馬 燕，汪愛珠，郭惠芬，范文翔，李明勇

(1. 重慶師范大學(xué) 智慧教育研究院，重慶 401331；2.重慶師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院，重慶 401331；3.杭州師范大學(xué) 教育學(xué)院，浙江 杭州 311121)

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用新型技術(shù)輔助開展教育教學(xué)活動(dòng)成為大勢所趨。《中國教育現(xiàn)代化2035》提出，利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，加快信息化時(shí)代教育變革，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃c個(gè)性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合?；旌犀F(xiàn)實(shí)(Mixed Reality, MR)是指將真實(shí)世界和虛擬世界合成而產(chǎn)生一個(gè)新的形象化環(huán)境，環(huán)境中的物理和數(shù)字對象動(dòng)態(tài)交互和有機(jī)融合[1]，可在教育教學(xué)過程中為學(xué)生帶來全新的交互體驗(yàn)和視覺感受?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)增強(qiáng)了教學(xué)活動(dòng)的趣味性和交互性，使其技術(shù)在學(xué)科教學(xué)、醫(yī)學(xué)保健、文化、娛樂等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用[2]。《2019年地平線報(bào)告(高等教育版)》指出，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互體驗(yàn)和虛實(shí)結(jié)合特征能為學(xué)習(xí)者的知識構(gòu)建提供顯著支持，被看成是未來高等教育發(fā)展的技術(shù)支撐之一，其沉浸式、虛實(shí)交互等技術(shù)特性，能夠幫助學(xué)習(xí)者快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。此外，Gartner調(diào)查顯示，預(yù)計(jì)2023年的全球混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)市場規(guī)?？蛇_(dá)28億美元，混合現(xiàn)實(shí)市場具有廣闊的發(fā)展前景。

一、研究綜述

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為學(xué)習(xí)者提供了前所未有的感官體驗(yàn)，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的求知欲，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)過程增添樂趣，推動(dòng)了教育信息化的發(fā)展進(jìn)程[3]。因此，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的教育教學(xué)活動(dòng)受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，但關(guān)于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)效果并未達(dá)成一致。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效水平。例如Lindgren等人以113名七年級學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對象，通過混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展以“萬有引力和行星運(yùn)動(dòng)”為主題的物理教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)。研究發(fā)現(xiàn)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)活動(dòng)，能夠提升學(xué)生學(xué)習(xí)參與度、促進(jìn)學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和理解能力[4]。Johnson等人分別以高中化學(xué)和疾病傳播知識為例開展兩組實(shí)驗(yàn)研究，該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，基于MR學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)組學(xué)習(xí)績效顯著高于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的對照組，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績有顯著提升作用[5]。此外，Salman等學(xué)者構(gòu)建了一個(gè)基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，并對4名兒童的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行觀察，研究結(jié)果表明，基于MR技術(shù)的實(shí)時(shí)交互能夠更加直觀地幫助兒童學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)等抽象知識[6]。

另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的促進(jìn)作用與傳統(tǒng)教育教學(xué)課堂無顯著差異。典型的如David等人通過混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)沉浸式音樂學(xué)習(xí)環(huán)境，并以30名研究生作為被試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明，基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式音樂學(xué)習(xí)環(huán)境能夠吸引學(xué)生的注意力、增強(qiáng)學(xué)生的自信心，但對于學(xué)生的學(xué)習(xí)績效無顯著改善效果[7]。Yen等人基于仿真的概念學(xué)習(xí)系統(tǒng)，將104名大三學(xué)生隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組(MR組)和對照組(2D組合、3D組)，研究發(fā)現(xiàn)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專注程度，但通過比較實(shí)驗(yàn)組和對照組間的后測成績可知，兩組成績無顯著差異[8]。程菲研究認(rèn)為技術(shù)只是教育教學(xué)的輔助工具，對學(xué)生的學(xué)習(xí)績效無顯著作用，學(xué)生學(xué)習(xí)績效的決定性因素是自我內(nèi)驅(qū)力[9]。

由以上分析可見，關(guān)于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)能否顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效，學(xué)界尚未形成統(tǒng)一定論。基于此，本研究擬通過元分析方法(Meta-analysis)對已有研究結(jié)論進(jìn)行定量分析，并嘗試剖析以下問題：①相較于傳統(tǒng)教育教學(xué)方式，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效？②混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)中，是否受學(xué)段、學(xué)科、實(shí)驗(yàn)周期、學(xué)習(xí)場所等調(diào)節(jié)變量影響，以及影響效果如何？

