专家与新手教师对静态课堂教学场景的知觉差异，本文主要内容关键词为：课堂教学论文,知觉论文,静态论文,场景论文,差异论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：G443 文献标识码：A 文章编号：1001-4918(2010)06-0612-617
1 问题提出
教学活动是以知识、技能、道德伦理规范等为媒介的、师与生相互作用的双边活动。在教学活动中，决定教师地位和作用的核心因素是教师的教学能力(申继亮，王凯荣，2000)。在教学过程中，教师需要同时注意和监控大量的信息或事件，而这些信息具有随时变化的特性，所以教师及时而有效地加工课堂信息显得尤为重要。教学监控的研究发现，对教学过程的控制与调节是教师课堂教学能力的重要方面，对学生的学业成绩和身心发展具有重要的影响(申继亮，辛涛，1995；申继亮，辛涛，1996；辛涛，申继亮，林崇德，1998)。
认知心理学兴起以前，在教师教学研究领域研究者一直关注教师的外在行为，而忽视了教师本身认知过程的研究。到20世纪80年代，随着专长心理学研究的开展，研究者开始关注教师教学能力中内在的认知过程，并且提出了教师专长发展的理论，对教师的认知能力进行定性和定量的研究(Berliner，1986；张学民，林崇德，申继亮，2004)。从现有的研究来看，由于课堂教学的特殊性和互动性，大部分的研究还主要采用定性研究的方式探讨课堂教学，很少采用量化和实验的方式开展相关的研究。此外，由于课堂教学过程中涉及到很多变量，采用传统实验的方式往往会降低研究的外部效度。
专家教师之所以优秀，除了他们具有丰富的专业知识外，还有一个不可缺少的方面就是对课堂的观察和监控能力，而这些能力是以课堂信息的加工为基础的。Carter，Cushing，Sabers，Stein和Berliner(1988)研究了专家、新手和志愿者(postulant)对一系列有关课堂教学场景图片的知觉和加工，结果发现新手和志愿者更多关注描述性和静止的信息(比如：学生的头发)，而专家更多关注与学生学习相关的活动和卷入程度(engagement)；专家对场景中的异常现象给予更多的关注，并且给出一些有意义的解释。研究者认为专家教师具有更多的经验和图式，能够运用这些经验和图式加工课堂信息。Sabers，Cushing和Berliner(1991)在后续的研究中，采用更加接近现实的课堂视频来探讨专家、初学者(advanced beginner)和新手教师对课堂教学场景的知觉。结果发现：专家教师要比初学者和新手能够更好地监控、理解和解释课堂事件，而且专家给出的信息更加详细，对信息的理解也更深刻；专家要比初学者和新手更多地从不同方面和维度获得信息，对信息的扫描更加自然和轻松。对于课堂中的学生行为而言，最近Shen等人(2009)对教师知觉课堂问题行为的研究发现，教师的教学经验会影响到他们对学生的课堂问题行为的知觉和注意。采用动态课堂教学场景的研究发现，专家、新手教师对课堂教学场景的眼动注视存在差异(Wang，Shen，& Chan，2009)。从这些结果可以看出，专家教师不仅知道哪些信息需要积极加工、哪些信息可以忽视，而且知道如何有效地分配注意资源。
针对课堂教学的情况，张学民等人(2005)提出了小学教师课堂信息加工策略的构成成分，即选择注意策略、洞察力和表征策略。研究者对经验教师和非教师进行比较发现，有学科教学经验的教师重视学科教学内容的同时，也重视课堂教学活动的组织和课堂气氛的调节，教学经验对课堂信息加工具有重要的影响作用(张学民，申继亮，林崇德，2007)。从这些研究可以发现，有关教学的经验和图式会影响到与教学有关的材料的知觉和加工。但是，这些研究由于技术条件等限制，主要采用主观报告、问卷和事后回忆的方式进行研究，不仅量化的程度不高，而且缺乏对教学经验影响教学信息加工过程性信息的分析。如何从一个新的视角去研究和探讨课堂教学，成为教师和课堂教学研究要探讨的一个问题。
