張夢潔，劉 峰

（南京郵電大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023）

0 引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，AR）是在虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興技術(shù)，其允許用戶看到真實(shí)世界以及融合于真實(shí)世界之中的虛擬對象，進(jìn)而拓展了用戶與現(xiàn)實(shí)互動的體驗(yàn)［1］。作為一種新興的教育技術(shù)手段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用也越來越深入，引發(fā)了教育界持久的探索與爭鳴。2019 年2 月，中共中央辦公廳等聯(lián)合發(fā)布《加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化實(shí)施方案（2018-2022 年）》，指出要加速建設(shè)和開發(fā)國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以推動我國教育信息化變革。隨著更多學(xué)校將AR 引入課堂教學(xué)，AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)心的熱點(diǎn)問題［2］。目前針對AR 技術(shù)能否提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的研究呈現(xiàn)兩類截然不同的結(jié)論：一是AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果具有顯著正向影響［3-5］，二是AR 技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果沒有顯著的促進(jìn)作用［6-7］。

研究結(jié)論的不統(tǒng)一，致使研究者和教育工作者不得不思考3 個現(xiàn)實(shí)問題：一是在教學(xué)中使用AR 技術(shù)到底能不能產(chǎn)生更好的學(xué)習(xí)效果？二是哪些變量影響AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的調(diào)節(jié)效應(yīng)？三是在教育教學(xué)中如何正確嵌入AR 技術(shù)才能有效發(fā)揮其潛在的能供性？

圍繞上述3 個現(xiàn)實(shí)問題，本研究擬采取元分析方法，對近10 年來國際上有關(guān)AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果影響的實(shí)證文獻(xiàn)進(jìn)行綜合分析。通過計(jì)算平均效應(yīng)值，系統(tǒng)評估AR 對學(xué)習(xí)效果的實(shí)際影響，并擴(kuò)大樣本篩選范圍，引入學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)段、學(xué)科領(lǐng)域等調(diào)節(jié)變量以深入分析AR 應(yīng)用于教學(xué)的潛在條件，同時(shí)給出改善AR 在教育中應(yīng)用效果的建議，為AR 賦能教育信息化發(fā)展提供參考借鑒。

1 相關(guān)文獻(xiàn)綜述

1.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念最早是由Caudell 等［8］于1992 年提出的，即指通過頭戴式顯示器擴(kuò)展用戶視野的技術(shù)。Azuma［1］于1997 年對此定義進(jìn)行了拓展與豐富，認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過將計(jì)算機(jī)生成的虛擬對象融合于現(xiàn)實(shí)世界中，從而使用戶看到補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)。Milgram 等［9］則進(jìn)一步定義了真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境之間的連接關(guān)系，對真實(shí)和虛擬元素的組合方式進(jìn)行分類。如圖1 所示，環(huán)境范圍是從完全真實(shí)的環(huán)境到完全虛擬的環(huán)境，基于此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是更接近于真實(shí)環(huán)境的一端，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)“增強(qiáng)”了用戶的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)［9］。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相較于虛擬現(xiàn)實(shí)具有3 個關(guān)鍵技術(shù)要素：融合真實(shí)世界與虛擬對象、對位匹配虛擬與現(xiàn)實(shí)場景信息、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。綜上所述，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許用戶看到真實(shí)世界以及融合于真實(shí)世界之中的虛擬對象，“增強(qiáng)”了用戶與現(xiàn)實(shí)互動的體驗(yàn)。

Fig.1 The connection between real and virtual environment圖1 真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境連接關(guān)系

