包含(连续)垂直对齐的矩形框架,为自生图片和/或文本提供空间。每名框架按照相应的段落顺序排列,为了能够将学生生成的作品分配给相应的段落。根据实验条件,小册子的首页包含一名示例段落和适当的图纸和/或主要想法。无战略小组收到的文本没有一本小册子。

构建了一个多选的后侧,用于评估对科学文本内容的理解(Cronbach's α= .76)。有17个问题涵盖了七名主题,每名问题有四名可能的答案。对于每名问题,一,二,三,甚至所有四个选项可能是正确的。学生被告知,一,二,三或四个选择都可能是正确的,并被要求选择他们认为是正确的选择。为了防止学生通过猜测获得分数,正确和不正确的答案数量在整个测试中是平衡的。计算分数通过在68个答案选项中为每个正确答案(即选择一个正确选项;不选择不正确的选项)得1分。因此,该测试的分数可以在0至68之间。一个示例性问题是:“氢键的化学基础是什么?”,答案选择如下:“(a)水分子的极性,(b)电子之间的吸引力,(c)离子之间的吸引力,或(d)水分子的极性共价键“(选项a和d是正确的)。这些问题要求学生将文本中不同句子或段落之间的信息进行链接,即无法直接获得正确的答案,而是必须从文本中推断。然而,所有的问题仍然与文本密切相关;也就是说,这些问题旨在评估学生对文本相关概念的理解,但并不要求学生把知识转移到新的问题上。

通过使用10个多项选择问题评估文本内容的先验知识,测量对文本相关概念的理解(例如,“为什么称水分子为偶极子分子”“为什么是离子水合的含义”)为什么称水分子为偶极子分子?”“什么是离子水合的含义?”)。测试的格式类似于上述的课程结束考核。每名问题有四名可能的答案,最多可获得40分。对课程结束考核,正确和不正确的答案数量在整名测试中是平衡的。

转移测试包括五名开放式问题,按照Mayer(2009)的例子,评估对学习内容的深刻理解(Cronbach's α= .73)。学习者被要求解释和解决文本中未明确给出的问题。因此,要求将他们学到的东西应用到新的情况。一个例子如,问题:“极地地区的海水可能比没有冻结的0℃更冷。你会如何解释这个事实?”为了给答案积分,我们为每个问题构建了三个关键思想或陈述的清单。因此,每个问题的答案最多得到3分。上述实例的这些主要思想是:(a)海水由溶解在水中的钠离子和氯离子组成(=盐水),(b)水分子被钠和氯离子吸引并包围(水合鞘,水合),(c)(由于水合物/水合物鞘),水分子被阻碍彼此附着,即由于形成氢键(形成六边形环),否则它们会彼此附着。学生的答案得分由两位评分者给出,两个评分者间达成可接受的协议程度Kappa=.90。当学生的回答表达了关键思想的意义时,不论文字如何,都给1分。以协商一致方式解决了分歧。

构建可视化测试来评估学生是否在心理上产生了学习内容的视觉空间表征。在可视化测试中,要求学生绘制代表文本关键概念及其空间关系的图片,例如水分子,水合钠和氯离子等的氢键(Cronbach'sα=.73)。学生们递交了一张纸,其中提供了九个关键概念,并为每名概念的绘制提供了额外的空间。利用九个专业的可视化参考(例如Hall等人,1997; Van Meter,2001),分析了制图的准确性。专业的可视化由科学教师和第一作者独立构建。专家讨论并解决了其可视化中的任何差异,为九个关键概念中的产生一个参考可视化。在给学生图纸打分时,这些专业的可视化作为参考。学生的图纸也按照一份清单进行评分,该清单指定了必须描述的两名或三名特征,以便为学生的图纸打分,准确(2分),部分准确(1分),或不准确(0分)。清单中的这些特征涉及到相关组件(对象或结构)是否被描绘,以及在多大程度上这些组件在空间上彼此准确相关(见Leopold,2009)。当描述了特定清单的所有两名或三名特征时,我们给绘图2分,当描述了两名特征清单中的一名或三名特征清单中的两名的1分。由于每张图片的得分最高为2分,得分可以为0至18.学生的草图是由两位评分者进行评分,评分者间达成可接受的协议程度kappa = 0.93。以协商一致方式解决了分歧。