随着计算机技术和眼动技术的进步，有关场景知觉的研究试图探讨人是如何加工复杂的真实环境信息的(Henderson & Hollingworth，1999；王福兴，田宏杰，申继亮，2009)。对场景知觉的研究(Henderson，2003)发现，原有的知识、经验会影响到人们对于特定场景的知觉和注意分配。相关的研究发现，被试存储在长时记忆中的有关特定场景的图式和经验会影响到被试对场景的眼动注视(Friedman，1979；Loftus & Mackworth，1978；Davenport & Potter，2004)。Loftus和Mackworth的研究(1978)发现，当呈现给被试的物体出现在不应该出现的场景中时，被试对不一致物体的注视时间比率更大，注视的次数更多，注视的持续时间更长。Brockmole等人(2008)研究了象棋专家和新手对国际象棋棋谱场景的知觉，结果发现，无论是有意义棋局还是无意义棋局，专家对棋局中信息的知觉和加工都要好于新手。对于课堂教学而言，也存在各种不同的教学场景，那么在知觉和加工具体课堂教学场景的过程中，专家教师和新手教师是否会表现不同的注视和知觉模式？这是本研究所要探讨的一个重要问题。研究正是借鉴了场景知觉的研究方法和范式，将其应用到课堂教学的研究中，通过不同经验教师的对比，探讨教学经验对课堂教学场景注视和知觉的影响作用。
根据以上的论述，研究选取专家、新手教师，以静态的教学场景作为刺激材料，对比专家、新手对教学场景的知觉差异。研究的预期假设认为，相对于新手而言，专家教师对课堂教学场景的记忆会更好，对教学场景的记忆要好于非教学场景；无论教学场景还是非教学场景，专家的注视次数和注视时间都要显著多于新手，而平均注视时间要显著短于新手；相对于非教学场景而言，教学场景受到的注视次数更多、时间更长。
2 方法
2.1 被试
专家教师选自北京市某重点小学，主要基于以下两个标准：一是教学经验10年以上，二是学校主管教学的领导在教学年限的基础上进行推荐。新手选取的是师范大学在读的大三、大四本科生和研究生。专家和新手教师共27人，其中剔除两名无效被试(新手2人)，有效被试25人。其中专家教师9人(女9人)，平均年龄32.6岁，平均教龄13.5年；新手16人(男8人，女8人)，平均年龄23.5岁。所有被试均无色弱或色盲。教师给予一本价值30元左右的书籍作为报酬，新手给予10元现金作为报酬。
2.2 材料
实验所采用的场景材料主要有两类：课堂教学图片和非课堂教学图片。每种图片各8幅，共16幅。课堂教学场景为学生听课、小组讨论、举手等课堂教学活动的图片。图片采自真实的课堂教学，其中包含的学生数量大约20人，拍摄的角度为讲台正中位置向下15度左右。非课堂教学场景选择的是学生下课后的空旷教室，拍摄的角度等与课堂教学类似，只是没有学生，场景中物体的数量尽量与教学场景中学生数量匹配。图片的像素大小为1024×681。图片随机呈现，每幅图片呈现时间为3s。一位专家教师和4名在读心理学研究生对所有的图片是否真实反映了课堂教学的真实情境进行了评定，所有评定者都给予了肯定的评价。图片的使用获得学校和教师的授权与允许，材料的具体形式见图1。再认的图片为原来两组场景中各加入4幅新的图片，混合后打乱顺序，再认图片每组各12张。
2.3 仪器
实验仪器采用Tobii 1750 Eye-tracker(Tobii Technology，Sweden)，采样率为50Hz。仪器为双眼红外追踪，17英寸TFT LCD显示器呈现刺激，显示器设置的刷新率为75Hz，分辨率为1024×768。仪器可以允许被试在比较自然的状态下记录眼动，不需要固定在头托等装置上。采用100ms以上的注视作为一次注视，提供双眼平均后的注视次数和注视持续时间。
2.4 设计与程序
实验为2(经验：专家、新手)×2(场景类型：教学、非教学)的混合设计。教师的经验水平为被试间因素，不同的场景类型为被试内因素。因变量的测量包括被试的再认成绩和眼动。眼动指标包括被试注视次数(fixation number)、总注视持续时间(total fixation duration)和每次注视的平均注视时间(mean fixation duration)。
图1 实验所采用的教学场景(左图)和非教学场景(右图)