1.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)效果影響研究現(xiàn)狀

1.2.1 AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果具有顯著正向影響

國際上部分實(shí)證研究顯示，AR 技術(shù)的使用能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這一研究結(jié)論成為學(xué)術(shù)界的主流結(jié)論。比如Huang 等［10］使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行消防教育，并通過對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AR 技術(shù)在改變學(xué)生對于消防的態(tài)度、促進(jìn)認(rèn)知學(xué)習(xí)以及體驗(yàn)式學(xué)習(xí)方面更有效；Ekrem 等［11］在小學(xué)語文課堂上利用AR 進(jìn)行詞匯教學(xué)，發(fā)現(xiàn)在初級語言課堂上使用AR 技術(shù)能顯著提高學(xué)習(xí)者的理解能力，并使詞匯學(xué)習(xí)更加有效；Chang 等［12］將AR 學(xué)習(xí)模式應(yīng)用于自然科學(xué)教學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于AR 的學(xué)習(xí)指導(dǎo)模式不僅有利于提升學(xué)生的項(xiàng)目績效，而且增強(qiáng)了其學(xué)習(xí)動機(jī)和群體自我效能感。以上研究均與AR 能提升學(xué)習(xí)效果的研究結(jié)論相契合，支持了AR 技術(shù)賦能教育的觀點(diǎn)。

除以上準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究外，已有的元分析研究也支持了AR技術(shù)能顯著提升學(xué)習(xí)效果的結(jié)論。例如Tekedere 等［13］對15 項(xiàng)定量研究進(jìn)行元分析，以探究AR 技術(shù)在教育中應(yīng)用的有效性。該研究結(jié)果表明，AR 技術(shù)的應(yīng)用對學(xué)生的學(xué)習(xí)能產(chǎn)生積極作用，且合并后的平均效應(yīng)值為0.67；類似地，Yilmaz 等［6］也評估了AR 應(yīng)用于教學(xué)環(huán)境中的有效性，通過對12 項(xiàng)研究的整合分析，發(fā)現(xiàn)AR 對提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的效應(yīng)值為0.36；Garzón［14］對27 項(xiàng)實(shí)證研究進(jìn)行文獻(xiàn)綜述與元分析，以確定AR 應(yīng)用于教育中的地位、趨勢、機(jī)會和挑戰(zhàn)，計(jì)算出AR 在學(xué)習(xí)效果方面的合并效應(yīng)值為0.64，表明AR 可較好地提升學(xué)習(xí)效果。

1.2.2 AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果沒有顯著作用

另有部分實(shí)證研究則表明，AR 技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)對學(xué)習(xí)效果并無顯著促進(jìn)作用。Cai 等［15］以24 名初中生為研究對象，使用AR 技術(shù)教授凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組和對照組的測試分?jǐn)?shù)不存在顯著差異；Michael 等［16］評估了AR 系統(tǒng)對大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)課程的有效性，研究發(fā)現(xiàn)AR 系統(tǒng)對學(xué)生的學(xué)業(yè)成績影響并不明顯，同時(shí)相比于傳統(tǒng)課堂，AR 系統(tǒng)會導(dǎo)致更高的認(rèn)知負(fù)荷；Chang 等［17］利用AR Flora 系統(tǒng)輔助學(xué)生的植物學(xué)習(xí)，研究結(jié)果顯示，基于AR Flora 的學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)視頻支持下的學(xué)習(xí)對學(xué)生考試成績并無顯著影響。

綜上所述，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)對象、教學(xué)內(nèi)容、AR 應(yīng)用場景等方面差異，AR 能否提升學(xué)習(xí)效果這一問題尚未達(dá)成明確、統(tǒng)一的結(jié)論，一方面有學(xué)者認(rèn)為AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果具有顯著正向影響，另一方面有學(xué)者則指出AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果并無顯著影響。目前，大部分研究聚焦于AR 技術(shù)應(yīng)用于某一特定領(lǐng)域的有效性，如消防知識教學(xué)、語文詞匯學(xué)習(xí)、物理凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)教學(xué)、植物教學(xué)等，缺乏從整體上衡量AR 的綜合效果，并不能系統(tǒng)評估出AR的教育價(jià)值。盡管也有一些學(xué)者進(jìn)行了元分析研究［13-14］，但仍存在一定局限性：首先，已有元分析研究樣本數(shù)量較少，使得研究結(jié)果容易受到發(fā)表偏倚的影響；其次，因樣本數(shù)量的限制，這些元分析研究未能深入評估調(diào)節(jié)變量對AR在教學(xué)中應(yīng)用的潛在影響。

