趙文靜 曹忠

摘? 要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)近年來廣受關(guān)注，在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與日俱增。為了我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)踐和應(yīng)用研究的進(jìn)一步開展，了解國外的最新研究進(jìn)展情況顯得尤為重要。研究以2010-2018年間國際權(quán)威教育技術(shù)期刊中篩選出的104篇學(xué)術(shù)論文作為研究對(duì)象，采用質(zhì)性元分析的研究方法，梳理國外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論發(fā)展和應(yīng)用研究現(xiàn)狀，進(jìn)而分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)行為影響的具體表征，總結(jié)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的主要呈現(xiàn)方式以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)需遵循的十個(gè)原則。研究旨在為我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究和發(fā)展提供思路，并為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);教育應(yīng)用;研究進(jìn)展;質(zhì)性元分析

中圖分類號(hào)：G40-057? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2019）10-0030-06

一、研究背景

技術(shù)的每一次飛躍都為教與學(xué)領(lǐng)域帶來了巨大的變革，信息網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展為技術(shù)促進(jìn)的有意義學(xué)習(xí)提供了新的契機(jī)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR，Augmented Reality）作為本世紀(jì)最重要的新技術(shù)之一，是將圖像、視頻、音頻等數(shù)字信息通過虛實(shí)信息疊加，形成三維交互式立體畫面，使用戶在真實(shí)環(huán)境中與數(shù)字對(duì)象進(jìn)行交互的技術(shù)[1，2]。這項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)問世，就以其浸入式、生動(dòng)性、可視化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和虛實(shí)結(jié)合、無縫交互等獨(dú)特的教育特性受到了國內(nèi)外教育界的廣泛關(guān)注?！缎旅襟w聯(lián)盟地平線報(bào)告2016高等教育版》[3]中，AR也被列為未來五年內(nèi)驅(qū)動(dòng)技術(shù)規(guī)劃和決策制定的中期趨勢(shì)，并認(rèn)為AR的響應(yīng)式互動(dòng)促使學(xué)習(xí)者構(gòu)建更廣泛的理解，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)底層數(shù)據(jù)的新認(rèn)識(shí)，達(dá)到更深層次的認(rèn)知。

近年來，隨著軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究也進(jìn)行得如火如荼，成果顯著。本研究采用質(zhì)性元分析方法，對(duì)2010-2018年間國際權(quán)威教育技術(shù)期刊發(fā)表的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究進(jìn)行梳理，針對(duì)其時(shí)間分布、雜志分布、領(lǐng)域與主題、研究目的、研究方法五個(gè)維度加以分析，梳理增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的定義和理論發(fā)展歷程，分析其影響學(xué)習(xí)行為的具體表征，總結(jié)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的主要呈現(xiàn)方式，進(jìn)而在已有評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)需遵循的十個(gè)原則，以期為我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的研究和發(fā)展提供借鑒。

二、研究設(shè)計(jì)

1.研究對(duì)象與抽樣

為了搜索出較權(quán)威的研究數(shù)據(jù)，我們以（“augmented reality”）AND（educat* OR instruct* OR learn* OR teach* OR train*）作為關(guān)鍵詞，針對(duì)國際權(quán)威的教育技術(shù)期刊《Computers & Education》《Journal of Science Education and Technology》《Computers in Human Behavior》《Educational Technology & Society》《British Journal of Educational Technology》《Journal of Computer Assisted Learning》，運(yùn)用谷歌學(xué)術(shù)搜索引擎進(jìn)行高級(jí)搜索，共得到2010至2018年間394篇研究論文。

因?yàn)楸疚牡哪康氖茄芯繃庠鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的研究進(jìn)展，因此確定以下文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)：①研究涉及的AR指狹義的AR技術(shù)，因此排除廣義理解的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相關(guān)研究;②AR的應(yīng)用范圍應(yīng)在K-12基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育范圍內(nèi);③為保證研究的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，研究論文全文能夠從文獻(xiàn)資源庫獲取;④為了保證研究的可操作性，研究的語言應(yīng)為英語。因此，我們?nèi)コc本研究相關(guān)性較小的文獻(xiàn)，并最終確立能夠全文獲取數(shù)據(jù)的104篇相關(guān)研究作為研究樣本。