被试坐在离显示器约60cm的位置，实验开始前向被试介绍实验的过程，告知正在进行一个课堂教学的实验研究，实验由一些图片构成。每张图片呈现3秒钟，总共持续大约1分钟时间。要求被试自由的观看呈现的图片，等图片刺激结束后，出现短暂的黑屏，然后要求被试用简单的词语命名这个图片。并且预先告知被试，整个实验序列(包括视频部分)结束后会把刚才看到的图片归类，然后放入一些新的图片进行再认，要求被试辨别哪些是刚才看过的，哪些是没有看过的。等被试明白指导语后，进行眼睛的校正，然后进入练习实验以熟悉实验过程，被试完全明白和掌握实验要求后正式开始实验，并且记录眼动数据。
3 结果
3.1 专家、新手教师对场景的再认
3.2 专家、新手教师对场景的注视
对眼动注视指标进行方差分析发现，在注视次数上，经验水平主效应边缘显著
=3.85，p=0.062，
=0.143)，表现为专家的注视次数多于新手；场景类型主效应显著=5.74，p<0.05，=0.200)，表现为对非教学场景的注视要多于教学场景；经验水平和场景类型的交互作用边缘显著=3.82，P=0.063，=0.142)。简单效应分析发现，场景类型在专家水平上存在差异(=7.39，P<0.05)，表现为非教学场景受到了专家更多的注视；经验水平在非教学场景上存在差异(=8.57，p<0.01)，表现为专家对非教学场景的注视多于新手，具体结果见表1。
图2 专家、新手对教学、非教学场景的注视次数
对总注视时间的分析发现，经验水平主效应边缘显著(=3.53，p=0.073，=0.133)，表现为专家的注视时间长于新手；场景类型主效应不显著(F<1，P>0.05)；经验水平和场景类型的交互作用显著(=4.44，p<0.05，=0.162)。对交互作用的简单效应分析发现，场景类型在新手上存在边缘差异(=4.13，p=0.054)，表现为非教学场景受到新手更长时间的注视；经验水平在非教学场景上存在差异(=5.45，p<0.05)，表现为专家对非教学场景的注视时间长于新手。
图3 专家、新手对教学、非教学场景的总注视时间
对平均注视时间的分析发现，经验水平主效应(F<1，p>0.05)和场景类型主效应(=1.39，p>0.05)都不显著；但是经验水平和场景类型的交互作用显著(=6.02，p<0.05，=0.208)。简单效应分析发现，场景类型在专家水平上存在差异(=8.58，P<0.01)，体现为教学场景受到专家注视的平均时间要长于非教学场景。
图4 专家、新手对教学、非教学场景的平均注视时间
4 讨论
4.1 对课堂教学场景的再认
从结果可以看出，专家、新手对于图片的再认成绩没有差异。这个结果没能验证研究最初的研究假设。虽然有关场景记忆的研究(Pezdek & Maki，1988)发现，对场景的原有经验和知觉图式在场景的编码和记忆中具有重要的作用。但是本研究并没有发现经验对不同课堂教学场景的再认影响。通过分析发现，可能是以下两个原因导致了这种结果。首先，研究所选取的材料大多为课堂教学的场景，场景中包含的信息比较多。先前有关场景知觉的研究(Friedman，1979；Loftus & Mackworth，1978)大多采用简单的线条图作为材料，所包含的物体比较少。最近有关经验对场景一致性知觉的研究中，虽然采用了更加接近现实的场景，但是场景中往往包含突出的物体(Davenport 2007；Davenport & Potter，2004)。相对而言，本研究所采用的课堂教学场景信息更加复杂，没有突出的物体凸显于背景。此外，教学和非教学场景的相似性比较大。所以，虽然这些课堂教学场景是教师所熟悉的场景，但材料的记忆难度也比较大，导致经验优势难以发挥。其次，研究主要关注不同经验教师在知觉和加工课堂教学场景中的注视差异，所以在指导语中只要求被试对看到的场景进行命名，并没有刻意地要求被试采用策略进行记忆，而且对再认成绩也没有奖惩，这可能也是导致没有差异的原因之一。
