数学教育中的数字故事讲述与口头故事讲述：对知识构建、创造性思维和认知负荷的影响

《Thinking Skills and Creativity》：Digital storytelling versus oral storytelling in mathematics education: effects on knowledge construction, creative thinking, and cognitive load

　　

陈峰|宁一敏|薛颖|秦振凯|唐晓丽

江苏第二师范学院数学科学学院，南京210013，中国

摘要

本研究采用纵向准实验设计，将177名学生分为实验组和对照组，两组仅在故事讲述方式上存在差异（数字故事讲述与口头故事讲述）。研究使用“澄清-构思-发展-呈现”（Clarify–Ideate–Develop–Present，CIDP）框架来组织学生的数学故事创作活动。结果表明，两组学生在数学知识构建和创造性思维方面的后测分数均显著高于前测分数，而认知负荷在后测时显著降低。效应量分析进一步显示，与口头故事讲述相比，数字故事讲述显著降低了学生的认知负荷，并提高了他们的数学知识构建水平，尽管其对创造性思维的直接影响相对较小。此外，跨滞后面板网络（CLPN）分析揭示了变量之间的跨时间因果关系和交互模式，不仅证明了时间的稳定性，还表明在数字故事讲述条件下数学知识构建与创造性思维之间的联系更为紧密。基于这些发现，从多媒体学习、学习科学、心理学和社会学的角度对数字故事讲述的教学机制进行了理论阐释。此外，还提出了以实践为导向的数字故事创作策略，旨在促进知识构建、激发创造性思维并调节认知负荷，为未来在小学数学课堂中优化数字故事讲述提供参考。

引言

数学常常引发负面预期和焦虑，并被认为过于困难（Hadar & Tirosh, 2019）。尽管近年来故事讲述越来越多地被引入数学课堂，但主要还是通过教师主导的故事讲述来进行，这种讲述方式强调“通过听故事来学习概念”，学生主要是在跟随和复述所呈现的内容，留给主动创造、灵活应用和创造性表达的空间相对有限（Lin et al., 2025; Wilkie, 2024）。尽管近年来故事讲述越来越多地被引入数学课堂，但主要还是通过教师主导的故事讲述来进行（Fang et al., 2023），而故事创作——特别是数字故事讲述——在小学数学教学中的整合频率要低得多（Lee et al., 2023; ?im?ek et al., 2024）。作为一种跨学科的教学方法，数字故事讲述已在许多学科领域展现出巨大潜力（Wu & Chen, 2020）。通过结合音频、图像、视频和其他多媒体元素，数字故事讲述以情境化和互动的方式呈现内容，使学生能够通过多模态的故事创作过程构建复杂的知识体系（Liang & Hwang, 2023; McLellan, 2007; Robin, 2008）。在数学教育中，数字故事讲述被认为特别有助于减轻学习者的认知负荷、促进知识构建和增强创造性思维（Sadik, 2008）。这些优势使得数字故事讲述成为课堂上一种吸引人的教学工具，能够激发学生的学习兴趣并提高他们的数学表现（Wei et al., 2025）。然而，技术增强学习的教育价值在很大程度上取决于适当的教学支架的存在。先前的研究表明，虽然情境化的数字学习可以帮助学生将学科知识与现实世界应用联系起来，但如果没有提供足够的深度反思和结构化支持，学习者可能会主要关注表面层次的参与，这可能会限制更深层次的探索和高阶思维（Hwang et al., 2024）。

然而，尽管许多研究已经证明了数字故事讲述的教育潜力（Tan et al., 2014），但在其应用于小学数学教学方面的文献中仍存在显著空白。首先，虽然一些研究表明数字故事讲述可以帮助学生理解数学知识（Batur & ?ak?ro?lu, 2023），并在一定程度上激发他们的创造性思维，但大多数研究集中在语言和科学等学科上，对数学领域的深入探索相对较少（Moradi & Chen, 2019）。如何通过数字故事讲述有效地将抽象的数学概念转化为小学生能够理解和接受的形式，尚未得到系统研究（Hava, 2021）。此外，尽管某些研究探讨了数字故事讲述对学生认知负荷的影响，但这些研究主要集中在动机和情感维度上（Zeitlhofer et al., 2024）。尽管数字故事讲述在数学教育中取得了有希望的结果，但其背后的机制和具体效果仍不够清楚。现有研究往往依赖于短期实验设计，缺乏跟踪数字故事讲述长期影响的纵向分析（Metin et al., 2025）。因此，现有文献尚未充分阐明数字故事讲述在复杂数学学习情境中的具体作用。特别是在小学阶段，如何设计和优化数字故事讲述以最大程度支持学生的数学学习和认知发展，仍是一个亟待进一步研究的问题。