开发了自我报告量表,用于检查学生是否彻底处理了文本。阅读科学文本后,要求学生按照4分的范围,从完全同意到完全不同意的角度来评价他们是否投入努力理解文本(5项:Cronbach’s α= 64)。问卷调查问卷题目是:“你是如何进行文字学习的?”样本是:“我尽力(尽我所能)理解文字,”“我没有认真阅读文本”(反转),“当阅读时,我很满意获得文本内容的概念”(反过来)。

使用标准智力测试(Heller&Perleth,2000)的流利度量表测量语言能力,并用作控制变量。除了语言能力之外,还使用折纸测试(Ekstrom,French,Harman,&Dermen,1976)测量了空间能力,因为已经发现了心理意象的有效性(Denis,2008)和外部图片(Höffler,2010)对于学生的空间能力影响有所不同。

2.1.3.过程

实验在学校的教室进行。首先,学生被随机分配到四名控制组。要求他们进行前测,以评估他们关于水分子和化学键的先验知识(5分钟)。之后,学生收到了科学文本以及根据特定实验处理条件准备的小册子。在小册子的第一页上,给学生们一个例子,说明如何处理文本。这个例子包含一个关于血液循环的段落和(取决于实验条件)一个相关的草图,主要想法或一个与主要思想相关的草图。实验者通过实例指导学生,鼓励他们在有什么不明白的时候问他/她。学生可以随时回头看看教学单。

无策略小组收到了没有小册子的科学文本。在策略条件下,给学生两步指示。主要思想选择小组的学生被指示通过首先阅读文本段落来理解文本,其次通过写下该段最重要的概念来理解。告诉他们,选择代表文本主要思想的重要概念将有助于他们更好地理解文本。学生被要求在小册子中提供的空格中写下他们的概念,由相应的段落数表示。绘图策略组的学生被指示通过阅读文本段落来理解文本,其次,通过绘制代表段落主要思想的草图。告诉他们,绘画将帮助他们更好地了解文本。学生被要求在小册子中提供的空格中绘制草图。双策略组的学生都被指示通过阅读文本段落来理解文本,其次,通过绘制草图来代表段落中的重要信息,并写出图中段落的重要概念。无策略组的学生被指示只阅读理解的文字。所有的学生都知道会对他们的理解进行测试。给他们35分钟的时间学习水分子科学文本,之后收集了文本和小册子。然后,学生们自行完成自我调查问卷。之后,他们进行了语言(7分钟)和空间(3分钟)的能力测试。然后给学生10分钟回答多选理解后测,15分钟回答转移考试,最后10分钟回答可视化考试。

2.2.结果

2.1.1.初步分析

在测试假设之前,我们分析了四名实验组在语言能力,空间能力和先验知识方面的差异。没有发现组间差异,F(3,86)<1,空间能力,F(3,86)= 2.31,p =.082和先验知识,F(3,86)= 1.52,p = .216。此外,我们检查了学生是否在自我报告中指出的文字处理方面的努力,并发现实验组F(3,86)<1(参见表1的平均值和标准偏差)没有差异。为了确保学生遵循特定的指示,我们分析了学生在学习文本时产生的作品。我们计算了学生生成图纸和主要想法的主题数量。当绘图或主要想法涉及到相应主题的内容时,无论质量如何,都会得一分。关于图纸,绘图组的22名学生中有21人至少可视化了6个主题,1名学生可视化了5个主题。在双策略组中,23名学生中有21人可视化至少六个主题,一名学生可视化了五个主题,一名学生可视化了四个主题。在主要思想选择策略小组的所有学生至少为6个主题提出主要思想,双策略组23名学生中有19人学生至少为6个主题提出主要思想,3名学生为5个主题,一名学生为4个主题。为了检查学生是否有足够的时间完成绘画和主要思想选择,我们还计算出有多少学生没有为最后一个主题完成绘画或提出主要思想。绘图组的22名学生中有2人,双策略组的23名学生中有2人没有为最后一个主题制作绘图。绘图组中22名学生中有1人,双策略组的23名学生中有1人没有为最后一个主题提出主要思想。这些结果表明,学生有足够的时间遵循指示。