2.分析方法與編碼框架

本文將從發(fā)表年代、雜志分布、領(lǐng)域與主題、研究目的、研究方法和研究結(jié)果六個(gè)維度進(jìn)行分析，編碼框架如下：

（1）發(fā)表年代與雜志分布。根據(jù)發(fā)表時(shí)間和雜志分布將研究樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和編碼。

（2）領(lǐng)域與主題。根據(jù)教育對(duì)象的不同，本文將研究領(lǐng)域分為K-12基礎(chǔ)教育、高等教育和職業(yè)教育三大領(lǐng)域。研究主題分為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論研究、AR技術(shù)與課程融合的成效研究、AR教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究、AR學(xué)習(xí)體驗(yàn)的評(píng)價(jià)研究四大類。

（3）研究目的。研究目的分為理論綜述研究、AR體驗(yàn)影響學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)研究、AR體驗(yàn)影響學(xué)習(xí)成效研究、AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究。

（4）研究方法。常用的研究方法有文獻(xiàn)分析法、調(diào)查問卷法、訪談法、量表與測(cè)量、內(nèi)容分析、實(shí)證研究等，但在實(shí)際的研究工作中，為保證研究的準(zhǔn)確性，往往是多種研究方法縱橫交叉綜合運(yùn)用。因此，我們采用定性分析、定量分析、綜合分析的編碼框架。

（5）研究結(jié)果。理論研究常以教學(xué)模式、教學(xué)策略、設(shè)計(jì)原則作為研究結(jié)果，而實(shí)證研究的結(jié)果較具體，含AR對(duì)學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)、學(xué)生學(xué)業(yè)成就、學(xué)習(xí)者心理體驗(yàn)、認(rèn)知負(fù)荷等的影響。因此，我們根據(jù)研究結(jié)果的不同進(jìn)行分析和編碼。

3.研究數(shù)據(jù)的收集與編碼

本研究的編碼工作由筆者和另一名團(tuán)隊(duì)成員共同完成。在數(shù)據(jù)收集完成后，經(jīng)過對(duì)分析框架及編碼規(guī)則進(jìn)行討論并達(dá)成一致后，兩名編碼員從研究樣本中隨機(jī)抽取了25篇論文進(jìn)行背對(duì)背預(yù)編碼。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明兩位編碼員的編碼一致性為87%。

三、研究結(jié)果與討論

1.發(fā)表年代

通過統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，2010年符合抽樣條件的論文只有2篇，而2018年則上升至21篇，且在九年間各雜志抽取的樣本數(shù)量基本呈逐年上升趨勢(shì)，如圖1所示。AR技術(shù)自本世紀(jì)初出現(xiàn)以來，一直呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。2010至2018年，可穿戴設(shè)備的逐漸普及和三維數(shù)字圖像處理等技術(shù)的快速發(fā)展為AR的教育應(yīng)用奠定了有利的軟硬件技術(shù)條件。

2.雜志分布

分別統(tǒng)計(jì)這九年間六份國際教育技術(shù)權(quán)威期刊發(fā)現(xiàn)，《Computers & Education》雜志上發(fā)表的AR教育應(yīng)用相關(guān)論文數(shù)量最多，抽樣總數(shù)共計(jì)51篇，約占樣本總數(shù)的49.0%。其次為《British Journal of Educational Technology》和《Journal of Science Education and Technology》，分別為15篇和13篇，占樣本總數(shù)的14.4%和12.5%?！禘ducational Technology & Society》和《Journal of Computer Assisted Learning》雜志中的樣本數(shù)量相對(duì)較少，論文數(shù)量總數(shù)均為8篇，各年份和雜志抽樣數(shù)量分布如表1所示。

3.領(lǐng)域與主題

根據(jù)文獻(xiàn)樣本的研究領(lǐng)域和研究主題進(jìn)行分類發(fā)現(xiàn)，在104篇論文中，有6篇論文屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論綜述研究，11篇論文主要針對(duì)AR教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，3篇涉及到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的評(píng)價(jià)，而其他的84篇論文都是屬于AR教學(xué)實(shí)驗(yàn)及實(shí)證研究范疇。AR的應(yīng)用領(lǐng)域涉及教育的各個(gè)階段，包括K-12基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育和繼續(xù)教育階段，其中在K-12基礎(chǔ)教育階段進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)證研究數(shù)量最多，共計(jì)51篇，占實(shí)證研究論文的81%。文獻(xiàn)樣本具體針對(duì)以下四個(gè)主題展開研究：

