柴陽(yáng)麗 張相學(xué) 陳雯冰

AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理剖析及其闡釋*——基于AR繪本和紙質(zhì)繪本閱讀的對(duì)比實(shí)驗(yàn)

柴陽(yáng)麗1張相學(xué)2[通訊作者]陳雯冰1

（1．南京曉莊學(xué)院 幼兒師范學(xué)院，江蘇南京 211171；2．南京信息工程大學(xué) 教師教育學(xué)院，江蘇南京 210044）

AR技術(shù)的應(yīng)用，為學(xué)習(xí)者提供了強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)支持，但其作用于學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)理研究并不深入?；诖耍恼聫男畔⒌倪x擇性建構(gòu)和互動(dòng)性呈現(xiàn)、近體空間的創(chuàng)建、多模態(tài)信息的刺激三個(gè)方面，剖析了AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理。之后，文章以兒童繪本閱讀實(shí)驗(yàn)為例，從注意力投入、行為參與、個(gè)體體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)獲得四個(gè)維度，對(duì)比了兒童的AR繪本和紙質(zhì)繪本閱讀理解效果，從而對(duì)AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理進(jìn)行了闡釋。文章發(fā)現(xiàn)，AR呈現(xiàn)的內(nèi)容促進(jìn)了個(gè)體的注意力投入，增加了行為參與，豐富了個(gè)體體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)。文章剖析并闡釋了AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理，有助于推動(dòng)AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的融合應(yīng)用，并為AR教育應(yīng)用研究提供實(shí)證參考。

AR技術(shù)；賦能學(xué)習(xí)；繪本閱讀；多模態(tài)信息；近體空間效應(yīng)

技術(shù)賦能學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)通過(guò)技術(shù)，支持以學(xué)為中心的學(xué)習(xí)。其中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中一定時(shí)間、空間范圍內(nèi)難以觀察和體驗(yàn)到的現(xiàn)象進(jìn)行模擬仿真，然后疊加到真實(shí)世界中[1][2][3]，被人類感官感知，從而使真實(shí)情境中難以觀察、難以接近的物體和現(xiàn)象得以多維呈現(xiàn)、關(guān)鍵特征得以凸顯，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育在空間、動(dòng)態(tài)、交互等方面的不足，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的臨場(chǎng)感、強(qiáng)化了身體和情緒體驗(yàn)、提高了學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)、促進(jìn)了內(nèi)容的理解，向?qū)W習(xí)者提供了強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)支持，故引起了教育工作者的廣泛關(guān)注。那么，AR作為一種技術(shù)手段、學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)的方式，如何作用于學(xué)習(xí)條件、學(xué)習(xí)過(guò)程、知識(shí)獲得？若要更好地設(shè)計(jì)并開展基于AR的教與學(xué)，促進(jìn)AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，就需要理解AR賦能學(xué)習(xí)的內(nèi)在機(jī)理，分析AR支持學(xué)習(xí)發(fā)生的過(guò)程[4]。目前，有關(guān)AR的教育研究主要集中在基于AR的學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)、開發(fā)和利用及其應(yīng)用后最終效果的檢測(cè)等方面[5]，而少有挖掘AR作用于學(xué)習(xí)的機(jī)理?；诖?，本研究從學(xué)習(xí)者的注意力投入、行為參與、個(gè)體體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)獲得等維度分析AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理，并通過(guò)AR繪本和紙質(zhì)繪本閱讀的對(duì)比實(shí)驗(yàn)加以闡釋。

一 AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理

1 信息的選擇性建構(gòu)和互動(dòng)性呈現(xiàn)，引導(dǎo)注意力投入

注意力是心理活動(dòng)中指向和集中于一定對(duì)象的能力，在感知覺、記憶、思維等認(rèn)識(shí)活動(dòng)、情感和意志中扮演重要角色。僅有注意力并不一定發(fā)生學(xué)習(xí)，但它是認(rèn)知和思考的基本條件[6]。