2.2.2.文本理解

为了验证通过可视化文本内容学习优于通过语言表达文本内容或没有特定策略指令的学习,我们使用多选择分数和转移分数作为因变量来计算2*2因子的协方差分析。先验知识被用作相关变量。

关于多选题后测,学习绘图策略的学生表现优于不用绘图策略学习的学生,F(1,85)= 6.47,p=.013,MSE=41.87,ŋ2=07。相反,学习主要思想选择策略学习的学生表现得比没有学习主要思想选择策略的学生差F(1,85)= 4.02,p = .048,ŋ2 = .05(见图2)。当被要求生成图片(M = 45.58,SD = 6.57)时,学生们比没有要求生成图片时更认可正确的推论(M = 43.02,SD = 7.56)。当被要求选择主要思想(M = 42.80,SD = 6.66)时,学生们比没有被要求选择主要思想(M = 45.86,SD = 7.41)更少认可正确的推论。绘图策略与主要选择策略的统计学相互作用无统计学意义,F(1,85)<1。协变量对理解分数有显着贡献,F(1,85)= 13.19,p <.001,ŋ2 = .13,并且没有与自变量相互影响。由于不能排除这些效果受空间能力的影响(组间空间能力差异较小但不显着),我们对协方差进行了先验知识与空间能力协方差分析。结果表明,绘图策略的主要影响依然显著,F(1,84)= 5.77,p = 0.019,主要思想策略的影响略有下降,F(1,84)= 3.55,p =. 063。

计划线性对比(Jaccard,1998)显示,绘图组与无策略组之间的差异无统计学意义,t(85)=1.37,p=.175;然而,绘图组超出了主要思想选择组,t(85)=3.21,p =.002。无策略组和主要思想选择组之间没有显着差异,t(85)=1.83,p=.071。绘图组没有超过双策略组(绘图+主要思想选择),t(85)<1(参见表2的方法和调整方法)。

关于转移测试,结果一般与多选择测试结果相当,但更明显。我们发现绘图策略的主要积极影响F(1,85)=5.55,p =.021,MSE=4.86,ŋ2=.06,主要思想选择策略的主要消极影响为F(1,85)=13.90,p<.001,ŋ2=.14(见图2)。当学生们被指示生成图片(M = 3.24,SD = 2.39)时,他们比没有被指示生成图片(M = 2.49,SD = 2.70)获得了更多的转移解决方案;当学生们在被指示选择主要思想时(M = 1.96,SD = 1.40),他们比没有被指示选择主要思想(M = 3.82,SD = 3.12)获得更少的。绘图和主要思想选择的统计学相互作用是无统计学意义,F(1,85)<1.。协变量对转移评分有显着贡献,F(1,85)= 14.81,p<.001,ŋ2= .15,并且没有与自变量相互作用。作为协变量的先验知识和空间能力的协方差分析并没有改变这些效应。计划线性对比表明,绘图组优于无策略组,t(85)= 2.36,p = .020,主要思想选择组t(85)= 4.34,p <.001,双策略组,t(85)= 3.35,p = 0.001。无策略组与主要思想选择组之间的差异略明显,t(85)= 1.95,p =.055。因此,有迹象表明,要学习内容的可视化导致更深入的学习而不是语言表达,而语言表达可能实际上阻碍了对文本内容的更深入的了解(参见表2中的方法和调整方法)。

2.2.3. 可视化测试

在可视化测试中,学生被要求描绘文本的重要概念,绘图策略如预期那样提高了可视化成绩(Mdrawing=7.76,SD=4.09;Mnodrawing=3.82,SD=3.56),F(1,86)=38.72,p<.001,MSE=11.70,ŋ2=.31,而主要思想选择策略不影响可视化测试成绩(Mmain idea=5.22,SD=3.45;Mno main idea=6.39,SD=4.99)F(1,86)=1.88,p=.174。绘图和主要思想选择的统计学相互作用是无统计学意义的,F(1,86)<1。计划线性对比显示绘图组优于无策略组,t(86)=3.11,p=.003,和主要思想选择组t(86)=4.47,p<.001。无策略组和主要思想组彼此没有差异,t(86)=1.32,p=.191;t(86)<1,绘图组和双策略组也没有。