鑒于此，本研究采取元分析方法，將相互獨(dú)立的研究結(jié)果進(jìn)行整合與量化分析，力圖從整體上評估AR 對學(xué)習(xí)效果的影響，同時(shí)擴(kuò)充樣本數(shù)量以深入分析學(xué)段、學(xué)科、學(xué)習(xí)環(huán)境等調(diào)節(jié)變量對AR 在教學(xué)中應(yīng)用的潛在影響，從而獲得更客觀、科學(xué)和廣泛的研究結(jié)論。本研究主要對以下問題進(jìn)行深度剖析和探討：

（1）從整體上看，AR 技術(shù)是否能提升學(xué)習(xí)效果？

（2）在不同學(xué)習(xí)環(huán)境下，使用AR 教學(xué)對學(xué)習(xí)效果的影響是否存在差異？

（3）針對不同學(xué)段的學(xué)習(xí)者，使用AR 教學(xué)對其學(xué)習(xí)效果的影響是否存在差異？

（4）針對不同學(xué)科領(lǐng)域，使用AR 教學(xué)對學(xué)習(xí)效果的影響是否存在差異？

（5）在不同教學(xué)方法的干預(yù)下，使用AR 教學(xué)對學(xué)習(xí)效果的影響是否存在差異？

2 研究方法與過程

2.1 研究方法

本研究采用元分析方法，元分析（Meta-analysis）是指對同一主題、相互獨(dú)立的一系列實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，按照一定操作程序抽取所需研究信息，并通過加權(quán)處理計(jì)算出整合后的合并效應(yīng)值，從而獲得更加客觀、科學(xué)和廣泛的研究結(jié)果。

同時(shí)，本研究嚴(yán)格按照PRISMA 指南進(jìn)行，并遵循英國心理學(xué)家Glass 等［18］提出的元分析操作程序。這一過程要求研究人員：①收集相關(guān)研究；②對特征值進(jìn)行編碼；③計(jì)算單個研究的效應(yīng)值；④分析調(diào)節(jié)變量對效應(yīng)值的影響。

2.2 研究過程

2.2.1 文獻(xiàn)檢索

為獲得高質(zhì)量的研究，本文主要以WOS、Google Scholar 兩大國際權(quán)威數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的檢索詞為“Augmented Reality Technology”“AR”，學(xué)習(xí)效果的檢索詞為“Learning Achievements”“Learning Outcomes”“Learning Gains”“Learning Performance”“Learning effectiveness”，組合檢索詞為“Augmented Reality Technology+LearningOutcomes”“Augmented Reality Technology+ Learning Achievements”等。

檢索區(qū)間為2011 年1 月-2020 年12 月，文獻(xiàn)類別選擇article，共檢索到1 356篇外文文獻(xiàn)。將獲得的初始文獻(xiàn)導(dǎo)入Excel，剔除重復(fù)文獻(xiàn)349篇，初步篩選后得到1 007篇文獻(xiàn)。

2.2.2 文獻(xiàn)篩選

為保證研究過程的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，本研究制定以下遴選標(biāo)準(zhǔn)：①屬于發(fā)表于2011-2020 年之間的英文文獻(xiàn)；②研究主題為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響，文章中需要體現(xiàn)反映學(xué)習(xí)效果的指標(biāo)；③研究方法必須是實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究；④實(shí)驗(yàn)干預(yù)為使用或不使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，必須包含實(shí)驗(yàn)組和對照組；⑤研究結(jié)果需提供足夠多的數(shù)據(jù)以求得平均效應(yīng)值，如樣本量、平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。

嚴(yán)格按照以上篩選標(biāo)準(zhǔn)對檢索到的1 356 篇文獻(xiàn)進(jìn)行審查，最終得到符合本研究要求的46 篇文獻(xiàn)作為元分析樣本，具體篩選流程如圖2 所示。

Fig.2 PRISMA flow for studies selection process圖2 文獻(xiàn)篩選PRISMA 流程

2.2.3 文獻(xiàn)編碼

為便于研究與分析，對最終納入的46 篇文獻(xiàn)進(jìn)行特征值編碼。根據(jù)研究目的，所包含的編碼元素如下：作者、發(fā)表年份、實(shí)驗(yàn)組人數(shù)、對照組人數(shù)、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)段、學(xué)科、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。依據(jù)研究結(jié)論，本文將實(shí)驗(yàn)結(jié)果劃分為正向影響與無顯著差異。具體編碼體系如表1 所示。