為了引導(dǎo)和保持學(xué)習(xí)者的注意力，就需要有一定吸引力的形式和內(nèi)容作支撐——AR呈現(xiàn)的虛擬教育信息往往就是通過(guò)形式和內(nèi)容的良好設(shè)計(jì)來(lái)吸引個(gè)體的注意力：①形式上，AR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象、情境的模擬仿真往往不僅立足于客觀世界，還會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行選擇性建構(gòu)甚至重新建構(gòu)，化無(wú)形為有形、化抽象為形象、化不可見為可見，且通常以夸張和動(dòng)態(tài)的形式演示、以多媒體的形式呈現(xiàn)，凸顯學(xué)習(xí)現(xiàn)象的關(guān)鍵特征。例如，通過(guò)放大的對(duì)象、顏色鮮艷的圖像、動(dòng)態(tài)的畫面、節(jié)奏感強(qiáng)的音樂(lè)等來(lái)建構(gòu)學(xué)習(xí)對(duì)象的虛擬信息，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者對(duì)目標(biāo)對(duì)象的注意，在一定程度上忽視了非目標(biāo)對(duì)象的被感知性，從而減少不必要的認(rèn)知負(fù)荷，故符合教學(xué)性原則。再如，空間透視“近大遠(yuǎn)小”的方法在AR中常被使用，其以近乎夸張的形式呈現(xiàn)情境中的目標(biāo)對(duì)象，不僅拉近了目標(biāo)對(duì)象與學(xué)習(xí)者的距離，也凸顯了目標(biāo)對(duì)象的關(guān)鍵性特征[7]。不過(guò)，這種以變異、新穎、驚奇方式引導(dǎo)注意力的分配是形式上的，往往也是短暫的，注意力的保持需通過(guò)后續(xù)的互動(dòng)內(nèi)容達(dá)成。②內(nèi)容上，AR一般以有趣的互動(dòng)設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，使其持續(xù)投入注意力。在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中，AR學(xué)習(xí)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)對(duì)象的互動(dòng)中生成的，對(duì)此學(xué)習(xí)者不僅可看，還能觸摸和操作，在此互動(dòng)過(guò)程中學(xué)習(xí)者的注意力易被吸引并維持一段時(shí)間。例如，在學(xué)習(xí)氫和氧形成水分子的過(guò)程中，學(xué)習(xí)者首先可以通過(guò)AR虛擬的信息看到兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子，然后可以通過(guò)手勢(shì)拖動(dòng)兩個(gè)氫原子并向氧原子靠近，最后會(huì)看到三個(gè)原子的結(jié)合并形成一個(gè)水分子，如圖1所示。同時(shí)，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)來(lái)觀察水分子的結(jié)構(gòu)，將形成水分子的標(biāo)識(shí)圖向上抬高則可看到一個(gè)水滴[8]。此互動(dòng)過(guò)程有趣，易吸引學(xué)習(xí)者的注意力。

圖1 AR學(xué)習(xí)場(chǎng)景中水分子的形成和結(jié)構(gòu)

圖2 個(gè)體的近體空間

2 3D虛擬空間的創(chuàng)建，增進(jìn)行為參與和個(gè)體體驗(yàn)

學(xué)習(xí)者注意力得到引導(dǎo)的同時(shí)，AR逼真的虛擬信息能使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生較強(qiáng)的近體空間效應(yīng)，促進(jìn)身體姿勢(shì)、行為動(dòng)作的參與，并豐富個(gè)體體驗(yàn)。近體空間是指身體本身所占據(jù)的個(gè)人空間，由一個(gè)直接圍繞身體的區(qū)域組成。與較遠(yuǎn)的空間區(qū)域（即非近體空間）不同，近體空間處于身體近端，是個(gè)體在不移動(dòng)軀干的情況下手能夠到達(dá)的距離，如圖2所示。對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)，近體空間有天然的親近感[9]。

近體空間原被認(rèn)為是動(dòng)物身體周圍的安全邊緣，當(dāng)刺激發(fā)生在近體空間中時(shí)，主體的某些生理或行為反應(yīng)會(huì)比較大，如這個(gè)空間中視覺、觸覺的強(qiáng)烈交互會(huì)引起身體行為和感知較強(qiáng)的反應(yīng)[10]。在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程中，近體空間具有以下作用：①引發(fā)主體參與和行動(dòng)。近體空間是可操作的空間，在此空間出現(xiàn)的刺激客體會(huì)使主體的某些生理或行為反應(yīng)較大，可引起主體的操作意向和行為。Bufacchi等[11]發(fā)現(xiàn)，在近體空間和非近體空間向被試展示物體的3D照片并要求他們用動(dòng)詞表達(dá)物體時(shí)，如果物體的3D照片出現(xiàn)在可觸及的空間內(nèi)，被試就能更快地使用功能動(dòng)詞和操作動(dòng)詞，由此說(shuō)明近體空間的刺激更能引起個(gè)體行為的操作意識(shí)和準(zhǔn)備。當(dāng)主體出現(xiàn)一系列與操作行為有關(guān)的身體反應(yīng)，如對(duì)刺激客體的位置、強(qiáng)度進(jìn)行辨識(shí)，調(diào)整自己身體的姿勢(shì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，進(jìn)而開始操作時(shí)，主體就容易在近體空間出現(xiàn)相關(guān)的參與行為，以探尋事物與事物之間的聯(lián)結(jié)。②增強(qiáng)個(gè)體體驗(yàn)，促進(jìn)信息加工。人類趨利避害的本能使其對(duì)發(fā)生在身邊的事件極為敏感，能對(duì)近身空間的事物產(chǎn)生更高的臨場(chǎng)感和直接感，個(gè)體的體驗(yàn)因此也會(huì)更強(qiáng)烈[12][13]。這意味著個(gè)體會(huì)對(duì)客體有較強(qiáng)的感知且出現(xiàn)行動(dòng)參與的意向，并激活內(nèi)部的相關(guān)運(yùn)動(dòng)圖式，信息加工也會(huì)隨之變得高效。