2.2.4 调解者分析

本研究结果表明,绘图活动对学习成绩的积极影响是通过绘制策略促进学生学习内容的空间表征(通过可视化测试评估)引起的。因此,学生的空间表征可能会调节绘图策略对转移测试成绩的积极影响。为了验证这一假设,我们以绘图策略和主要思想选择策略作为因子自变量并且先验知识与可视化测试成绩作为协变量进行协方差分析。因变量是转移测试成绩。如果学习内容的空间表征的质量是调解者,则绘图策略指导的影响应该大大减少,而调解者应该保持重要性(Baron&Kenny,1986)。如预期,绘图策略的影响不再达到统计学意义,F(1,84)<1,而可视化测试成绩的影响是显着的,F(1,84)=31.15,p<.001,ŋ2=.27。然而,主要思想选择策略的效果不受可视化测试成绩的影响,F(1,84)=11.97,p=.001,ŋ2=.13。因此,有证据表明学生的学习内容的空间表征调节了可视化策略对学习成绩的影响。

2.3 讨论

绘图活动对文本理解的积极影响与预测是一致的,该预测指出是绘画活动而不是主要思想选择或者没有具体的策略指导鼓励学生构建学习内容的心理模型,从而促进更深入理解(Van Meter&Garner,2005)。这种解释得到研究结果的支持,该研究结果即学生学习内容的空间表征调节绘图策略的影响,而不是在转移成绩中主要思想选择策略。这些结果表明,要求学生生成结构特征的图形,该图形与文本中描述的对象结构相似,帮助学生构建这些对象及其关系的连贯的心理表征。此外,在转移测试中,绘图组超过无策略组,但在多选测试中没有超过。这一发现与其他研究的证据一致,即表明绘图活动的好处越大,对更高水平理解的评估越敏感(Hall et al.,1997; Van Meter,2001;Van Meter et al.,2006)。

显然,以文本为中心的策略对理解产生了不利的影响,这种影响在转移测试中要比多选测试更为明显。主要思想选择策略的负面影响的一个可能解释是,该策略使学生更多地关注文本本身的处理,而不是文本描述的内容(McNamara等,2007)。相比之下,无策略组在既不忠实文本中描述的命题结构也不重视文本中描述的分子结构。

但是,对这个结果还有有其他的解释。在本实验中调查的以文本为中心的策略鼓励学生选择文本的相关概念。这种策略可能促使学生只集中于孤立的概念,而不是注意它们之间的关系和关联,从而促进表面的加工而不是深入的处加工。针对这个问题,我们进行了第二个实验,并修改了实验1中使用的以文本为中心的策略,要求学生写出每段的简要总结。

实验2

实验2的目的是检查实验1中获得的结果的模型是否可以被不同的以文本为中心的策略来复制。实验1的言语选择策略被口头总结策略取代,被认为比主要思想选择,在更大程度上促进了一致的口头表达。总而言之,学生不仅需要选择,而且要连接相关信息,从而提供组织文本的结构(Kintsch,Caccamise,Franzke,Johnson,&Dooley,2007;Mannes&Kintsch,1987)。我们希望学习绘图策略的学生在理解和转移问题方面要比学习总结策略或没有具体策略的学生(假设1)更好。我们还预期学习绘图策略的学生要比学习总结策略或无具体策略学习的学生,更好地将文本相关概念的空间关系视觉化(假设2)。

3.1. 方法

3.1.1. 参与者与设计

来自两所中学的七十一名德国学生参加了实验。平均年龄16.1岁(SD=0.92),女生比例为42.9%。所有学生在学校参加了定期化学课。实验是基于2*2—因子之间—对象设计,实验因素“绘制策略说明”(是对否)和“总结策略说明”(是对否)。实验设计与实验1相同,除了主要思想选择策略被总结策略所取代。在课堂内,学生被随机分配到四个实验组中的一个。无策略组16人,总结组17人,绘图组20人,双策略组18人。

3.1.2.材料

科学文本,测试,自我报告量表和协变量与实验1中使用的相同。绘图,总结和双策略组的小册子与实验1中使用的材料相同,不同之处在于小册子中的言语说明要求学生撰写每段的简短总结。