Table 1 Studies coding system表1 文獻(xiàn)編碼體系

為確保編碼的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，本研究由兩位教育技術(shù)專業(yè)的研究生進(jìn)行雙重編碼。編碼人員針對有異議的地方進(jìn)行協(xié)商討論、反復(fù)校對，以保證編碼信息抽取的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)編碼結(jié)果如表2 所示。學(xué)習(xí)環(huán)境中，“L”代表校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室，“C”代表課堂，“O”代表校外場館；教學(xué)方法中，“T”代表任務(wù)驅(qū)動法，“S”代表講授法，“E”代表測試/評估法，“D”代表探究發(fā)現(xiàn)法。

Table 2 Studies coding situation表2 文獻(xiàn)編碼情況

Tarng and Lu Turan 等Aebersold 等Medina 等2018 2018 2018 2019 28 40 35 18 28 45 34 18小學(xué)大學(xué)大學(xué)高中天文學(xué)地理醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)CCLC Yang 等Yip 等Weng 等Sahin Alfadil 2019 2019 2020 2020 2020 26 19 34 50 32 24 19 34 50 32小學(xué)大學(xué)初中初中初中科學(xué)縫紉生物科學(xué)英語CCCLC ETTSSTTTE正向影響正向影響正向影響正向影響正向影響正向影響無顯著差異正向影響正向影響作者 年份實(shí)驗(yàn)組人數(shù)對照組人數(shù)學(xué)段 學(xué)科 學(xué)習(xí)環(huán)境教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.4 數(shù)據(jù)分析

為綜合衡量AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響，本研究采用Comprehensive Meta-Analysis（CMA）3.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與深度剖析。具體操作過程包括發(fā)表偏倚檢驗(yàn)、異質(zhì)性分析、合并效應(yīng)值計(jì)算與調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)等。本研究選擇Borenstein 等［19］提出的兩種元分析統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算合并效應(yīng)值大小，即固定效應(yīng)模型和隨機(jī)效應(yīng)模型。用標(biāo)準(zhǔn)化均差SMD 評估AR 對學(xué)習(xí)效果的影響程度，其中效應(yīng)值（Effect Size，ES）是反映實(shí)驗(yàn)效果或變量之間關(guān)聯(lián)程度的統(tǒng)計(jì)量。根據(jù)Cohen 提出的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)衡量效果，ES ＜0.2 表明效果較小，0.2＜ES＜0.8 表明具有中等效果，ES＞0.8 表明效果較為顯著［20］。

3 元分析結(jié)果與討論

3.1 發(fā)表偏倚檢驗(yàn)

雖然元分析是對相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)行較為準(zhǔn)確地系統(tǒng)性綜合，但也會受到一些因素干擾，如出版偏誤、樣本偏倚、文獻(xiàn)遺漏等。因此，需要元分析研究者對所納入的文獻(xiàn)進(jìn)行發(fā)表偏倚檢驗(yàn)，以確保樣本具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。發(fā)表偏倚是指在同類研究中，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的研究結(jié)果比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的研究結(jié)果更容易被接受與發(fā)表的一種現(xiàn)象，且一般研究樣本普遍受到發(fā)表偏倚的影響［19］。漏斗圖法（Funnel plot）是當(dāng)前學(xué)界普遍用于檢驗(yàn)發(fā)表偏倚的可視化方法，又稱為倒漏斗圖法。鑒于此，本研究采用倒漏斗圖（funnel plot）法檢驗(yàn)元分析樣本的發(fā)表偏倚情況，46 個元分析樣本發(fā)表偏倚檢驗(yàn)漏斗圖如圖3 所示。從圖中可以看出，本研究包含的46 個元分析樣本以基本對稱的方式分布在中線ES=0.63 的兩側(cè)，且研究樣本的效應(yīng)值多集中在倒漏斗的中上方，位于底部的研究較少，說明本研究不存在發(fā)表偏倚情況，納入研究的樣本較為可靠。