（1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的理論研究

目前，國外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論研究主要以應(yīng)用研究的綜述形式展開，其中有部分研究者提出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的概念并進(jìn)行描述性定義。20世紀(jì)90年代，信息技術(shù)迅猛發(fā)展，3D渲染能力和計(jì)算能力顯著提高，攝影、攝像、GPS等傳感器設(shè)備的精細(xì)化、資源化、集成化，都為AR的廣泛擴(kuò)展提供了技術(shù)支持。雖然當(dāng)時(shí)并未將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)上升到教育技術(shù)的理論層面，但已經(jīng)出現(xiàn)了AR教育應(yīng)用的早期形式[4]。21世紀(jì)初，智能手機(jī)的問世為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的早期萌芽提供了有利的技術(shù)支持。文獻(xiàn)樣本中，2012年Billinghurst和Duenser[5]首次提及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)（ARLEs，The AR Learning Experiences），但并未針對(duì)此概念作詳細(xì)的理論闡述，而是較全面地介紹了這個(gè)新領(lǐng)域，并回顧了早期的工作，提供了一個(gè)早期的特征分類和教育效益分析。一年后，Wu等人[6]運(yùn)用更系統(tǒng)的方法將基于AR的教學(xué)方法分為基于“角色”的AR、基于“位置”的AR和基于“任務(wù)”的AR。Bower等人[7]列舉了AR支持或增強(qiáng)的多種教學(xué)法，并推測(cè)AR學(xué)習(xí)作為一個(gè)發(fā)展中的新領(lǐng)域，將會(huì)為教育領(lǐng)域提供更多的協(xié)助和支持，同時(shí)也提出這個(gè)領(lǐng)域也需要得到更好的研究和發(fā)展。在Sheehy等人[8]的研究中，發(fā)現(xiàn)基于AR的學(xué)習(xí)領(lǐng)域是很有可塑性的，并根據(jù)其自主研發(fā)的功能框架分析了具體的方法是否能夠支持、擴(kuò)展或改變學(xué)習(xí)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)（ARLEs）這一概念是由Marc Ericson C. Santos等于2014年在論文中正式提出的，他們認(rèn)為凡是由AR技術(shù)促進(jìn)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)都可認(rèn)為是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，文章提供了全面的綜述，針對(duì)ARLEs對(duì)學(xué)生表現(xiàn)的影響進(jìn)行元分析，同時(shí)也提供了基于AR技術(shù)的內(nèi)容創(chuàng)建和評(píng)價(jià)方面的分類[9]。2017年，Neven Drljevic等在文章中再次描述性地闡釋了ARLEs的定義，認(rèn)為ARLEs通過將虛擬信息與真實(shí)的物理世界疊加，給學(xué)習(xí)者創(chuàng)造了身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并將ARLEs定位于技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)（TEL，Technology Enhanced Learning）的研究范疇，認(rèn)為它是此領(lǐng)域迅速發(fā)展和成熟的研究分支[10]。

綜合分析這些理論研究發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)樣本中的理論研究樣本偏少，且多以綜述形式梳理AR目前的教育應(yīng)用現(xiàn)狀，其相關(guān)概念界定和研究范疇分界多以具體語言描述為主，鮮有嚴(yán)格意義上的概念解析、理論框架分析以及從相關(guān)學(xué)科的理論基礎(chǔ)出發(fā)的研究出現(xiàn)。