二、研究設(shè)計(jì)

(一)研究方法與工具

元分析由美國教育心理學(xué)家Glass提出，是一種應(yīng)用特定的設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對已有研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)和定量分析的方法[10]。它主要是通過計(jì)算公式將已有研究結(jié)果中的均值、標(biāo)準(zhǔn)差等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為效應(yīng)值，并進(jìn)行效應(yīng)值分析得到結(jié)果[11]。目前，元分析方法在教育學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中均得到廣泛使用。

研究使用CMA3.0(Comprehensive Meta Analysis3.0)軟件作為元分析工具，它可對多個(gè)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整合再分析，專用于研究數(shù)據(jù)的效應(yīng)量，并據(jù)此進(jìn)行顯著性分析[12]。研究將樣本文章中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如樣本數(shù)N、標(biāo)準(zhǔn)差SD、平均值Mean等數(shù)值輸入CMA3.0軟件，即可得到相應(yīng)樣本的效應(yīng)值。不同研究變量和研究對象會采用不同的效應(yīng)值[13]，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，本研究擬采用標(biāo)準(zhǔn)化均差SMD(Standardized Mean Difference)作為研究的效應(yīng)值評估混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響。

(二)文獻(xiàn)檢索

本研究以混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、學(xué)習(xí)績效作為主題，對Springer、ERIC、Web of science、Science Direct等主要的英文數(shù)據(jù)庫，以及中國知網(wǎng)、萬方、維普等中文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行精確檢索。在英文檢索時(shí)，混合現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵詞為“Mixed Reality(MR)”“Augment Reality(AR)”“Virtual Reality(VR)”，學(xué)習(xí)績效的關(guān)鍵詞包括“Learning Performance”“Learning Effect”“Learning Achievement”“Learning Outcomes”“Learning Gains”。中文檢索時(shí)，技術(shù)類關(guān)鍵詞包括混合現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，績效類關(guān)鍵詞含有學(xué)習(xí)績效、學(xué)習(xí)成效、學(xué)習(xí)成就等。為確保研究的時(shí)效性和質(zhì)量，檢索時(shí)間確定為2010-2020年，并且所檢索英文文章均收錄于SSCI或SCI國際權(quán)威期刊，中文文獻(xiàn)均收錄于CSSCI核心期刊。

(三)文獻(xiàn)篩選

元分析是一種綜合多個(gè)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，并通過效應(yīng)值探析研究總效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法[14]，初次篩選后的文獻(xiàn)可能不符合元分析要求。為保證納入元分析的文獻(xiàn)符合要求，本研究將按照以下原則進(jìn)一步篩選文獻(xiàn)：①文獻(xiàn)研究主題為混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效影響的研究；②研究方法必須采用含有實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，剔除綜述類文章；③實(shí)驗(yàn)干預(yù)為使用或不使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，文章中需含有實(shí)驗(yàn)組和對照組；④實(shí)驗(yàn)結(jié)果需提供完整的數(shù)據(jù)信息保障計(jì)算效應(yīng)值，如樣本數(shù)N、標(biāo)準(zhǔn)差SD、平均值Mean等。為保障樣本數(shù)據(jù)的有效性，研究將檢索到的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)均導(dǎo)入到Excel中進(jìn)行初步篩選，剔除重復(fù)及無效文獻(xiàn)后再次進(jìn)行篩查，文獻(xiàn)搜索與篩選流程如圖1所示。經(jīng)過三次篩選后，共有33篇文章滿足篩選標(biāo)準(zhǔn)，由4篇中文文獻(xiàn)和29篇英文文獻(xiàn)組成。根據(jù)元分析統(tǒng)計(jì)理論，為保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，元分析的研究樣本不應(yīng)少于30個(gè)[15]，因此本研究的樣本數(shù)符合元分析標(biāo)準(zhǔn)。

