学生认知风格与教师手势对学习的交互影响

浙江绍兴文理学院教师教育学院（312000） 张可懿 周炜琛（通讯作者） 徐辰哲

一、引言

数学是小学阶段的重点课程之一，其相对抽象的教学内容给学生带来了一定的学业挑战，如何干预并解决小学数学课堂中的学习困难问题，这引起了研究人员的广泛关注。大量研究指出，伴随教学内容呈现的教师手势可以帮助学生理解抽象概念，从而促进数学学习。手势具有传达额外信息、引导学生注意力、提高学生积极性等功能，因此探讨手势对信息传递的益处及其作用的边界条件就成为过去教学研究中的一大热点。此外，有研究指出不同认知风格的学生具备不同的信息加工偏好，教学活动需要与其匹配才能发挥最大优势。教师手势的运用也应考虑学生认知风格的差异，但目前尚无研究将两者联系探讨。基于此，本文旨在探讨教师手势对不同认知风格学生数学学习的影响，以期为教师手势的运用和课堂教学效果的提升提供科学指导。

二、相关研究综述

（一）教师手势对小学数学学习的影响研究

手势可分为象征性手势（Iconic gesture）、指示性手势（Pointing gesture）、隐喻性手势（Metaphoric gestures）和节拍性手势（Beat gesture）四种基本类型。

象征性手势是对事物形状或动作的具体描述（如手指上升表示特定对象向上运动），与特定言语信息相关联能够促进学生形成连贯、一致的心理表征。象征性手势可以补充语言表达中缺失的信息，当象征性手势表达的内涵与言语语义完全一致时，更有助于学生理解知识。Church 等人通过学生借助手势学习数学知识的研究也证实了这一点，他指出，与言语语义相一致的手势虽未包含额外信息，但因其具备信息表征的功能而促进了学生对特定概念的理解。通道原则（Modality principle）为其有效性提供了合理的解释，即学生在两个容量有限的信息通道共同处理数学信息的效率更高：教师的语言表达提供了听觉通道的信息，而象征性手势提供了视觉通道的语义信息。因此有研究认为，既然数学学习是通过感官和经验来对抽象概念进行认知建构的过程，那么形象的手势便是促进学习的有力工具。

指示性手势是用手指向物理环境中某个具体方位或对象（如指向自己所在空间表示“这里”）。与象征性手势通过对概念描述和语义表征促进知识整合的功能不同，指示性手势具备注意引导的属性，主要起到强调视觉信息的线索作用。根据注意力引导假说（Attention-guiding hypothesis），线索能够帮助学生在感知阶段筛选并注意到关键信息。Pi等人提出，相比箭头、标记等物理线索，教师的指示性手势等社会性线索在引导学生注意力分配方面的优势更突出，能更好帮助学生将注意力集中在关键教学内容上。但也有部分研究发现，当言语解说与手势含义高度重合时，即指向的对象同时被教师在言语中提及，此时指示性手势并不具备教学优势，甚至会阻碍数学学习。因此，Wakefield 等人认为手势对学习的益处不仅在于其视觉注意引导的能力，还来自于帮助学生从言语中收集重要信息的属性。

隐喻性手势是对抽象事物概念的模拟表达（如双手滚动表示继续前进），而非对具体物理形式的表达，这对学生来说具有极大的认知挑战。

节拍性手势是伴随语音产生的节奏性手部动作，能强调言语重点但不包含明显语义信息，对学生的知识回忆也没有促进作用。

因此，象征性手势和指示性手势被认为是能传达明确信息并且具备特定功能的教学手势，相比隐喻性手势和节拍性手势，象征性手势和指示性手势更能促进各个年龄段学生的学习。尤其是在数学教学中，象征性手势和指示性手势是使用最多的手势类型，其他手势仅起到辅助作用。

（二）不同认知风格学生的学习差异研究

认知风格可以从不同维度进行归类，是个体差异中至关重要的一方面，其影响着学生解决问题的方式。多数研究根据心理活动依赖内部参照还是外部参照，将个体认知风格划分为场独立型（Filed-independent style）和场依存型（Filed-dependent style）来探讨其思维、记忆、学习和社交的倾向性差异。两者的差异主要在于构建感知表征的能力：场独立型学生倾向于依靠内部参照，善于感知并分析抽象信息；场依存型学生对信息的感知更依赖外部标准，易受教师和同伴的影响。因此有研究认为，场独立型学生对数学、科学等理工科更为擅长，学习自主性强；而场依存型学生则对人文科学更感兴趣，重视同伴合作和环境反馈。过去的一些研究证实了这一点，在小学数学学习中，场独立型学生成绩更好，学习焦虑感更低；而场依存型学生更依赖同伴强化和教师指导等外在互动。