（2）AR技術(shù)與課程融合的成效研究

目前已有的AR教育應(yīng)用相關(guān)研究多屬此類，選擇某一具體學(xué)科，設(shè)計(jì)開發(fā)出基于AR的系統(tǒng)或工具，然后通過實(shí)證研究對(duì)系統(tǒng)的可用性和實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證。例如，哈佛大學(xué)將AR應(yīng)用到環(huán)境科學(xué)戶外實(shí)踐教學(xué)中，并進(jìn)行實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，AR的應(yīng)用對(duì)教學(xué)活動(dòng)有多重意義，技術(shù)提供了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)策略，使互助學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)及教師一對(duì)一的指導(dǎo)變得容易[11]。臺(tái)灣科技大學(xué)和新加坡國立大學(xué)的教師設(shè)計(jì)并使用移動(dòng)協(xié)作AR仿真系統(tǒng)協(xié)助學(xué)生進(jìn)行大學(xué)物理的“彈性碰撞”實(shí)驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)：AR組學(xué)生通過從不同角度觀察3D模型，實(shí)驗(yàn)過程的可視化為學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)真實(shí)情境時(shí)提供相關(guān)參考信息[12]。西班牙馬德里卡洛斯三世大學(xué)和委內(nèi)瑞拉西蒙玻利瓦爾大學(xué)的教師設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)AR教學(xué)系統(tǒng)，并評(píng)估在電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中 AR對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響[13]。

綜合分析這些教學(xué)實(shí)踐案例發(fā)現(xiàn)，AR對(duì)學(xué)習(xí)的影響表現(xiàn)在學(xué)習(xí)情境、抽象概念、學(xué)習(xí)資源、教學(xué)內(nèi)容、交互方式、思維方式和認(rèn)知負(fù)荷七個(gè)方面，如表2所示。

①學(xué)習(xí)情境可視化：向?qū)W習(xí)者提供與現(xiàn)實(shí)世界良好契合的模擬情境，使學(xué)習(xí)者能夠在可視化、身臨其境中思考問題解決的方法。

②抽象概念具體化：能夠?qū)r(shí)間、空間等抽象的概念具體化，闡釋現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界之間的關(guān)系，并在現(xiàn)實(shí)物體上進(jìn)行文本或符號(hào)注釋，有助于學(xué)習(xí)者的深層理解，化繁為簡，進(jìn)而解決一些相對(duì)復(fù)雜的問題。

③學(xué)習(xí)資源豐富化：用多媒體信息代替文字表述，使學(xué)習(xí)資源更加豐富。雙向的知識(shí)建構(gòu)有利于學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，有助于發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性，進(jìn)而優(yōu)化教學(xué)。

④教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化：用多媒體技術(shù)來輔助教學(xué)，以逼真、生動(dòng)的畫面，動(dòng)聽悅耳的音響來創(chuàng)造教學(xué)的文體化情景，使抽象的教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、清晰化，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

⑤交互方式協(xié)作化：較傳統(tǒng)教學(xué)更加注重交互，形成了真實(shí)世界與虛擬世界、學(xué)習(xí)者與AR系統(tǒng)的人機(jī)交互以及學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的三重交互方式，使互助學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和教師一對(duì)一的指導(dǎo)變得更加容易。

⑥思維方式高階化：將模擬情境和現(xiàn)實(shí)環(huán)境相結(jié)合，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過程中不斷與現(xiàn)實(shí)結(jié)合對(duì)照，進(jìn)行判斷、思考和反思，進(jìn)而促進(jìn)高階認(rèn)知的建構(gòu)和批判性思維的形成。

⑦認(rèn)知負(fù)荷最優(yōu)化：使枯燥、單調(diào)、抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容具體化、生動(dòng)化，給學(xué)習(xí)者帶來強(qiáng)烈的好奇心和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，減少認(rèn)知負(fù)荷，使他們很輕松地獲得流暢體驗(yàn)和學(xué)習(xí)成就感。

同時(shí)，通過對(duì)84篇實(shí)證研究論文進(jìn)行綜合分析，我們發(fā)現(xiàn)AR為學(xué)習(xí)者提供與現(xiàn)實(shí)融合的浸入式、生動(dòng)性、可視化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于學(xué)習(xí)者的抽象內(nèi)容理解、虛擬世界可控、情感流暢與歸屬感的獲得。同時(shí)也顯現(xiàn)出一些目前仍存在的問題：優(yōu)質(zhì)AR教育資源稀缺、AR定位精度與邊界不清晰，AR教育應(yīng)用研究還處于簡單呈現(xiàn)、交互不深入的初級(jí)階段，技術(shù)與教育教學(xué)仍停留在簡單的線性疊加，還未實(shí)現(xiàn)有效的融合。