(四)文獻(xiàn)編碼

為了研究的便利性，本文將學(xué)習(xí)績效當(dāng)成因變量，把混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為自變量，同時(shí)把學(xué)段、學(xué)科、實(shí)驗(yàn)周期、學(xué)習(xí)場所設(shè)為調(diào)節(jié)變量，對納入分析的有效樣本進(jìn)行特征值編碼，其調(diào)節(jié)變量的編碼結(jié)果如表1所示。學(xué)段主要?jiǎng)澐譃樾W(xué)、中學(xué)和大學(xué)三階段；學(xué)科領(lǐng)域劃分為自然科學(xué)、人文社科、工程技術(shù)、醫(yī)學(xué)等四類；實(shí)驗(yàn)周期劃分為1周以內(nèi)、1～6周和6周以上；學(xué)習(xí)場所主要分為正式學(xué)習(xí)場所和非正式學(xué)習(xí)場所兩類[16]。

綜合編碼結(jié)果可知，混合現(xiàn)實(shí)教育教學(xué)研究成果主要刊發(fā)于其技術(shù)蓬勃發(fā)展時(shí)期，各研究的實(shí)驗(yàn)周期最短為50分鐘,最長是6個(gè)學(xué)期。在學(xué)段方面，實(shí)驗(yàn)對象的學(xué)段覆蓋了所有層次的教育對象。在學(xué)科領(lǐng)域的選擇上，研究大部分以物理、數(shù)學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域的知識為例，其次是以歷史、語文等為主的人文社科知識，最后是少部分涉及到工程技術(shù)和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)場所方面，大部分基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育教學(xué)活動(dòng)都是在課堂、實(shí)驗(yàn)室等正式學(xué)習(xí)場所中完成的。

三、研究結(jié)果與分析

(一)發(fā)表偏倚檢驗(yàn)

發(fā)表偏倚是指具有顯著意義的研究成果比無顯著意義成果更容易發(fā)表的一種現(xiàn)象[17]，研究中出現(xiàn)發(fā)表偏倚可能導(dǎo)致研究樣本的效應(yīng)值遠(yuǎn)超出實(shí)際效應(yīng)值，所以需要對納入研究的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)表偏倚檢驗(yàn)。為保證研究結(jié)論的科學(xué)性與合理性，本研究采用效應(yīng)值分布漏斗圖法和Egger’s線性回歸法檢驗(yàn)識別研究樣本的發(fā)表偏倚，其發(fā)表偏倚檢驗(yàn)漏斗圖如圖2所示。從圖中可以看出，大部分效應(yīng)值處于漏斗上部，且均勻分散在主軸兩側(cè)，初步說明研究樣本存在發(fā)表偏倚的可能性較小。此外，Egger’s秩序檢驗(yàn)結(jié)果顯示：t=0.228，P=0.821>0.05，進(jìn)一步證實(shí)了樣本存在發(fā)表偏倚的可能性極小，說明納入研究的樣本數(shù)據(jù)有效性較高，為后續(xù)研究提供了有力支持。

圖2 樣本數(shù)據(jù)發(fā)表偏倚漏斗圖

(二)異質(zhì)性檢驗(yàn)

由于納入研究的樣本量、發(fā)表時(shí)間、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)對象、干預(yù)措施等各不相同，樣本間難免存在異質(zhì)性[18]。異質(zhì)性檢驗(yàn)是元分析的關(guān)鍵步驟，其檢驗(yàn)結(jié)果有利于效應(yīng)模型的選擇，常用的異質(zhì)性檢驗(yàn)方法包括森林圖、Q檢驗(yàn)、I2檢驗(yàn)以及H檢驗(yàn)等方法[19]，本研究擬用Q檢驗(yàn)和I2檢驗(yàn)判斷樣本的異質(zhì)性。Higgins等人研究認(rèn)為統(tǒng)計(jì)量I2>75%時(shí)選擇隨機(jī)效應(yīng)模型，0≤I2≤75%時(shí)選擇固定效應(yīng)模型[18]。此外，如果Q值顯著則說明研究應(yīng)拒絕零假設(shè)，即樣本數(shù)據(jù)間存在異質(zhì)性，選擇隨機(jī)效應(yīng)模型。研究樣本異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果表明：I2=85%>75%，Q值為263.127(P<0.001)，說明研究存在較高異質(zhì)性。為提升研究結(jié)果的可靠性和科學(xué)性，研究將選擇隨機(jī)效應(yīng)模型(REM)來評估混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響。