三、问题提出及研究假设

已有研究对教师手势和学生认知风格如何影响学生数学学习进行了理论探讨和实践检验，但仍未得出一致结论。此外，教师需识别学生的个体差异，将教学方法与学生的认知风格相匹配，方能提高教学效果。手势的运用亦是如此，但目前没有针对各类教师手势对不同认知风格学生数学学习的适切性的研究。

基于上述分析，本研究采用准实验研究法，考查学生认知风格（场独立型、场依存型）和教师手势类型（象征性手势、指示性手势）对学生数学学习的交互影响，进而为教师有针对性地使用手势辅助信息传递提供参考。由于场依存型学生能够依靠外界提供的线索进行有意联想，所以本研究提出如下假设：教师的象征性手势比指示性手势更有助于学生的数学学习，且两种手势对场依存型学生影响差异显著，但对场独立型学生的影响无差异。

四、研究过程与方法

（一）被试

在某小学四年级中随机选取4 个平行班共168名学生为被试，并将其分为两组：A 组85 人（男生43 人，女生42 人），B 组83 人（男生42 人，女生41人）。两组学生的上一学期数学期末考试成绩无显著差异［t（166）=0.11，p>0.05］，可认为所有被试学生先前知识水平无差异。

（二）认知风格测量

采用孟庆茂教授等人修订的《认知风格镶嵌图形测验》来测验学生的认知风格。测验包括三部分，但此次仅记录后两部分正式施测的分数，并采用修订后的计分方法。由于同龄人在“场依存—场独立”这一连续体上的相对位置是稳定的，分数越高越偏向场独立型，且小学阶段认知风格不存在性别差异，因此本研究将每组学生的镶嵌图形测验分数进行排序，以平均值区分认知风格类型。最终确定A 组场独立型42 人，场依存型43 人；B 组场独立型40人，场依存型43人。

（三）实验内容及流程设计

实验教学内容为人教版教材四年级下册“四则运算”的第一课时，主要介绍和梳理了四则运算的运算规则。由于学生能够整合象征性手势和伴随的言语信息，且当两者语义一致时有助于学生理解并减少语义加工的认知负担，因此教师以模拟加、减、乘、除的符号为象征性手势（如图1），以指点课件和黑板为指示性手势。

图1 象征性手势设计图

研究采用两因素被试间设计（指实验中设置了两个自变量，并且每个被试只接受其中的一种实验处理），由同一名教师依照学校数学教研组统一制订的教案进行授课。两组教学环节和流程一致，用时相同（40 min）。对A 组学生，教师通过象征性手势辅助教学，并在言语提及运算相关内容时做出相应手势；对B 组学生，教师以指示性手势辅助教学，在言语提及运算相关内容时用手指点课件或黑板上对应的关键信息。教师要避免其他种类手势的使用，且两种条件下手势使用次数应相近，为20~25 次。课后再对两组学生进行一次相同的学习效果测验（45 min）。

（四）学习效果测验

开发学习效果测验考查学生对本堂课知识点的掌握程度，包括5 道单选题（每题2 分，共10 分）、5道判断题（每题1分，共5分）、10道填空题（每空2分，共20 分）、4 道计算题（每题5 分，共20 分）和5道应用题（每题9 分，共45 分），总分100 分。题目由两名小学数学方向的本科生共同制定，经过三名小学数学高级职称教师审查，认为设计合理，难度适中，且具有良好的区分度［t（83）=15.14，p＜0.001；t（81）=9.72，p＜0.001］。

五、研究结果

为考查学生认知风格和教师手势类型对学生数学学习的交互影响，本研究以学生认知风格（场独立型、场依存型）和教师手势类型（象征性手势、指示性手势）为被试间自变量，以学习效果测验为因变量，进行方差分析。

结果发现，认知风格主效应不显著［F（1，164）=0.62，MD=1.34，p>0.05］，说明不同认知风格学生并没有表现出明显的学习效果差异；但手势类型主效应显著［F（1，164）=8.68，MD=-5.00，p=0.004＜0.05］，说明指示性手势比象征性手势更有助于学生的数学学习。此外，认知风格和手势类型交互效应显著［F（1，164）=4.60，p=0.033＜.0.05］。