（3）AR教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

文獻(xiàn)樣本中，11篇論文屬于AR教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)范疇。根據(jù)資源呈現(xiàn)形式的不同，將目前常見的ARLEs分為以下三類：增強(qiáng)書籍、基于注釋的ARLEs和基于位置的ARLEs。

①增強(qiáng)書籍。增強(qiáng)書籍是ARLEs最主要的資源組織形式。將虛擬信息通過AR標(biāo)記疊加在普通書籍的頁面上，通過AR視覺追蹤提供理想的圖像，為學(xué)習(xí)者提供了廣闊的視角。在人們熟悉的紙質(zhì)頁面上，彈出數(shù)字窗口，形象生動(dòng)的3D模型就會(huì)從書頁上升起，在某些情況下還可以支持簡單的交互。在現(xiàn)實(shí)世界使用這種書籍，使書籍顯得很神奇，給學(xué)習(xí)者魔幻的感覺。學(xué)習(xí)者對(duì)于那些自然互動(dòng)方式的書籍已經(jīng)習(xí)以為常，而對(duì)于這種魔幻書籍則充滿了好奇心，甚至年幼的孩子都知道如何打開和閱讀書籍。目前，已出現(xiàn)一種商業(yè)的AR書籍創(chuàng)作工具Zooburst[14]能夠用來創(chuàng)作屬于學(xué)習(xí)者的個(gè)性化的增強(qiáng)書籍。

②基于注釋的ARLEs?；谧⑨尩腁RLEs是將虛擬注釋信息疊加到現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)特定對(duì)象上，幫助學(xué)習(xí)者全方位、多角度地觀察和學(xué)習(xí)。Rahman等人[15]開發(fā)了一種創(chuàng)建AR注釋的工具，教師在攝像機(jī)前呈現(xiàn)學(xué)習(xí)對(duì)象，并使用注釋工具在實(shí)時(shí)視頻的幫助下對(duì)其加以注釋。同時(shí)，他們還使用圖像設(shè)備來捕捉彩色圖像和相應(yīng)的深度信息。如果他們使用“多邊形注釋方案”，教師可以在屏幕上畫出一個(gè)多邊形，學(xué)習(xí)者便可以看到他們想要用信息標(biāo)注的對(duì)象。在文獻(xiàn)[16]中，Simeone和Iaconesi設(shè)計(jì)了Minkisi系統(tǒng)，組織者通過桌面系統(tǒng)和Minkisi在真實(shí)的雕塑上標(biāo)注虛擬信息，教師和學(xué)生便可調(diào)用相應(yīng)的在線注釋信息，幫助他們識(shí)別雕塑藝術(shù)品的各個(gè)部分。同時(shí)，參觀者也通過欣賞藝術(shù)作品并根據(jù)精確度和實(shí)用性來進(jìn)行作品評(píng)估。

③基于位置的ARLEs。基于位置的ARLEs是另一種表現(xiàn)形式，使用配備射頻識(shí)別標(biāo)簽讀取器和GPS定位的手持設(shè)備，為現(xiàn)實(shí)世界中的物體提供有關(guān)的輔助信息。這種增強(qiáng)方式通常用在為建筑物或藝術(shù)品提供基于位置的相關(guān)輔助信息，將虛擬信息直接整合到目標(biāo)現(xiàn)實(shí)世界中，為學(xué)習(xí)者提供有效的展示。Klopfer和Sheldon[17]開發(fā)了AR游戲構(gòu)建器，允許用戶在特定的位置創(chuàng)造教育移動(dòng)游戲。系統(tǒng)提供預(yù)定義的地圖和GPS坐標(biāo)，以便用戶添加相關(guān)的虛擬信息，例如某地的特征描述等。同時(shí)，允許改變地理位置，用戶也能夠根據(jù)自己的需求二次開發(fā)，創(chuàng)造屬于他們自己的游戲。