基于AR創(chuàng)建的3D虛擬空間雖然不是真實(shí)的空間，但因其是在近距離真實(shí)世界疊加的空間，故其營(yíng)造的情境所帶來(lái)的視覺、聽覺、觸覺方面的強(qiáng)烈刺激在鏡像神經(jīng)元的作用下，能獲得近似真實(shí)情境的效果，并能引起感知覺和身體的反應(yīng)[14]，產(chǎn)生近體空間效應(yīng)[15]。因此，基于AR的學(xué)習(xí)應(yīng)用通過(guò)逼真的虛擬信息和現(xiàn)實(shí)對(duì)象的結(jié)合，能夠使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生較強(qiáng)的沉浸體驗(yàn)感及對(duì)一些事物、現(xiàn)象的親近感（直接感），并促進(jìn)身體姿勢(shì)、行為動(dòng)作等的參與，而個(gè)體在學(xué)習(xí)上的參與和學(xué)習(xí)投入有直接的關(guān)系，有助于取得更好的學(xué)習(xí)效果[16]。

3 多模態(tài)信息的刺激，豐富有關(guān)客體的經(jīng)驗(yàn)

最早的AR產(chǎn)品，可追溯到Morton Heilig在20世紀(jì)五、六十年代設(shè)計(jì)的Sensorama Stimulator機(jī)器[17]。該機(jī)器同時(shí)使用圖像、聲音、香味和震動(dòng)，可以讓人們感受在紐約布魯克林街道騎著摩托車風(fēng)馳電掣的場(chǎng)景。從最早的AR產(chǎn)品可以看出，AR致力于提供多感官的刺激，這種多感官刺激也被稱為“多模態(tài)”。多模態(tài)被認(rèn)為是“運(yùn)用視、聽、觸等多種感覺，通過(guò)語(yǔ)言、圖像、聲音、手勢(shì)、動(dòng)作等多種手段和符號(hào)資源、影像等社會(huì)文化資源進(jìn)行認(rèn)知與互動(dòng)的形式”[18]。

通過(guò)多模態(tài)信息對(duì)個(gè)體多種感官的刺激，以及多種信息互相補(bǔ)充、共同誘發(fā)和引導(dǎo)，有助于喚醒個(gè)體積極的情緒、情感，增強(qiáng)個(gè)體的情境感，進(jìn)而豐富個(gè)體有關(guān)客體的信息和經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)視聽教育家戴爾認(rèn)為，人的知識(shí)獲得和對(duì)客體的理解實(shí)際上就是經(jīng)驗(yàn)的獲得，經(jīng)驗(yàn)大致可以分為做的經(jīng)驗(yàn)、觀察的經(jīng)驗(yàn)和抽象的經(jīng)驗(yàn)[19]，對(duì)于兒童特別是低齡兒童來(lái)說(shuō)，理解以語(yǔ)言文字呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容需要做的經(jīng)驗(yàn)和觀察的經(jīng)驗(yàn)作支撐。在學(xué)校教育中，由于受時(shí)空限制，兒童往往無(wú)法直接獲得做的、觀察的經(jīng)驗(yàn)，而AR多模態(tài)信息可以讓兒童進(jìn)入情境并沉浸其中，并運(yùn)用視覺、聽覺、觸覺，通過(guò)語(yǔ)言、圖像、聲音、手勢(shì)、動(dòng)作等形式與客體世界互動(dòng)，從而引發(fā)有關(guān)學(xué)習(xí)客體的知覺運(yùn)動(dòng)和身體投射，獲得類似于真實(shí)世界做的、觀察的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而獲得有關(guān)客體的理解，包括客體屬性、特征和概念等[20]。

綜上，本研究提出了AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理，如圖3所示。AR賦能學(xué)習(xí)始于對(duì)客體感知的增強(qiáng)，通過(guò)AR信息的選擇性建構(gòu)和互動(dòng)性呈現(xiàn)，使目標(biāo)信息得以凸顯，學(xué)習(xí)者的注意力得到引導(dǎo)和保持；基于AR的3D虛擬空間形成近體空間效應(yīng)，增進(jìn)了學(xué)習(xí)者個(gè)體行為的參與和個(gè)體體驗(yàn)[21]；多模態(tài)信息使學(xué)習(xí)者多感官得到刺激，在多種信息的互相補(bǔ)充和引導(dǎo)下，使個(gè)體獲得做的、觀察的經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)行更好的抽象，促進(jìn)學(xué)習(xí)主體對(duì)客體的理解，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效果。