3.2 AR 對學(xué)習(xí)效果的整體影響

本研究采用固定效應(yīng)模型（Fixed-Effects Models）和隨機(jī)效應(yīng)模型（Random-Effects Models）兩種元分析統(tǒng)計(jì)模型評估AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響，結(jié)果如表3 所示。通過兩種效應(yīng)模型計(jì)算出的效應(yīng)值均大于0，意味著AR 教學(xué)對學(xué)習(xí)效果起著積極正向影響。分析結(jié)果顯示，異質(zhì)性檢驗(yàn)中Q 值為424.05、P＜0.05、I2=89.36%（I2＞75%），表明樣本間異質(zhì)性較大，故本研究選取隨機(jī)效應(yīng)模型以評估AR 對學(xué)習(xí)效果的影響。46 個元分析樣本的合并效應(yīng)值為0.63，根據(jù)Cohen 提出的效應(yīng)值衡量標(biāo)準(zhǔn)：ES ＜0.2 表明效果較小，0.2 ＜ES ＜0.8 表明具有中等效果，ES＞0.8 表明效果較為顯著。因此，從整體上看，AR 對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果具有中等程度的影響，這也與Garzón［14］等學(xué)者的研究結(jié)論相契合。

Fig.3 Funnel plot of publication bias test圖3 發(fā)表偏倚檢驗(yàn)漏斗圖

Table 3 The overall impact of AR on learning effectiveness表3 AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響

3.3 調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

3.3.1 針對不同學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)用AR 對學(xué)習(xí)效果的影響差異

為進(jìn)一步探討AR 的應(yīng)用效果是否受到學(xué)習(xí)環(huán)境這一調(diào)節(jié)變量的影響，本研究根據(jù)實(shí)驗(yàn)場所對元分析樣本資料進(jìn)行匯總與分析（編碼信息見表2），結(jié)果見表4。由表4 可知，組間效應(yīng)Chi2=6.55，P=0.038（P＜0.05），表明3 種不同學(xué)習(xí)環(huán)境對AR 的應(yīng)用效果存在調(diào)節(jié)作用：校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的調(diào)節(jié)效應(yīng)最為明顯（效應(yīng)值為0.80），課堂學(xué)習(xí)環(huán)境次之（效應(yīng)值為0.61），校外場所的調(diào)節(jié)效應(yīng)最弱（效應(yīng)值為0.48）。

Table 4 Moderating effect test of learning environment表4 學(xué)習(xí)環(huán)境調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

3.3.2 針對不同學(xué)段的學(xué)習(xí)者，應(yīng)用AR 對學(xué)習(xí)效果的影響差異

AR 應(yīng)用于不同學(xué)段教學(xué)，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果影響的檢驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。組間效應(yīng)Chi2=8.71，P=0.042（P＜0.05），表明AR 教學(xué)在不同學(xué)段對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響存在差異：在高職（效應(yīng)值為1.02）和高中階段（效應(yīng)值為1.01），AR 技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的影響最為顯著；其次是大學(xué)階段（效應(yīng)值為0.67），AR 技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的影響為中等水平；而在學(xué)前階段（效應(yīng)值為0.39），AR 技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的影響最弱，處于中等偏下水平。

Table 5 Moderating effect test of school stage表5 學(xué)段調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

3.3.3 針對不同學(xué)科領(lǐng)域，應(yīng)用AR 對學(xué)習(xí)效果的影響差異

目前AR 在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用較為廣泛和深入，為探究AR 對不同學(xué)科學(xué)習(xí)效果的影響差異，本研究對元分析樣本按學(xué)科類別進(jìn)行特征值編碼（編碼信息見表2），并合并相似學(xué)科，最終劃分為物理、科學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、生物、英語和其它8 類。由表6 可知，物理、科學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)的效應(yīng)值均大于0.5，且雙尾檢驗(yàn)（P＜0.05）顯著，說明AR對這4 個學(xué)科的學(xué)習(xí)效果具有積極影響。組間效應(yīng)Chi2=8.19，P=0.316（P＞0.05），不具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明AR 對不同學(xué)科學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著差異。

Table 6 Moderating effect test of the subject表6 學(xué)科調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