（4）AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)研究

分析樣本發(fā)現(xiàn)，對(duì)于AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)還僅僅處于起步階段，只有3篇論文涉及到了AR教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則和評(píng)價(jià)規(guī)范。例如，Neven等[18]分別從學(xué)習(xí)者和教師的角度提出ARLEs的設(shè)計(jì)原則;Matt Dunleavy[19]則從文獻(xiàn)分析的角度提出ARLEs設(shè)計(jì)需遵循的原則。我們將這些原則和規(guī)范進(jìn)行分析并整合，得到ARLEs設(shè)計(jì)的十個(gè)原則。

①真實(shí)科學(xué)原則。ARLEs呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)資源應(yīng)以真實(shí)的物質(zhì)世界為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)的問題應(yīng)是有意義的學(xué)習(xí)內(nèi)容，且有助于引導(dǎo)學(xué)習(xí)者深入思考，進(jìn)而解決實(shí)際的復(fù)雜問題。

②主動(dòng)參與原則。學(xué)習(xí)者能夠主動(dòng)參與活動(dòng)，通過ARLEs觀察現(xiàn)象和結(jié)果。同時(shí)，學(xué)習(xí)者是有意識(shí)地主動(dòng)自發(fā)的個(gè)體，有能力去追求學(xué)習(xí)目標(biāo)并能夠適時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)方法。

③探究學(xué)習(xí)原則。設(shè)計(jì)ARLEs內(nèi)容時(shí)，注重探究學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)，使學(xué)習(xí)者能夠通過探究和反思的過程來構(gòu)建關(guān)于主題的想法，使學(xué)習(xí)的過程成為非線性的狀態(tài)。學(xué)習(xí)者能在探究學(xué)習(xí)的過程中形成開放性的思維模式，進(jìn)而達(dá)到高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。

④協(xié)作學(xué)習(xí)原則。Weiberger和Fischer的協(xié)作知識(shí)建構(gòu)理論[20]強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)共同體內(nèi)進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，認(rèn)為知識(shí)是教師與共同體內(nèi)其他成員相互作用的建構(gòu)過程，不能獨(dú)立于個(gè)人所處的社會(huì)文化情境而存在，教師與共同體內(nèi)其他成員具有共同的學(xué)習(xí)目的，并通過協(xié)作、交流而共享成果。因此，設(shè)計(jì)ARLEs時(shí)應(yīng)考慮促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的交互學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者之間的信息溝通渠道暢通。學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)專注于互動(dòng)，以學(xué)習(xí)共同體成員之間進(jìn)行合作互動(dòng)的方式來促進(jìn)學(xué)習(xí)。

⑤持續(xù)沉浸原則。AR的沉浸感使學(xué)習(xí)者身臨其境地學(xué)習(xí)，但常常無法使學(xué)習(xí)者能持續(xù)保持這種沉浸感。因此，設(shè)計(jì)ARLEs時(shí)須考慮學(xué)習(xí)者的注意力因素，如何使他們能持續(xù)保持在穩(wěn)定的水平，這是設(shè)計(jì)者需要考慮的問題。

⑥整合原則。將教學(xué)環(huán)境整合成工作流的策略將有效地降低教師的工作負(fù)荷，在AR學(xué)習(xí)環(huán)境中，教學(xué)數(shù)據(jù)和資源能夠在學(xué)習(xí)共同體內(nèi)流暢地傳遞，將有效降低教師的工作負(fù)荷。

⑦授權(quán)原則。ARLEs設(shè)計(jì)時(shí)，若能使教師處于主導(dǎo)地位，將降低教師的工作負(fù)荷，即教師能夠有效地主導(dǎo)技術(shù)支持的教學(xué)活動(dòng)。

⑧意識(shí)原則。對(duì)學(xué)生的情況有較全面的了解將會(huì)有效降低教師的工作負(fù)荷，即AR支持的學(xué)習(xí)情境應(yīng)考慮呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平，并能實(shí)時(shí)追蹤學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程和認(rèn)知水平。

⑨靈活原則。ARLEs的設(shè)計(jì)應(yīng)足夠靈活，以應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)資源及周圍環(huán)境發(fā)生的臨時(shí)變動(dòng)，并做出適時(shí)調(diào)整和變化。

⑩精簡原則。ARLEs學(xué)習(xí)情景的設(shè)計(jì)應(yīng)去繁就簡，在呈現(xiàn)功能和界面的前提下盡量精簡，以減少使用者的視覺疲勞和認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

