李燁 李玉肖

摘? 要 近年來，AR技術以其沉浸式、真實性的特點逐漸進入教育工作者的視野，教育領域對AR技術的研究多是集中于AR教育軟件資源方面，但在有些AR教育APP中存在重技術、輕理論的問題。以Froggipedia為例，說明其用于生物教學的優(yōu)點，并對其缺乏聲音媒體要素的問題進行研究探討。

關鍵詞 AR技術;教育軟件;媒體元素;Froggipedia;生物實驗;信息技術

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）04-0110-03

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進步，VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實）等技術逐漸進入人們的視野，在全球掀起浪潮，受到世界各國、社會各界的廣泛關注。這也使得教育研究者有更多的技術可用于教育實踐，在理論研究、教學應用、資源建設等方面都進行了相關探索。

AR（Augmented Reality，增強現(xiàn)實）是一種將虛擬信息通過計算機與真實世界巧妙融合的技術，可增強人對真實世界的感知。與VR（Virtual Reality）技術通過計算機構造出完全虛擬的環(huán)境、脫離現(xiàn)實環(huán)境的方式不同，AR技術是將虛擬放在現(xiàn)實中，使虛擬的事物與真實、現(xiàn)實的環(huán)境相結合，產生新的三維信息，并完成展示與交互的功能，繼而達到增強現(xiàn)實的效果。AR技術提供的沉浸式場景讓課堂以及線上教育的場景更加豐富、生動，其交互性強、沉浸式體驗等特點使其為學習者提供了獨特的學習體驗并取得出色的學習效果。由于AR技術具有一定的虛擬性，使其可以完成許多有時間、地點、材料等方面局限性的學習任務。所以，近年來，AR在教育中的應用軟件層出不窮，或多或少地將AR技術與學科相結合，對學習者的學習效果產生了一些積極影響。

但是很少有人關注在AR技術與教育結合開發(fā)過程中教學原理、教育理念的重要性，尤其是沒有關注多媒體元素包含與否，或者有無綜合利用多媒體元素在AR教育應用中的影響。媒體元素（Multimedia elements）包括文本、圖形、動畫、聲音及視像[1]。一些AR教育軟件對有無包含多媒體元素、包含了多少媒體元素這個重要的方面缺乏關注，甚至可以說是忽視的。目前，多媒體要素在AR教育應用中的效果影響尚缺乏實證研究。

1 AR技術在教育中的應用與成效

AR技術在教育領域的應用優(yōu)勢

1）革新課堂形式。情境認知理論（Situated Cogni-tion）認為，大多數(shù)知識都是人的活動與情境互動的產物[2]。AR技術以其沉浸式、交互性、真實性、個性化等出色、不可復制的特點，為學習者提供接近真實的學習情境，對于提高學習興趣、加深學習者記憶以及促進對知識的理解大有益處。通過AR技術在教育中的應用，課堂不再以教師單薄的講述為主體，而以學生親身的臨場體驗為主體，對于教育而言，這無疑是革新了課堂的形式。

2）關注特殊學科。運用AR技術可以提供接近真實的學習情境，可以彌補一些特殊學科難以操作實驗，單靠教師語言描述不能使學生準確理解的問題。比如與核相關的專業(yè)，因為核自身輻射強、危險性高的特點，不可能有太多供學生實驗操作、親身體驗的機會，而AR技術的出現(xiàn)可以彌補這一不足。此外，還有醫(yī)學、民航等專業(yè)，一些苛刻條件下才會出現(xiàn)的場景也可通過AR技術創(chuàng)設模擬出畫面逼真的學習環(huán)境。

3）節(jié)約教育成本。在一些學科的教育實驗中，許多實驗設備成本非常高昂，并且實驗設備數(shù)量稀少，而AR技術的使用不僅能夠降低實驗設備的成本，還能降低一些操作的危險性，也方便維護和統(tǒng)一管理。

AR技術在教育領域的研究現(xiàn)狀? 以“AR教育”為關鍵詞在中國知網上進行文獻檢索，并篩選“社科”類文獻，共檢索出159篇，發(fā)文趨勢如圖1所示，可以看出，近幾年AR教育才走進教育研究者的研究視野，預測2021年發(fā)文量將達到43篇?？傮w來說，AR教育目前仍是研究熱點。

如圖2所示，除了關注AR技術本身之外，AR教育的研究多集中于教育游戲、教育出版、教育軟件等方面，這恰恰能夠反映近些年AR教育軟件、AR教育游戲層出不窮，如蘋果應用生物實驗課軟件Froggipedia、物件拆解軟件Jig-

Space、天文探索軟件Solar等。此外，還有將AR技術與教材出版相結合，學習者通過掃描教材配套的二維碼，即可觀看內容對應的AR場景。

綜上所述，目前AR技術在教育中應用的研究依舊關注AR教育軟件的開發(fā)，然而在AR教育軟件的開發(fā)過程中，開發(fā)者僅僅關注技術本身，而缺乏對教育原理、理念的關注。所以，一些AR應用APP在發(fā)揮其優(yōu)越性的同時，仍不可避免地存在一些缺點。接下來，筆者將以生物實驗課軟件Froggipedia為例，進行分析。

2 研究設計

生物實驗課軟件Froggipedia? Froggipedia應用由印度Designmate（I）Pvt有限公司開發(fā)，這是一家創(chuàng)新型電子學習公司，總部設在印度，現(xiàn)在已經為K-12科學和數(shù)學課程創(chuàng)建了多項3D動畫內容。該公司通過設計強大的可視化和探索性工具來幫助學生理解科學抽象的主題，有助于學生理解高度抽象的領域，并為他們提供了互動學習的平臺[3]。該軟件被評為2018年度最佳iPad APP。