3.3.4 針對不同教學(xué)方法，應(yīng)用AR 對學(xué)習(xí)效果的影響差異

為檢驗(yàn)AR 在不同教學(xué)方法干預(yù)下對學(xué)習(xí)效果的影響差異，本研究對元分析樣本按教學(xué)方法進(jìn)行編碼（編碼信息見表2），并將教學(xué)方法劃分為講授法、測試/評估法、探究發(fā)現(xiàn)法、任務(wù)驅(qū)動法4 類。檢驗(yàn)結(jié)果見表7，組間效應(yīng)Chi2=11.97，P=0.018（P＜0.05），說明采用這4 類教學(xué)方法時(shí)AR 對學(xué)習(xí)效果的影響存在差異：探究發(fā)現(xiàn)法（效應(yīng)值為1.13）對學(xué)習(xí)效果的調(diào)節(jié)效應(yīng)最強(qiáng)，測試/評估法（效應(yīng)值為0.59）和任務(wù)驅(qū)動法（效應(yīng)值為0.62）次之，講授法（效應(yīng)值為0.40）的調(diào)節(jié)效應(yīng)最弱。

Table 7 Moderating effect test of teaching method表7 教學(xué)方法調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)

4 研究結(jié)論

本研究采用元分析方法，對2011-2020 年發(fā)表的有關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)效果影響的實(shí)證文獻(xiàn)進(jìn)行梳理與量化分析，系統(tǒng)審查了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的實(shí)際影響，并深入評估了相關(guān)影響在學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)段、學(xué)科等調(diào)節(jié)變量上的差異?；谠治鼋Y(jié)果，主要得出以下研究結(jié)論：

4.1 AR 技術(shù)對提升學(xué)習(xí)效果具有顯著促進(jìn)作用

通過對46 個元分析樣本信息的編碼、整合與剖析，計(jì)算出合并效應(yīng)值為0.63，說明AR 技術(shù)能夠提升學(xué)習(xí)效果，進(jìn)一步驗(yàn)證了AR 與教育教學(xué)深度融合的有效性。究其原因在于，相比于傳統(tǒng)教學(xué)，基于AR 的教學(xué)能夠?qū)⒊橄蟮膶W(xué)習(xí)內(nèi)容以更加直觀、可視化的方式呈現(xiàn)，并為學(xué)習(xí)者提供了豐富的學(xué)習(xí)情境，創(chuàng)造了廣闊的自主探索空間，增強(qiáng)了感官學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這些都有助于學(xué)生對知識的理解與建構(gòu)，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效果［21］。

4.2 學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)段、學(xué)科、教學(xué)方法具有調(diào)節(jié)效應(yīng)

在元分析研究中，相較于合并效應(yīng)值，研究者往往更關(guān)注變量對研究主題所起到的調(diào)節(jié)作用［22］。本研究發(fā)現(xiàn)AR 對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響存在邊界條件，受到學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)段、學(xué)科及教學(xué)方法等調(diào)節(jié)變量的共同影響。

（1）從學(xué)習(xí)環(huán)境來看，AR 在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用效果最佳。究其原因在于，與課堂學(xué)習(xí)環(huán)境相比，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室具備更完善的技術(shù)設(shè)施，并擁有豐富的活動資源，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多合作交流、參與式學(xué)習(xí)的機(jī)會，因此能最大限度地發(fā)揮AR 的技術(shù)能供性。由此可見，AR 技術(shù)并不適用于所有學(xué)習(xí)環(huán)境，因而教師在教學(xué)實(shí)踐中不能盲目使用AR技術(shù)，應(yīng)根據(jù)課程特征科學(xué)、合理地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

（2）從學(xué)段來看，AR 對高中和高職階段的學(xué)習(xí)效果影響最為顯著，大學(xué)階段次之，對學(xué)前和小學(xué)階段的影響最弱。這是因?yàn)锳R 教學(xué)能將復(fù)雜、抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化、具體化、情境化，為學(xué)習(xí)者營造一種有趣、興奮和刺激的學(xué)習(xí)氛圍。而高中生面臨較為繁重的課業(yè)壓力，長期高壓的學(xué)習(xí)氛圍使其對學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦情緒。使用具有強(qiáng)交互性的AR 技術(shù)能將學(xué)習(xí)與娛樂融為一體，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效降低認(rèn)知負(fù)荷。另外與學(xué)前和小學(xué)階段的學(xué)生相比，高中生具有一定的知識儲備和技術(shù)素養(yǎng)，對新事物的學(xué)習(xí)與接受能力較強(qiáng)，能快速熟悉AR 操作系統(tǒng)，進(jìn)而充分發(fā)揮AR 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