4.研究目的

分析104個(gè)文獻(xiàn)樣本的研究目的發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究的目的主要集中在以下幾個(gè)方面：一是梳理應(yīng)用研究現(xiàn)狀;二是分析ARLEs對(duì)學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)的影響;三是分析ARLEs對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)業(yè)成就的影響;四是注重ARLEs系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)槲墨I(xiàn)樣本中實(shí)證研究樣本占多數(shù)，設(shè)計(jì)AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)并運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行實(shí)證研究，較多的論文通過ARCS動(dòng)機(jī)模型測(cè)量ARLEs對(duì)學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)在注意力、相關(guān)性、自信心和滿意度方面的表現(xiàn)。

5.研究方法

針對(duì)不同的研究目的，研究采用不同的研究方法，主要分為定性分析、定量分析和綜合分析三類，具體數(shù)據(jù)收集方法有文獻(xiàn)分析法、調(diào)查問卷法、訪談法、內(nèi)容分析法、文本分析法和網(wǎng)絡(luò)行為分析法等。理論研究樣本多采用文獻(xiàn)分析法，而實(shí)證研究則多以綜合運(yùn)用定性分析和定量分析方法，采用調(diào)查問卷和訪談法收集學(xué)習(xí)者和教師對(duì)于ARLEs的看法和意見，然后用計(jì)算效應(yīng)值的測(cè)量方法來收集ARLEs對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)成效的影響，并計(jì)算其認(rèn)知負(fù)荷，同時(shí)多采用t檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法測(cè)量控制組和實(shí)驗(yàn)組的差異。學(xué)習(xí)者行為動(dòng)機(jī)調(diào)查問卷則多采用科勒的ARCS動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體數(shù)據(jù)分布見表3、表4。

6.研究結(jié)果

104篇論文中，理論研究的結(jié)果多以教學(xué)模式、教學(xué)策略和教學(xué)原則的形式存在，提出ARLEs的設(shè)計(jì)原則，梳理AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)以及構(gòu)建基于AR的教學(xué)模式等。實(shí)證研究占多數(shù)，研究結(jié)果多是介紹自主設(shè)計(jì)的AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為動(dòng)機(jī)、學(xué)業(yè)成就、認(rèn)知負(fù)荷和心理體驗(yàn)的影響，具體數(shù)據(jù)分布如表5。

四、結(jié)束語

本文分析國外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，通過對(duì)2010至2018年九年間國際權(quán)威教育技術(shù)期刊中的104篇學(xué)術(shù)論文在發(fā)表時(shí)間、雜志分布、領(lǐng)域與主題、研究目的、研究方法和研究結(jié)果六個(gè)維度的詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的研究數(shù)量呈逐年上升趨勢(shì)，在《Computers & Education》雜志發(fā)表的相關(guān)研究數(shù)量最多;同時(shí)，隨著研究的深入，ARLEs與K-12階段各學(xué)科的融合及實(shí)證研究已成為研究的重點(diǎn)，人們更加重視AR對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)參與度及學(xué)習(xí)效果的影響。多數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，ARLEs對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)參與度及學(xué)習(xí)效果影響顯著，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供與現(xiàn)實(shí)融合的浸入式、生動(dòng)性、可視化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，且有助于學(xué)習(xí)者的抽象內(nèi)容理解、虛擬世界可控、情感流暢與歸屬感的獲得。同時(shí)，部分研究也顯現(xiàn)出一些問題，如AR學(xué)習(xí)體驗(yàn)的理論定位與研究邊界不清晰;缺乏有針對(duì)性的AR設(shè)計(jì)理論和規(guī)范，以致于優(yōu)質(zhì)AR教育資源稀缺，AR教育應(yīng)用研究還處于簡單呈現(xiàn)、交互不深入的初級(jí)階段，技術(shù)與教育教學(xué)仍停留在簡單的線性疊加，還未實(shí)現(xiàn)有效的融合等問題。因此，如何加強(qiáng)AR與教育教學(xué)的深度融合，進(jìn)而將技術(shù)促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的效用最大化，將是教育研究工作者目前亟需考慮優(yōu)化的問題。

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