學習者可以通過Froggipedia軟件將青蛙模擬至自己的實驗臺上，并觀看體驗青蛙不同層面的各種神經、肌肉、內臟。得益于AR技術，這款APP真實模擬了青蛙從卵到蝌蚪再到青蛙的過程，分層展示青蛙的身體構造，并配以講解各部分功能作用以及青蛙不同階段的生活習性。該APP模擬分層解剖了青蛙，使得學習者不用通過親自“殺生”，就可以模擬解剖、觀察青蛙的構造、器官等復雜結構，探索和發(fā)現(xiàn)青蛙獨特的生命周期和復雜的解剖細節(jié)。Froggipedia APP應用截圖如圖3、圖4所示，分別為“肝臟解剖細節(jié)”“骨骼系統(tǒng)”和“皮膚系統(tǒng)”。

多媒體元素在Froggipedia軟件中的使用? 媒體元素 包括文本、圖形、動畫、聲音及視像。從圖3、圖4不難看出，該AR生物APP中集成了文本、圖形、動畫、視像等多媒體元素，但是在筆者的體驗中發(fā)現(xiàn)，該APP中并沒有聲音元素的使用，而學習者的注意力極容易被生動、沉浸式的青蛙畫面所吸引，所以畫面上方的文字極容易被忽視。由于聲音元素的缺少，畫面上方的解釋性文字只能通過視覺方式學習，學習者的學習順序也大概率為“畫面—文字”。然而由于學習者的新鮮感，極有可能將文字忽視跳過，這勢必會影響學習效果、學習效率。

該軟件在課堂使用過程中，由于iPad設備數(shù)量的有限性，只能滿足3～4人，即一個小組使用一部iPad，因此，單單靠文字對知識進行描述供學習者學習，可能無法使組內的每個人都學習到知識。此時，如果可以即時播放聲音講解，學習效率將大大提升，取得更好的學習效果。所以，聲音元素在該軟件中是不可缺少的。

實驗設計? 基于上述論述，筆者設計了相關實驗，探索聲音元素在AR教育軟件中對學習者學習效果的影響，以證明聲音等媒體要素的綜合運用在AR教育軟件中的重要性。

1）實驗對象。選取小學六年級的兩個班級的學生作為實驗對象，兩個班級的絕大部分學生沒有青蛙的結構、器官、發(fā)展形態(tài)等方面的知識基礎和經驗。在開始之前進行青蛙知識的相關測試（前測），并對測試結果進行獨立樣本t檢驗，兩個班的前測結果應無顯著性差異。

2）實驗內容。在實驗過程中，兩個班級分別采用有即時聲音講解和無即時聲音講解的Froggipedia軟件進行實驗干預：實驗班使用配合即時聲音講解的Froggipedia軟件進行青蛙知識的學習，對照班使用常規(guī)的沒有聲音講解的Froggipedia軟件進行青蛙知識的學習。兩個班均分為若干個3～4人的小組在Froggipedia軟件上開展合作探究式學習，教師在課堂中觀察記錄，并起到監(jiān)督作用。根據(jù)軟件中青蛙基礎知識的內容，實驗周期為三節(jié)課。實驗結束后，分別對兩個班級的學生進行青蛙基礎知識的后測，并對測試結果進行獨立樣本t檢驗。

3）研究方法與測量工具。本研究以有即時聲音講解和無即時聲音講解的Froggipedia軟件為自變量，以學生對青蛙基礎知識的掌握程度為因變量，探索聲音媒體元素在AR技術應用中的重要性。

研究假設

1）形成性評價。根據(jù)教師觀察，在課堂上的合作探究中，實驗班的課堂氣氛比對照班的課堂氣氛好，學習態(tài)度也更認真。

2）總結性評價。根據(jù)后測結果，在學習效果方面，實驗班學生對青蛙基礎知識的掌握程度比對照班的掌握程度好。

3 討論與展望

雖然目前AR教育的應用已具備一定的效果與規(guī)模，但是也面臨一定的挑戰(zhàn)，表現(xiàn)在以下兩個層面。

從教師層面看，教師應提升信息技術素養(yǎng)? 首先，教師應該提升自己有意識使用AR類教育APP的思維意識，摒棄電子設備、具有一定娛樂性的新應用的使用會擾亂課堂秩序的舊觀念。在AR教育的應用中，教師需要注意的是，教學方法應從“教師中心”向“學生中心”轉變[4]。并且在AR教育APP的使用過程中，教育工作者必須具備與之相匹配的教學設計技能，確保AR教育APP的使用不會偏離教學目標，并使AR技術在教育領域的運用價值實現(xiàn)最大化。

從技術層面看，應避免出現(xiàn)“唯技術論”的現(xiàn)象? AR類教育應用的開發(fā)者的教育原理、理論基礎相對缺乏，在APP開發(fā)過程中應重視技術的應用和教育理念的支撐，做到理論與實踐并重。比如本文提到的Froggipedia軟件，也應根據(jù)“多”媒體理論進行一些調整，比如加入即時的聲音講解等?！?/p>

參考文獻

[1]沈曉榮.多媒體元素在高年級小學語文教學中的應用[J].考試周刊，2013（6）：45.

[2]高文.情境學習與情境認知[J].教育發(fā)展研究，2001（8）：

30-35.

[3]王淑佳，劉凱于.增強現(xiàn)實技術（AR）在中學生物學教學中的應用[J].生物學教學，2020，45（1）：39-40.

[4]王國華，張立國.增強現(xiàn)實教育應用：潛力、主題及挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代教育技術，2017，27（10）：12-18.

3809501908265