（3）從學(xué)科來看，AR 對物理、科學(xué)、醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)效果影響最顯著，而對英語、語文等文科的影響效果較弱。主要原因在于理工科領(lǐng)域的理論知識一般與實(shí)踐相關(guān)聯(lián)，需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。AR 技術(shù)為此類課程創(chuàng)設(shè)了無限的探索空間，并為學(xué)生提供無限的實(shí)驗(yàn)機(jī)會，打破了采用傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的時(shí)空壁壘。

（4）從教學(xué)方法來看，采用探究發(fā)現(xiàn)法時(shí)，AR 對學(xué)習(xí)效果的影響最顯著，而講授法影響最弱。主要原因在于探究發(fā)現(xiàn)法是一種積極的教學(xué)方法，學(xué)生不是通過記憶枯燥的概念和材料進(jìn)行學(xué)習(xí)，而是在“做中學(xué)”。AR 技術(shù)賦予了探究發(fā)現(xiàn)法無限的生命力，為該教學(xué)方法的實(shí)施提供了硬件支撐，使得學(xué)生能夠在虛實(shí)融合的空間里進(jìn)行探索，從而激發(fā)學(xué)生的主體能動性，積極進(jìn)行知識建構(gòu)。

5 研究建議

基于上述研究結(jié)論，對AR 技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用提出如下建議：

5.1 基于不同學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與開發(fā)適切性AR 應(yīng)用

鑒于AR 技術(shù)在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的應(yīng)用效果最佳，而在課堂和校外環(huán)境的應(yīng)用效果較差，說明在課堂和校外學(xué)習(xí)環(huán)境中嵌入AR 技術(shù)仍有較大提升空間。課堂是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所，但AR 技術(shù)在課堂教學(xué)中的有效性并未得到充分展現(xiàn)。因此，研究人員需探究AR 在課堂應(yīng)用效果不佳的深層原因，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)教師與學(xué)生需求設(shè)計(jì)開發(fā)適用于課堂的最佳增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，以加速推進(jìn)AR與教育教學(xué)的深度融合［23］。

6.2 結(jié)合學(xué)科特征遴選科學(xué)、合理的教學(xué)方法

基于本研究的發(fā)現(xiàn)，AR 技術(shù)與探究發(fā)現(xiàn)法的結(jié)合對學(xué)習(xí)效果的影響最顯著。探究發(fā)現(xiàn)法允許學(xué)生自己探索主題、建立知識聯(lián)結(jié)，因而可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。得到的啟發(fā)是教師在使用AR 技術(shù)時(shí)，除關(guān)注技術(shù)本身的優(yōu)勢外，還應(yīng)傾注更多心力選擇新穎的教學(xué)方法，而不是僅僅將傳統(tǒng)課堂的學(xué)習(xí)內(nèi)容生搬硬套轉(zhuǎn)移到AR 系統(tǒng)上。因此，鼓勵教師結(jié)合學(xué)科特征與教學(xué)目標(biāo)選擇科學(xué)、合理的教學(xué)方法，并借助AR 的技術(shù)優(yōu)勢提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

5.3 研發(fā)面向不同學(xué)段的AR 教學(xué)資源與學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)

鑒于AR 技術(shù)對高中和高職階段學(xué)習(xí)效果的影響最顯著，而對學(xué)前和小學(xué)階段的影響較弱，意味著教師和技術(shù)開發(fā)人員需充分考慮不同學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，研發(fā)具有靈活性、個性化的AR 教學(xué)資源與學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。此外，在對46 項(xiàng)元分析樣本進(jìn)行梳理、分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，針對大學(xué)生和研究生群體的AR 課程資源及AR 系統(tǒng)較少［24］，因此建議加強(qiáng)AR 在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用的研究。