為深入了解AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理，本研究以兒童繪本閱讀實(shí)驗(yàn)為例，從兒童閱讀時(shí)的注意力投入、行為參與、個(gè)體體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)獲得四個(gè)方面進(jìn)行闡釋。闡釋案例采用實(shí)驗(yàn)法，進(jìn)行AR繪本和紙質(zhì)繪本閱讀的對(duì)比實(shí)驗(yàn)?；谇笆鯝R賦能學(xué)習(xí)機(jī)理的分析，本研究提出假設(shè)：相較于紙質(zhì)繪本，AR繪本能夠提升兒童閱讀的投入度和體驗(yàn)感，能夠增加兒童閱讀的行為參與，能夠促進(jìn)兒童更準(zhǔn)確、全面地把握繪本故事的角色、場(chǎng)景、主題、情節(jié)等。

圖3 AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理

二 案例實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1 研究對(duì)象

本研究在江蘇省南京市M幼兒園5個(gè)大班中隨機(jī)選取20名年齡大于6歲的兒童作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象（事先已征得家長(zhǎng)的同意），開展AR繪本與紙質(zhì)繪本閱讀的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。這20名兒童被隨機(jī)分配到實(shí)驗(yàn)組、控制組（每組10名），其中實(shí)驗(yàn)組閱讀AR繪本，而控制組閱讀紙質(zhì)繪本。本研究通過(guò)SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證兩組兒童的前測(cè)成績(jī)不存在顯著差異，之后開展實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)材料

本研究將20名兒童在實(shí)驗(yàn)之前沒有閱讀過(guò)但符合其認(rèn)知需求、年齡特點(diǎn)、心理發(fā)展特征且難度中等的繪本作為實(shí)驗(yàn)材料。為了評(píng)估兒童的閱讀能力，本研究進(jìn)行了前后測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，研究者分別為實(shí)驗(yàn)組、控制組提供紙質(zhì)繪本《爺爺一定有辦法》；同時(shí)，選取系列繪本《小小年》作為實(shí)驗(yàn)閱讀內(nèi)容，研究者為實(shí)驗(yàn)組提供該系列繪本的AR版本、為對(duì)照組提供傳統(tǒng)紙質(zhì)版本。

3 研究方法和思路

本實(shí)驗(yàn)以M幼兒園較為安靜的閱讀室為研究場(chǎng)所，以避免兒童閱讀時(shí)受到來(lái)自同伴或噪音等方面的影響。本實(shí)驗(yàn)將繪本閱讀媒介（即AR繪本和紙質(zhì)繪本）作為自變量，同時(shí)將繪本閱讀的投入度、行為參與、個(gè)體體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)獲得等作為因變量，并驗(yàn)證閱讀注意力投入、行為參與、體驗(yàn)與理解效果的相關(guān)性，分析閱讀的注意力投入和行為參與對(duì)閱讀內(nèi)容理解的影響。

在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)后，研究者采用“回答問(wèn)題”方式對(duì)兒童的閱讀理解能力進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)兒童對(duì)故事的理解效果，也即有關(guān)故事的經(jīng)驗(yàn)獲得情況：主要從兒童對(duì)繪本中主要情節(jié)的復(fù)述、故事發(fā)展的前后關(guān)系、故事角色和內(nèi)容的理解等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，再根據(jù)兒童的回答情況進(jìn)行評(píng)分，從而完成閱讀理解效果的前測(cè)和后測(cè)。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)使用Pearce等[22]編制的“心流體驗(yàn)量表”來(lái)檢測(cè)兒童閱讀時(shí)的注意力投入和個(gè)體體驗(yàn)情況。“心流”是用于描述一種投入或參與某項(xiàng)活動(dòng)的狀態(tài)[23]，而心流體驗(yàn)量表用于檢測(cè)兩種閱讀場(chǎng)景下被試的投入度，以發(fā)現(xiàn)閱讀時(shí)兒童的投入和愉悅、有趣性等情感體驗(yàn)情況。兒童心流體驗(yàn)的檢測(cè)，是在實(shí)習(xí)教師的幫助下完成的。此外，研究者還運(yùn)用觀察法對(duì)兒童閱讀時(shí)的注意力投入、行為參與等情況進(jìn)行觀察和記錄，并運(yùn)用訪談法了解兒童有關(guān)繪本閱讀的體驗(yàn)和感受。