3.1.3. 过程

该过程与实验1中的过程相似。总结组中的学生被指示通过阅读文本段落来理解文本,并写下该段的简短总结。告诉他们,他们的总结应该是最重要的内容,应该是清楚和简单的,以帮助他们更好地理解文本。要求学生在小册子提供的空格中写下他们的总结。指示双策略组中的学生通过阅读文本段落来理解文本,绘制草图以表示段落的内容,并在图纸上写入总结句子。告诉,他们的图纸和总结应该是最重要的信息,应该是清楚和简单的,以帮助他们更好地理解文本。

3.2.结果

3.2.1. 初步分析

在测试假设之前,我们检查了四个实验组在口语能力,空间能力和先验知识上是否有差异。在口语能力,F(3,67)<1,和空间能力F(3,67)=1.62,p=.193上,没有发现组间差异。双策略组中似乎存在较低先验知识的(不重要)倾向,F(3,67)=2.71,p=.052。此外,我们检查了学生是否如同自我报告中指出在文字处理方面的努力,并且发现实验组没有差异F(3,67)<1(参见表3的平均值和标准偏差)。为了检查学生是否遵循指示,我们分析了学生在学习文本时所产生的作品。关于图纸,绘图组的20名学生中有19人至少显示了六个主题。在这两个策略组中,18名学生中有8人至少显示了6个主题,18名学生中有15人至少显示了5个主题。关于总结,总结小组的17名学生中有16名为至少六个主题提供了总结,双策略组的18名学生中有10人为至少有六个专题提供了总结,18名学生中有16人为至少5个主题提供了总结。因此,结果表明,学生遵循说明,并为各自的主题生成图纸和/或总结。然而,双策略组中的平均学生生成的绘图少于绘图组。

3.2.2. 文本理解

计算两个2*2——因子协方差分析以检查绘图和总结指导对学习成果的影响。与实验1一样,先验知识被用作协变量。

关于多项选择测试,绘图策略不影响文本理解,F(1,66)<1。但是,如实验1中,学习以文本为中心的策略的学生表现比没有学习为中心的策略的学生要差,F(1,66)=4.30,p=.042,MSE=28.85,ŋ2=.06(见图3)。绘图策略和总结策略的统计学相互作用是无统计学意义的,F(1,66)<1。协变量对理解分数有显着贡献,F(1,66)=12.77,p=.001,ŋ2=.16,并且没有与自变量相互作用。计划线性对比显示,绘图组与无策略组之间的差异t(66)<1,和绘图组与总结组之间的差异t(66)=1.34,p=.092(单尾)无统计学差异。无策略组和总结组间无显着差异,t(66)<1(参见表4的均值和调整方式)。

关于转移测试,我们发现绘图策略的正面主要影响,F(1,66)=4.83,p=.031,MSE=6.39,ŋ2=.07,总结策略的负面主要影响(1,66)=4.67,p=.034,ŋ2=.07(见图3)。当他们被要求绘制图片(M=4.18,SD=3.22)时,学生比没有要求生成图片(M=3.03,SD=2.65)的学生,产生更多的转移问题解决方案。相反,当被要求总结文本段落(M=2.54,SD=2.36)时,学生比不要求总结(M=4.72,SD=3.20)的学生产生较少的转移问题解决方案。绘图和总结策略的相互作用无统计学意义,F(1,66)=2.13,p=.149。协变量对转移分数有显着贡献,F(1,66)=21.33,p<.001,ŋ2=.24,与自变量无相关性。计划线性对比表明,如实验1一样,绘图组优于无策略组,t(66)=2.49,p=.015,总结组t(66)=3.07,p=.003,双策略组,t(66)=2.69,p=.009。无策略组与总结组之间的差异不显着,t(66)<1。根据实验1,有证据表明,可视化学习内容的指导导致更深入的学习,而不是无具体策略指导或描述文本内容指导。(参见表4的方法和调整方法)。