(三)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的整體影響

經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)篩選，共有33項(xiàng)研究的41組樣本數(shù)據(jù)納入元分析。研究通過元分析得到了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效整體影響的隨機(jī)效應(yīng)模型，如表2所示。隨機(jī)效應(yīng)模型元分析結(jié)果表明：混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的合并效應(yīng)值SMD為0.561，95%置信區(qū)間為[0.361，0.762]，合并效應(yīng)量檢驗(yàn)Z=5.493(P<0.001)達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著水平。參考Cohen等人提出的效應(yīng)值分析理論[20]，表明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效具有中等程度的積極影響。從整體上看，將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在教育教學(xué)活動(dòng)中，能夠在一定程度上提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效。

表2 混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的整體影響情況

(四)調(diào)節(jié)變量效果檢驗(yàn)

1.不同學(xué)段對學(xué)習(xí)成效的影響作用

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)正逐步走入人們的視野，進(jìn)入不同階段的教育教學(xué)活動(dòng)中，以豐富不同形式的課堂教學(xué)。研究以不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生為研究對象，進(jìn)一步探究了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對教育教學(xué)活動(dòng)的差異。如表3所示，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)的效應(yīng)值分別是0.739、0.403、0.509，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)績效都均有正向促進(jìn)作用，且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著水平。從組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果來看，Chi2=1.917，且P=0.383(P>0.05)，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)績效均有較穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效應(yīng)。但混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對小學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響作用最大，對于中學(xué)階段的學(xué)習(xí)績效影響最低。小學(xué)階段的學(xué)生正處于認(rèn)知發(fā)展的初級階段，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用能夠增強(qiáng)學(xué)生的情境感和交互體驗(yàn)，教育教學(xué)影響總是伴隨著教育教學(xué)手段的變化而發(fā)生。

表3 不同學(xué)段的學(xué)習(xí)績效影響效果分析

2.學(xué)科內(nèi)容對學(xué)習(xí)成效的影響作用

隨著新興技術(shù)的快速發(fā)展，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)以多種多樣的形式運(yùn)用于教學(xué)中，不同學(xué)科均嘗試采用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)程序教學(xué)[19]。為探究不同學(xué)科教學(xué)內(nèi)容在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)課堂中是否存在差異，研究將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)科應(yīng)用范圍劃分為自然科學(xué)、人文社科、工程技術(shù)、醫(yī)學(xué)教育和其他學(xué)科五類，其檢驗(yàn)效應(yīng)值如表4所示。從組間效應(yīng)量檢驗(yàn)結(jié)果來看，Chi2=11.749，P=0.019(P<0.05)，具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異，表明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同學(xué)科學(xué)習(xí)績效的影響存在顯著差異。其中，工程技術(shù)(SMD=0.862，P=0.005)學(xué)科的合并效應(yīng)值大于0.8，意味著混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程技術(shù)類學(xué)科中對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的提升顯著作用；自然科學(xué)(SMD=0.648，P=0.000)、人文社科(SMD=0.581，P=0.089)學(xué)科的合并效應(yīng)值介于0.5～0.8區(qū)間，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在該類學(xué)科的應(yīng)用對學(xué)生學(xué)習(xí)績效存在正向促進(jìn)作用；而醫(yī)學(xué)教育(SMD=-0.174，P=0.460>0.05)和其他學(xué)科(SMD=0.266，P=0.451>0.05)兩個(gè)類別的合并效應(yīng)值均小于0.3且未達(dá)到統(tǒng)計(jì)意義上的顯著水平，反映出混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育類和其他學(xué)科課程中的應(yīng)用作用尚不明確，其研究有待加強(qiáng)。

表4 不同學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)績效影響效果分析

3.實(shí)驗(yàn)周期對學(xué)習(xí)成效的影響作用

為探析混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同實(shí)驗(yàn)周期下對學(xué)習(xí)績效的差異性，將納入元分析的33篇文章劃分成三類不同的周期范圍，依次是1周以內(nèi)、1～6周和6周以上。不同周期的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)影響效果進(jìn)行效果檢驗(yàn)，如表5所示。從表中可以看出，組間效應(yīng)量Chi2=0.775，P=0.679(P>0.05)，拒絕虛無假設(shè)，反映出不同實(shí)驗(yàn)周期下的混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)對于學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響并無顯著差異。從具體的效應(yīng)值來看，三個(gè)不同實(shí)驗(yàn)周期的合并效應(yīng)值均介于0.4至0.75內(nèi)，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同實(shí)驗(yàn)周期下的學(xué)習(xí)績效均有中等程度的積極影響。混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)周期在1～6周間的研究其效應(yīng)值最高(0.646)，表明1～6周的實(shí)驗(yàn)周期，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的正向影響作用最明顯；而6周以上的實(shí)驗(yàn)周期其效應(yīng)值為0.406，意味著實(shí)驗(yàn)周期越長，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的正向影響作用將有所下降。