4 測(cè)量方法和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

閱讀理解情況參照“兒童故事理解測(cè)查表”[24]，并根據(jù)本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象的年齡特點(diǎn)在表述上進(jìn)行微調(diào)，形成“兒童繪本閱讀理解記錄表”，具體從以下方面進(jìn)行測(cè)評(píng)：兒童能記住的角色多少、能敘述繪本中角色的話語(yǔ)多少、兒童能記住的畫面場(chǎng)景多少、對(duì)繪本中角色行為的理解程度、對(duì)情節(jié)因果關(guān)系的理解程度、對(duì)繪本主題的理解程度。評(píng)分結(jié)合具體題項(xiàng)，按照“完全不能”“能少數(shù)”“能多數(shù)”到“能全部”，分別計(jì)以0～3分。

為驗(yàn)證AR能夠提升兒童閱讀的投入度、能夠增加其行為參與的假設(shè)，本實(shí)驗(yàn)采用“心流體驗(yàn)量表”進(jìn)行測(cè)量。該量表包含沉浸和專注感、愉悅感、控制感等維度，共7道題。在此基礎(chǔ)上，研究者用適合該年齡段兒童的語(yǔ)言表述問(wèn)題，并采用“回答問(wèn)題”的方式，即在研究者表述問(wèn)題的同時(shí)解讀選項(xiàng)的意義，針對(duì)“在這個(gè)閱讀活動(dòng)中，你想閱讀以外的事情了嗎？”“這個(gè)閱讀活動(dòng)讓你感到開心快樂(lè)嗎？”“你覺得這個(gè)閱讀活動(dòng)有趣嗎？”“你對(duì)這個(gè)閱讀活動(dòng)好奇嗎？”“你了解這個(gè)閱讀活動(dòng)要做的事情嗎？”等題項(xiàng)，請(qǐng)被試兒童在“從來(lái)不”……“常常是”等選項(xiàng)中做出選擇。之后，根據(jù)兒童的回答和描述情況，對(duì)每題選項(xiàng)給予1～5分不等。量表試題的信度檢驗(yàn)通過(guò)SPSS信度分析，得到Cronbach’s α值為0.760，說(shuō)明量表有較好的信度。

三 案例實(shí)驗(yàn)過(guò)程與分析

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括前測(cè)、正式實(shí)驗(yàn)、后測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié)：①在前測(cè)環(huán)節(jié)，控制組與實(shí)驗(yàn)組均自主閱讀紙質(zhì)繪本《爺爺一定有辦法》，閱讀結(jié)束后研究者使用“兒童繪本閱讀理解記錄表”進(jìn)行提問(wèn)，并記錄每位兒童的分?jǐn)?shù)，據(jù)此檢測(cè)兩組的閱讀理解效果，同時(shí)檢驗(yàn)兩組在閱讀初始水平是否存在顯著性差異，以確定分組的有效性。②在正式實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，閱讀內(nèi)容是系列繪本《小小年》，其中控制組兒童自主閱讀紙質(zhì)繪本；而實(shí)驗(yàn)組兒童自主閱讀AR繪本，閱讀前先由一名研究者進(jìn)行AR操作上的講解，之后再開始閱讀，AR繪本的內(nèi)容通過(guò)平板呈現(xiàn)，包括故事畫面、故事講解、繪本中的互動(dòng)游戲等。③在后測(cè)環(huán)節(jié)，研究者等到每位兒童結(jié)束閱讀后，使用“兒童繪本閱讀理解記錄表”進(jìn)行提問(wèn)，并記錄每位兒童的分?jǐn)?shù)；之后，研究者使用“心流體驗(yàn)表”對(duì)兩組兒童的閱讀注意力投入進(jìn)行調(diào)查，并記錄評(píng)分；同時(shí)通過(guò)觀察，對(duì)兩組兒童的行為參與情況進(jìn)行記錄，并從閱讀的個(gè)體體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)獲得兩個(gè)維度對(duì)兩組兒童進(jìn)行訪談。

2 數(shù)據(jù)分析

（1）理解效果和經(jīng)驗(yàn)獲得情況

前測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的前測(cè)成績(jī)均值分別為14.2、16.6，標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.30、1.14；獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，顯著性值為0.676＞0.05，說(shuō)明兩組成績(jī)之間不存在顯著性差異，可以作為平行組別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

為檢驗(yàn)AR繪本能否提升兒童的閱讀理解效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后本研究對(duì)兩組兒童的后測(cè)成績(jī)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表1示。表1顯示，兩組各10名兒童，閱讀系列繪本《小小年》后的成績(jī)均值分別為15.40、7.60，標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.14、2.07。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果做進(jìn)一步分析，得出獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果小于0.05，說(shuō)明對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的后測(cè)成績(jī)存在顯著性差異。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組后測(cè)成績(jī)的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