此外，数据结果发现无论是专家还是新手，对教学场景的再认好于非教学场景，这与研究的预期假设相一致。究其原因，主要是由于教学场景与非教学场景的相似性程度和记忆难度。相对于非教学场景而言，教学场景包含的信息更具有实际的意义，更容易被记住。而非教学场景都是空旷的教室，内容比较单一，场景间的相似性特别大，不像课堂教学场景有一些意义的事件容易记忆，所以导致非教学场景的再认成绩比较差。
4.2 经验对静态课堂教学场景的注视影响
从结果看出，在两类场景的注视上，专家和新手存在注视差异。这说明经验不同的被试会表现出对静态课堂教学场景的注视差异。先前的研究都发现，无论是呈现课堂教学的图片还是视频，不同经验教师对这些信息的知觉和加工存在差异(Carter et al.，1988；Sabers et al.，1991；张学民等，2007)。具体到本研究的眼动指标，研究的预期假设大部分都得到了验证。
综合眼动的3个指标发现，相对于新手，专家对静态课堂教学场景的注视次数更多，总注视时间更长。这个结果与预期的假设一致，说明专家对场景信息的加工更多，表现出了专家的优势，也与专家、新手对场景知觉的结果一致(Brockmole，Hambrick，Windisch，& Henderson，2008)。但是在平均注视时间上，这种差异却没有表现出来。对于不同的场景类型而言，被试对非教学场景的注视次数更多。非教学场景之所以受到了更多的注视次数，可能主要是非教学场景比较难，需要被试分配更多的注意资源来加工信息，所以被试要给予更多的注视次数以获取场景中的信息。在总注视时间和平均注视时间指标上，专家和新手没有表现出差异。一个可能的原因是在不划分兴趣区的情况下，总注视时间的指标不够敏感，对它的分析和解释仍需要进一步的研究。由于注视次数和注视时间两个指标具有相关性，并且存在权衡，所以同时考虑两个指标的差异能够揭示更深刻的含义。
综合注视次数和平均注视时间两个指标可以发现，专家在知觉静态课堂教学场景上采取了不同的注视策略。具体而言，在注视次数上，专家对于非教学场景的注视次数要高于教学场景，在非教学场景维度上，专家的注视也要多于新手；在平均注视时间上，专家对教学场景的平均注视时间要长于非教学场景。专家对于非教学场景注视次数多，但是每次注视的都很短，以此来获得场景中更多的信息；而对于教学场景，注视的次数少，但是每次的注视时间相对较长。事后的主观报告也发现，专家能够根据自己的经验判断两类场景的难度，对不同的场景采取了不同的应对策略。相对于教学场景而言，非教学场景更难记忆和加工，所以专家采取了多次注视，每次注视时间短，争取在有限的时间内获取更多的信息，这与已有的研究结果存在一致性。对一些特殊领域动态场景的研究发现，不同经验群体的被试，在加工特定领域的信息时，经验会影响到他们对特定领域信息的注视策略。Crundall和Underwood(1998)的研究发现，相对简单的道路状况，复杂道路状况下专家对视频材料的注视时间要短于新手。其后续的研究也发现，有经验的警察驾驶员要比新手驾驶员对驾驶视频的注视时间更短(Crundall et al.，2003)。对抗性的足球运动眼动研究发现，在做出预测的信息搜索过程中，不同经验水平的被试采取不同的搜索策略。那些熟练和有经验的运动员对视频的注视次数更多，但是每次的注视时间很短。而一般水平运动员则恰恰相反，他们注视次数少，但每次的注视时间长(Williams & Davids，1998；Williams，Davids，& Burwitz，et al.，1994)。总之，不同教学经验的被试对静态课堂场景的注视存在差异，说明课堂教学经验会影响到教师对课堂教学场景的注意分配和知觉。
5 结论
本研究得出如下结论：
(1)教学场景的记忆要好于非教学场景；相对于新手，专家对静态课堂教学场景的注视次数更多，总注视时间更长；对于不同的场景类型而言，被试对非教学场景的注视次数更多。
(2)专家对于非教学场景的注视次数要多于教学场景；专家对非教学场景的总注视时间长于新手；专家对教学场景的平均注视时间长于非教学场景。
(3)相对于新手，专家表现出了比较明显的知觉策略：专家对非教学场景采取的是每次注视时间短但注视次数多的策略，体现的是快速扫描的注视模式，而对教学场景采取的是注视次数少但每次注视时间长的注视策略，体现的是认真观看的注视模式。