分析简单效应（如图2）后发现：对于场独立型学生来说，两种手势对学习的影响无显著差异［F（1，81）=0.31，MD=-1.36，p>0.05］；对场依存型学生来说，指示性手势比象征性手势能更好地促进其学习，且效果差异显著［F（1，85）=12.96，MD=-8.64，p＜0.001］。这一结果否定了前文“教师的象征性手势比指示性手势更有助于学生的数学学习”的假设。

图2 不同认知风格学生在教师不同手势辅助教学后的测验成绩

六、研究讨论

本研究证实了教师不同类型的手势对不同认知风格学生的数学学习所产生的影响存在差异。具体而言，对于场独立型学生来说，指示性手势和象征性手势所带来的教学影响相似；但对场依存型学生来说，教师的指示性手势更能促进其数学学习表现的提升。

（一）两种认知风格的学生在数学学习上没有表现出成绩上的差异

该结论与过去研究所认为的“场依存型学生在数学和科学等自然学科中动机低、成绩差”的结论不符。场独立型学生擅长自主推理分析并关注细节，但对整体把握不足；场依存型学生善于运用外部参考来整体性推断材料意义，但依赖教师和同伴的指导帮助。两者差异仅体现在感知注意选择和信息处理的方式上，如擅长演绎并分析单个知识点或是擅长归纳并形成整体框架。本研究指出不同认知风格学生在知识掌握水平上并无差异，仅表现出对学习方式的不同偏好，教师需利用不同的与学生认知风格相适应的学习任务，以促进学习的发生。

（二）指示性手势比象征性手势更能促进学生的数学学习

该结论与Woodal和Folger所提出的“携带语义信息的手势比强调注意的手势更能促进学习”的观点不符。这或许是因为象征性手势虽能向学生传达解决问题的实质信息，但学生的抽象思维未完全发展，还不擅长解读象征性手势的含义，仅能意识到其交流表征功能。且Macoun和Sweller认为手势促进学习的作用不一定在于帮助正确理解语言的含义，而是引发学生对伴随语言和手势的注意。由于小学生注意力发展水平较弱，难以过滤无关信息并将注意力聚焦在关键任务上，所以手势更多的是具有吸引注意的属性，从而帮助学生筛选信息并关注重点内容。其中，指示性手势能引导学生关注手指向的课件或黑板，象征性手势则能将学生注意力转向教师，但对教师的关注有时会导致学生忽略关键教学信息。因而，指示性手势是通过引导学生将注意力集中在含有知识点和内容的区域来促进学习。

（三）两种手势对场依存型学生学习的影响差异显著，但对场独立型学生的影响不大

这是由于场独立型学生认知控制水平更高，擅长过滤场景中的无关信息，能够有选择性地加工信息，因而指示性手势对其注意力的引导效果不明显。而场依存型学生易受外在事物干扰且注意力分配不稳定，需花费更多时间进行感知选择和信息加工，因此更依赖外部环境的指引。此外，教师手势还能传递态度和情感等社会性信息，激发学生积极的社会反应，提升他们的学习动机和认知投入。尤其是指示性手势，学生无须加工其内部含义便能沉浸于师生交互的学习情境中。这为依赖外部环境且更关注社交信息的场依存型学生提供了课堂对话感，从而引发其积极的认知投入并提升学习效果。该结果也进一步证实了指示性手势在引导注意力功能之外所具备的社会互动能力。

七、结论与启示

本研究探讨了认知风格和手势类型间的交互作用，为教师的手势对不同认知风格学生数学学习的影响提供了理论解释和实验证据，弥补了过往研究的空缺。研究结果为教学实践中如何有效运用教师手势提供了科学指导，具体教学启示如下：不同认知风格学生具备不同的学习偏好和认知优势，但并不存在学习能力和水平上的差异，教师手势的运用也应与其特点相匹配，对场独立型学生而言，教师的手势对其学习影响较小，仅需避免语义不一致的手势所带来的负面影响，而对场依存型学生而言，教师应更多使用指示性手势来引导注意力，帮助学生聚焦关键信息，同时让其体会到更高的社会性感知。总而言之，指示性手势比象征性手势更有助于提升小学数学课堂的教学效果。

此外，研究虽得出了有意义的结论，但有两个问题值得进一步探讨：一是高频手势比低频手势更能促进知识保持，同时传递更多社会互动信息，后续研究可以探讨手势频率与认知风格间可能存在的交互效应；二是教学策略与认知风格的匹配性会受学习材料性质的影响，因此还需在其他学科教学中验证本研究结论的适用性。