分組N均值標(biāo)準(zhǔn)差t顯著性 實(shí)驗(yàn)組1015.401.147.3700.000 對(duì)照組107.602.07

由前、后測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，進(jìn)行不同媒介的繪本自主閱讀時(shí)，兒童對(duì)于繪本中故事的理解能力存在顯著性差異：AR繪本的閱讀理解成績(jī)要明顯高于紙質(zhì)繪本閱讀。具體來(lái)說(shuō)，進(jìn)行AR繪本閱讀的兒童能夠說(shuō)出更多的繪本所涉及的角色、話語(yǔ)和場(chǎng)景，能夠更準(zhǔn)確、詳細(xì)地描述繪本的故事主題、情節(jié)等。例如，對(duì)照組兒童在閱讀紙質(zhì)繪本時(shí)，對(duì)于出現(xiàn)次數(shù)較少的角色常常會(huì)忽略，僅能記住具有明顯特征或出現(xiàn)次數(shù)較多的角色；而進(jìn)行AR繪本閱讀的實(shí)驗(yàn)組兒童能夠記住故事中的大部分角色，部分兒童甚至能記住全部角色，包括一些出現(xiàn)次數(shù)較少、話語(yǔ)也較少的角色。此外，閱讀紙質(zhì)繪本的兒童對(duì)于故事的主題和主要情節(jié)無(wú)法說(shuō)出自己的認(rèn)識(shí)，如問(wèn)到“你認(rèn)為這本繪本講述的是一個(gè)怎樣的故事？”時(shí)，回答多為簡(jiǎn)單描述；而進(jìn)行AR繪本閱讀的兒童能夠說(shuō)出故事的主要情節(jié)，且在研究者給予一定的提示后，能夠準(zhǔn)確、詳細(xì)地說(shuō)出故事的主題和自己的理解，說(shuō)明進(jìn)行AR繪本閱讀的兒童獲得了更豐富的閱讀經(jīng)驗(yàn)。

（2）閱讀投入度和行為參與情況

心流體驗(yàn)用于表示兩種閱讀場(chǎng)景下被試的投入度。對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的心流體驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示，可以看出：t=15.951，=0.00＜0.05，說(shuō)明兩組的心流體驗(yàn)存在顯著性差異，實(shí)驗(yàn)組的心流體驗(yàn)分?jǐn)?shù)在整體和各維度上均高于對(duì)照組，并具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義，說(shuō)明相較于僅閱讀紙質(zhì)繪本，通過(guò)AR虛擬的內(nèi)容和場(chǎng)景疊加于紙質(zhì)繪本能讓兒童有更高的閱讀投入度。同時(shí)，對(duì)研究對(duì)象的心流體驗(yàn)水平與閱讀的理解成績(jī)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示，可以看出：兩者之間的相關(guān)性為0.956，=0.000＜0.01，說(shuō)明兒童閱讀時(shí)的心流體驗(yàn)與閱讀理解之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，且該心流體驗(yàn)為指向閱讀內(nèi)容的體驗(yàn)[25]，說(shuō)明兒童閱讀的投入度正向影響閱讀理解水平。此外，研究者通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，兒童進(jìn)行紙質(zhì)繪本的閱讀時(shí)，注意力的保持時(shí)間較短，通常只是簡(jiǎn)單地翻閱，較少有兒童能長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行專注、細(xì)致的閱讀；進(jìn)行AR繪本閱讀的兒童則能保持更長(zhǎng)時(shí)間的閱讀，并與AR中的游戲內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)，有更多的身體參與，如用手嘗試觸摸虛擬對(duì)象、自顧自的地和虛擬對(duì)象說(shuō)話等。

表2 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組心流體驗(yàn)的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

分組N均值標(biāo)準(zhǔn)差t顯著性 實(shí)驗(yàn)組1031.601.0815.9510.000 對(duì)照組1021.401.71

表3 心流體驗(yàn)與閱讀理解水平的相關(guān)性

總分閱讀理解 皮爾遜（Pearson）相關(guān)顯著性（雙尾）N皮爾遜（Pearson）相關(guān)顯著性（雙尾）N 總分1---20.956**.00020 閱讀理解.956**.000201---20