因此，本研究在“澄清-构思-发展-呈现”（CIDP）框架内，系统地探讨了数字故事讲述对小学生数学知识构建、创造性思维和认知负荷的影响，特别关注其在支持相对复杂数学概念方面的有效性。采用纵向准实验的前测-后测设计，将学生分为接受数字故事讲述教学的实验组和接受口头故事讲述教学的对照组，比较两组在数学知识理解、创造性思维和认知负荷方面的变化和差异，旨在为优化小学数学课堂中数字故事讲述的设计和实施提供理论基础和具体策略。基于此，提出了两个研究问题：

问题1

数字故事讲述对小学生的数学知识构建、创造性思维和认知负荷有何影响？

问题2

在数字故事讲述教学的背景下，小学生数学知识构建、创造性思维和认知负荷之间的跨时间因果关系和交互模式是什么？

章节摘录

文献综述

数字故事讲述结合了传统故事讲述和数字技术，使用博客、视频博客、播客和互动电影等多媒体来创造叙事（Robin, 2016）。它整合了语言、视觉、声音、手势和空间等多种模式，创造出引人入胜的故事（De Jager et al., 2017）。数字故事可以是个人的、信息性的、历史性的或虚构的，提供多种方式将观众与叙事联系起来的互动体验（Davey &

参与者

本研究共有177名六年级学生，来自四个班级。对照组由两位具有数学故事讲述经验的教师教授（n = 88人），实验组由另一位在数字故事讲述方面较为熟练的教师教授（n = 89人）。为确保实验组和对照组之间的可比性，在项目开始前控制了潜在的混杂变量。

组间差异

进行了双向方差分析（ANOVA），以考察组别（Group）和时间（Time）对知识构建、创造性思维和认知负荷的影响。如表3、4和5所示，组别（Group）的主效应显著（p = 0.000 < 0.05），时间（Time）的主效应也显著（p = 0.000 < 0.05），表明两种主效应都存在。此外，还观察到了组别与时间之间的显著交互作用（p = 0.000 < 0.05）。随后对主要效应进行了事后分析（post hoc analysis）

数字故事讲述的效果（问题1）

结果显示，在干预期间，实验组和对照组的认知负荷都有所下降。这一发现与转化学习理论一致，该理论认为，当学生积极参与学习并有机会进行意义构建时，他们的整体认知负荷会随时间减少（Stuckey et al., 2022）。特别是转化学习强调了积极参与的作用

结论

本研究在理论和实践层面都做出了重要贡献。从理论角度来看，它深化了认知负荷理论和多媒体学习理论的应用，表明数字故事讲述不仅降低了学生的认知负荷，还显著促进了数学知识构建和创造性思维的发展。这些发现为教育心理学和多媒体学习理论提供了新的实证支持

资助

本研究得到了“江苏省高等教育教学改革项目”（项目名称：“从大融合视角研究本科师范生‘六艺’素养的培养路径”（ID: 2025JGYB141）和“广西教育科学‘十四五’计划”2025项目（项目名称：“研究少数民族地区高职学生的社会融合及其影响因素”（ID: 2025C423）的支持。

CRediT作者贡献声明

陈峰：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，软件使用，项目管理，方法论设计，资金获取，概念化。宁一敏：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，方法论设计，概念化。薛颖：监督，方法论设计，概念化。秦振凯：调查，数据分析，数据管理。唐晓丽：可视化，调查。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

感谢宁一敏在选题方面的指导。感谢薛颖在论文写作过程中的帮助。感谢秦振凯和唐晓丽在数据收集过程中的协助。