3.2.3. 可视化文本

可视化测试要求学生描绘文本的重要概念,如预期那样,绘图策略提高了成绩(Mdrawing=7.55,SD=4.25;Mno drawing=5.36,SD=4.06),F(1,67)=5.58,p=.021,MSE=15.16,ŋ2=.08,而总结策略是不利于成绩提升(Msummary=4.91,SD=3.58;Mno summary=8.11,SD=4.36),F(1,67)=11.31,p=.002,ŋ2=.14。绘图和总结策略的相互作用是无统计学意义的,F(1,67)<1。线性对比表明,绘图组优于无策略组,t(67)=2.13,p=.036,总结组,t(67)=3.98,p<.001,和双策略组t(67)=3.00,p=.004。无策略组和总结组彼此没有差异,t(67)=1.72,p=.091。

3.2.4. 调解者分析

与实验1一样,我们通过可视化测试,评估的学生空间表征是否调解了绘图策略对转移测试成绩的积极影响。利用绘图策略和总结策略作为因子的自变量和先验知识和可视化测试成绩作为协变量分析协方差。因变量是转移测试成绩。如果空间表征的质量是调解者,绘图策略指导对转移测试成绩的影响应该大大减少,而调解者应该保持重要(Baron&Kenny,1986)。如预期的,随着先验知识和可视化测试成绩作为协变量,绘图策略的效果不再达到统计学意义,F(1,65)<1,而可视化测试成绩的影响显着,F(1,65)=36.09,p<.001,ŋ2=.36。有趣的是,总结策略的不利影响也大大降低,F(1,65)=1.06,p=.307。这些结果表明,学生学习内容的空间表征调解了绘图策略的积极影响以及总结策略对学习成绩的不利影响。

3.3. 讨论

结果与预测一致,即绘图活动而不是总结活动有助于学生深入了解文本内容。绘图策略有助于回答转移问题,而总结策略对多选和转移成绩的不利影响是很明显的。这些结果的一个解释是,转移问题可能需要学习者在更大程度上使用学习内容的内部空间表征。调解者分析的结果支持这样观点,即绘画效果可归因于学生对要学习的内容的空间表征。请注意,总结策略的不利影响也是由学生对待学习内容的空间表示所调解,表明总结策略实际上可能阻碍了学生形成学习内容的空间表征。但是,我们认为这种影响—对于双策略条件—是要谨慎解释,因为这个组被要求执行这两个策略,并且可能需要稍微更多的时间完成这两个策略。

与实验1一致,结果表明,要求学生生成图片对比与总结,有助于学习者构建文本对象的连贯心理模型。

总结

本实验扩展了早期的研究发现,即在科学文本学习中以文本为中心(主要思想选择,总结)和以模型中心(绘图)策略的差异性效果(例如,Alesandrini,1981;McNamara等,2007)。在本文中提到的两个实验中,绘画活动增加了学生的理解能力,反映了他们将获得的知识转移到新的情境的能力。相比之下,以文本为重点的策略—主要思想选择(实验1)和总结(实验2)—相对于没有收到以文本为中心的策略指导的组,转移性能降低。因此,两个实验的结果证实了这样的假设,即当被要求可视化学习内容而不是参与以文本为中心的处理或不接收关于如何研究文本的具体指导(假设1)时,学生们更好地理解科学文本。与无策略条件相比,生成图纸的积极作用与早期关于绘图策略优势的研究是一致的(Hall等,1997;Schwamborn等,2010;Van Meter&Garner,2005)。此外,我们的研究结果表明,与所实验的两个以文本为中心的策略相比,生成图纸也提高了理解(Alesandrini,1981)。因此,本研究通过证明绘图策略的有效性,相比于没有具体的策略指令和主要思想与总结指导,从而扩展了以前的工作。

关于受特定策略影响的表征水平,在促进空间关系表征的心理模型建设方面,制图策略似乎是一个有用策略。根据这一点,绘图策略提高了学生对可视化测试评估的学习内容的空间表征(假设2)。Schwamborn等指出(2010年)学生对学习内容空间表征的质量的相关效果。

相比之下,以文本为中心的策略对这些空间表征没有明显的影响(实验1中的主要思想选择),或负面影响(实验2中的总结)。因此,调解员分析显示,在实验1中绘图策略(但不是主要思想选择策略)对转移分数的影响是通过学生空间表征的质量所调节的,而在实验中,两种影响都是由学生的空间表征调节。显然,策略处理不仅影响一般的理解,而且影响学习内容的表征。