注：**表示＜0.01。

（3）繪本閱讀的體驗(yàn)情況

個(gè)體有關(guān)活動(dòng)的情感體驗(yàn)調(diào)控個(gè)體參與活動(dòng)的動(dòng)機(jī)和行為[26][27]，且體驗(yàn)感越強(qiáng)，個(gè)體參與活動(dòng)的傾向就越強(qiáng)、行為會(huì)越多，經(jīng)驗(yàn)隨之也會(huì)更豐富。為了解兒童有關(guān)多模態(tài)繪本閱讀的體驗(yàn)，研究者于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的20名兒童進(jìn)行訪談，了解他們進(jìn)行繪本閱讀后的體驗(yàn)、感受等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①實(shí)驗(yàn)組的大部分兒童用“有趣”“好玩”“喜歡”“新奇”“想觸摸”等詞語(yǔ)描述AR繪本閱讀活動(dòng)，并希望以后在閱讀時(shí)還會(huì)有聲音和圖像、能夠互動(dòng)，對(duì)所閱讀的繪本內(nèi)容包括故事角色、情節(jié)、情境也能有更多、更全面的言語(yǔ)表達(dá)和更明確、清晰的描述；②對(duì)照組兒童沒有過(guò)多關(guān)于繪本內(nèi)容的表達(dá)，一部分表示沒看完、不太懂等，很少用“有趣”“新奇”“好玩”等詞匯描述紙質(zhì)繪本閱讀活動(dòng)，很少表現(xiàn)出激動(dòng)、興奮等閱讀情緒。由此可見，AR支持的多模態(tài)繪本閱讀能提升兒童多感官的體驗(yàn)，激活其積極情緒，引發(fā)有趣的情感體驗(yàn)和情境感受，并促進(jìn)更多信息的獲得，有助于兒童豐富閱讀經(jīng)驗(yàn)、提高閱讀效果。

3 結(jié)論與討論

AR繪本閱讀和紙質(zhì)繪本閱讀的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了本研究所提假設(shè)的成立。通過(guò)上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)，本研究所得結(jié)論主要如下：

①AR呈現(xiàn)的內(nèi)容促進(jìn)了個(gè)體的注意力投入。兒童進(jìn)行紙質(zhì)繪本閱讀時(shí)，其閱讀的注意力投入不夠，保持時(shí)間較短；而通過(guò)AR技術(shù)對(duì)繪本中一些對(duì)象、情節(jié)和內(nèi)容的虛擬信息予以可視化呈現(xiàn)，兒童的注意力得以吸引，保持時(shí)間也比紙質(zhì)繪本閱讀的兒童更長(zhǎng)了。

②AR營(yíng)造的空間增加了閱讀的行為參與。AR繪本的閱讀形式營(yíng)造了虛實(shí)交融的環(huán)境，形成的虛擬空間無(wú)縫銜接繪本內(nèi)容，且虛擬空間中的對(duì)象通過(guò)兒童的指尖產(chǎn)生近體空間效應(yīng)，引發(fā)兒童主動(dòng)參與故事、與故事中角色發(fā)生互動(dòng)的行為意愿，故增加了兒童閱讀的行為參與，這對(duì)于繪本閱讀理解有積極、正向的作用。

③AR支持的多模態(tài)繪本閱讀豐富了個(gè)體體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)。AR繪本中的多模態(tài)信息使閱讀成為了一種具身閱讀。在AR繪本閱讀過(guò)程中，兒童的身體、認(rèn)知與環(huán)境構(gòu)成了一個(gè)整體，其多感官體驗(yàn)得以提升，積極情緒得以激活，故大大豐富了個(gè)體體驗(yàn)；同時(shí)，兒童通過(guò)聽、看、互動(dòng)操作等行為，使五官、手等身體部位得以全方位參與，故其通過(guò)閱讀獲得的經(jīng)驗(yàn)更為深刻、全面，閱讀效果也隨之顯著提升。

綜上可知，AR繪本閱讀有效引導(dǎo)并保持了兒童閱讀的注意力，表現(xiàn)出更高的沉浸感、愉悅感、專注度，使兒童的閱讀行為參與意愿更為強(qiáng)烈，對(duì)于閱讀內(nèi)容中角色及其話語(yǔ)、故事情節(jié)、故事主題等的體驗(yàn)更為豐富，閱讀經(jīng)驗(yàn)也更為深刻、全面。AR繪本閱讀效果的顯著提升，顯然與AR繪本內(nèi)容的設(shè)計(jì)、近體空間的創(chuàng)建、多模態(tài)信息的刺激等有著直接的關(guān)系。

四 結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)AR賦能學(xué)習(xí)的機(jī)理進(jìn)行了剖析，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)闡釋了AR支持的多模態(tài)繪本閱讀對(duì)兒童繪本閱讀效果的賦能作用及其賦能機(jī)理：AR繪本閱讀為兒童提供了虛實(shí)融合的閱讀環(huán)境，并通過(guò)在紙質(zhì)繪本這一現(xiàn)實(shí)物體上疊加AR虛擬的內(nèi)容和場(chǎng)景，擴(kuò)展了兒童的感知通道、拓展了學(xué)習(xí)空間、產(chǎn)生了近體空間效應(yīng)，使兒童閱讀時(shí)的注意力投入更多且保持時(shí)間更長(zhǎng)、行為參與意愿更為強(qiáng)烈、個(gè)體體驗(yàn)更為豐富、經(jīng)驗(yàn)獲得更為深刻全面，從而顯著提升了閱讀效果。