这些结果表明,主要思想和总结条件的学生在构建要学习的内容的空间表征方面没有投入足够的精力。一个解释可能是,这些策略将学生的注意力集中在基于文本的处理上,从而减少用于构建心理模型的过程的资源。关于为什么在总结条件下特别明显的原因可能是,相比于写下主要思想,在撰写总结时,学生更加投入以文本为重点的处理。

与这种解释一致的结论是,在双策略条件下,将主要思想选择或总结策略添加到绘图策略中,与纯绘图策略的使用相比,转移分数降低。虽然当同时使用具体的以文本为中心的策略时,绘图策略可以指导学生心理模型构建的过程,但是以文本为中心的策略可能将文本重点转移至基于文本级处理的命题文本上,实际上可能会阻碍更深入的理解。因此,通过使用以模型为中心的策略可以实现的好处在某种程度上被以文本为中心的策略所削减,这将使学生更加注意浅层的基于文本级别的处理。人们可能会认为,结果可归因于学生缺乏应用这两种策略的时间,而绘图组仅完成了一项策略。然而,这个争论似乎没有被目前的结果考虑到,因为观察到即使是纯粹以文本中心的策略(与绘图策略相比)的负面影响。

总之,我们的结果支持这样一个观点,根据学习者的策略,意义建构和表征的过程而有所不同(Graesser等人,1994;McNamara等,2007)。绘图策略特别帮助学习者构建一个超越文本的表征,而主要思想和总结策略可能吸引了学习者注意力于对文本中明确指出的信息(McNamara等,2007)。无策略组的学生没有专注于文本的命题结构或没有专注于心理模型构建。

我们的结果一般符合多媒体学习理论(Mayer,2009;chnotz&Bannert,2003)。预期学生将受益于文本附带的图片,因为文本和图片相关的表征被看作是质的不同的,并且互相补充。虽然在多媒体学习的背景下,主要通过文本和图片来审视策略过程,但是当读者自己构建图片时,这些策略过程可能会被培养。当要求学生绘制文本中描述的空间结构时,该策略将引入除了文本中的口头代码之外,还引入视觉空间组件以及可能受益于基于“双重代码”的表征的理解(Paivio,1986)。

应该解决实验的一些限制。这两个实验都集中在促进科学文本理解。因此,文本本质上是解释性的,重点是功能组件之间复杂的空间关系。因此,结果仅限于这些内容和几类的文本;因此,我们不能排除结果的模式因其他文字类型(如描述性文本)发生变化。此外,应该注意的是,在本研究中,就高层次理解而已只测量了文本理解。因此,言语选择和总结可能证明在促进记忆和回忆方面是有益的,这在本研究中未被调查(Foos,1995;Wittrock&Alesandrini,1990)。包括在未来研究中重点关注基于文本处理的措施,将在以模型为中心和以文本为中心的策略的更多差异效应方面对该研究做出重要贡献。

还应该考虑到,在正规的学校课程中,学生被要求在有限的35分钟内学习科学文本。关于实验2,在双方策略条件下,应考虑延长这一时间限制,以便为学生提供更多的时间执行策略。然而,尽管学生有足够的时间来应用策略,但我们并不期望结果模型发生显着变化,因为纯粹的总结条件表现得比绘图条件差。最后,还应考虑参与研究的有年龄范围限制的学生的同质样本。需要进一步研究来重复其他年龄组的研究结果。

总而言之,我们的研究结果不仅表明研究人员应该更具体地考虑学习策略如何影响一致性建设过程,而且还应考虑文本的类型,特别是所实验内容的结构。当使用描述对象之间的空间关系的文本时,选择主要思想和总结可能会引起对文本本身的关注,因此可能被证明是无益的。虽然我们专注于这些类型的文本,但有证据表明,读者使用空间表征,以便可视化除空间关系之外的关系。它们例如在左右轴的空间上涉及事件时间序列(Schaeken,Johnson-Laird,&d'Ydewalle,1996)。因此,可视化的好处可能不限于空间关系。在实践方面,结果表明为可视化学习内容的绘图活动和提高科学文本理解的具体价值。

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