AR賦能學(xué)習(xí)契合具身認(rèn)知理論的相關(guān)觀點(diǎn)，有助于學(xué)習(xí)者投入注意力、自主參與學(xué)習(xí)，并獲得直觀、具體的體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，故值得在教育領(lǐng)域尤其是在低齡兒童的閱讀、語(yǔ)言、科學(xué)等方面的活動(dòng)中推廣。但是，基于AR技術(shù)構(gòu)建的虛擬世界并不是真實(shí)的世界，為了吸引學(xué)習(xí)者的注意力、產(chǎn)生近體空間效應(yīng)，并引發(fā)學(xué)習(xí)者的強(qiáng)烈感知、積極情緒和行為參與，其內(nèi)容的模擬仿真往往采取夸張的呈現(xiàn)方式，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，便會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的刺激，從而造成較大誤導(dǎo)；同時(shí)，AR內(nèi)容也可能會(huì)因其新奇性而致使兒童轉(zhuǎn)移注意力，從而使其學(xué)習(xí)方向發(fā)生偏離；另外，AR的教育應(yīng)用需要準(zhǔn)備平板電腦，并需通過(guò)程序下載、手機(jī)注冊(cè)、掃描等系列操作才能實(shí)現(xiàn)，這可能會(huì)造成學(xué)習(xí)上的間斷，也給學(xué)習(xí)者帶來(lái)了認(rèn)知上的負(fù)荷。對(duì)此，AR教育應(yīng)用需要重點(diǎn)注意以下事項(xiàng)：①在內(nèi)容設(shè)計(jì)上，注意教學(xué)性的同時(shí)也要注意科學(xué)性，以避免錯(cuò)誤認(rèn)知強(qiáng)化。②在活動(dòng)設(shè)計(jì)上，要有清楚的學(xué)習(xí)路線和明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者集中注意力去一步步完成學(xué)習(xí)任務(wù)；同時(shí)，要有相關(guān)的學(xué)習(xí)測(cè)試，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的好勝心，從而自愿集中注意力去學(xué)習(xí)、鞏固相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，確保學(xué)習(xí)方向可控、學(xué)習(xí)效果穩(wěn)步提升。③在設(shè)備使用上，要有培訓(xùn)師或教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)者使用AR設(shè)備，以降低學(xué)習(xí)中技術(shù)和設(shè)備使用的門檻，減少學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

總之，基于AR的學(xué)習(xí)應(yīng)用需在明確AR技術(shù)賦能學(xué)習(xí)機(jī)理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)腁R資源利用和良好的活動(dòng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者與內(nèi)容的交互，在學(xué)習(xí)者與內(nèi)容之間創(chuàng)設(shè)多種渠道，發(fā)掘各種媒介資源的潛能，激活學(xué)習(xí)者的感知覺，增強(qiáng)個(gè)體體驗(yàn)，引發(fā)學(xué)習(xí)者的參與行為——只有這樣，才能發(fā)揮技術(shù)的支持作用、促進(jìn)學(xué)習(xí)理解與應(yīng)用，產(chǎn)生技術(shù)賦能學(xué)習(xí)應(yīng)有的效果。

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Mechanism Analysis and Interpretation of AR Empowering Learning——Based on the Comparative Experiment of AR Picture Book and Paper Picture Book Reading

CHAI Yang-li1ZHANG Xiang-Xue2[Corresponding Author]CHEN Wen-bing1

The application of augmented reality(AR) technology provides powerful learning support for learners, but the internal mechanism research of its effect on learning is not in-depth. Based on this, the paper analyzed the mechanism of AR empowering learning from three aspects of the selective construction and interactive presentation of information, the creation of peripersonal space, and the stimulation of multi-modal information. Then, taking children’s picture book reading experiment as an example, this paper compared children’s reading comprehension effects of AR picture books and paper picture books from four dimensions, namely, attention engagement, behavior participation, individual experience and experience acquisition, so as to explain the mechanism of AR empowering learning. It was found that the content presented by AR promoted individual attention input, increased behavioral participation, and enriched individual experience and experience. This paper analyzed and explained the mechanism of AR empowering learning, which was helpful to promote the integration and application of AR technology in the education field, and to provide empirical reference for the research of AR educational application.

AR technology; empowering learning; picture book reading; multimodal information; peripersonal space effect

G40-057

A

1009—8097（2022）09—0064—09

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.09.007

本文為江蘇省社科基金項(xiàng)目“低齡兒童人工智能啟蒙教育框架和路徑研究”（項(xiàng)目編號(hào)：22JYB022）、全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃課題“人機(jī)協(xié)同時(shí)代鄉(xiāng)村教師智能素養(yǎng)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：BCA210091）的階段性研究成果。

柴陽(yáng)麗，副教授，博士，研究方向?yàn)閷W(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)、低齡兒童人工智能教育等，郵箱為cyl_0114@163.com。

2022年3月3日

編輯：小米