表5 不同試驗(yàn)周期的學(xué)習(xí)績效影響效果分析

4.學(xué)習(xí)場所對學(xué)習(xí)成效的影響作用

為探究不同學(xué)習(xí)場所下使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否對學(xué)生的學(xué)習(xí)績效產(chǎn)生影響，本研究對正式學(xué)習(xí)場所和非正式學(xué)習(xí)場所中進(jìn)行的混合現(xiàn)實(shí)教育教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行分析，其結(jié)果如表6所示。從表中可見，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在正式學(xué)習(xí)場所(SMD=0.570，P=0.000<0.05)和非正式學(xué)習(xí)場所(SMD=0.563，P=0.041<0.05)中的效應(yīng)值均處于區(qū)間0.5～0.8中，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對兩種學(xué)習(xí)場所下的學(xué)習(xí)績效影響均處于中等水平。組間效應(yīng)量Chi2=0.000，P=0.983(P>0.05)，表明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同學(xué)習(xí)場所下的學(xué)生學(xué)習(xí)績效影響作用相同。

表6 不同學(xué)習(xí)場所的學(xué)習(xí)績效影響效果分析

四、結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

本研究采用元分析方法，對近十年間發(fā)表的國內(nèi)外33項(xiàng)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行量化分析。研究探析了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的影響在學(xué)段、學(xué)科內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)周期等調(diào)節(jié)變量上的差異，并根據(jù)元分析結(jié)果對混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)績效進(jìn)行客觀分析與闡述，主要研究結(jié)論如下：

1.混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效存在積極促進(jìn)作用

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的合并效應(yīng)值為0.561，表明相較于傳統(tǒng)教育，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融入對于學(xué)生學(xué)習(xí)績效具有中等程度的積極促進(jìn)作用，能夠在一定程度上提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效，這一結(jié)論和已有的相關(guān)研究結(jié)論保持一致。Chen等人通過文獻(xiàn)綜述認(rèn)為，具備交互性、沉浸感及臨場感等特征的混合現(xiàn)實(shí)環(huán)境有利于學(xué)生對復(fù)雜和抽象化知識的理解，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的課堂教學(xué)活動(dòng)，能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果[21]。此外，Nikolaos等人系統(tǒng)綜述了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在K-12教育中的相關(guān)應(yīng)用及研究得出，將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)整合到K-12教育中，能夠幫助建構(gòu)學(xué)生的知識體系，激發(fā)學(xué)生嘗試解決復(fù)雜問題，實(shí)現(xiàn)高階思維技能的培養(yǎng)。隨著移動(dòng)通信等智能技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)日益成為日常生活的一部分。在教育教學(xué)領(lǐng)域中采用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)世界難以實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)及場景，且不受時(shí)空限制，使情境化學(xué)習(xí)無所不在。因此，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)將為教育教學(xué)活動(dòng)的有效開展注入活力。

2.不同變量對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的調(diào)節(jié)效應(yīng)

調(diào)節(jié)變量效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果表明，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的影響存在邊界條件，其體現(xiàn)在學(xué)段、學(xué)科內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)周期、學(xué)習(xí)場所等方面。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對提升不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)績效均存在正向影響作用，其中對小學(xué)生的學(xué)習(xí)績效影響最顯著(SMD=0.739)，大學(xué)生次之(SMD=0.509)，而對中學(xué)生的影響最小(SMD=0.403)。這是由于小學(xué)生正處于知識啟蒙階段，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒊橄?、不可觸碰的科學(xué)知識變得具體而形象，混合技術(shù)支持的教學(xué)活動(dòng)能夠營造出較輕松、愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境，這為提升小學(xué)生的學(xué)習(xí)績效提供了契機(jī)。大學(xué)生群體已具備較強(qiáng)的主觀能動(dòng)性，更注重知識的遷移與深度理解，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的課堂學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。而處于中學(xué)階段的學(xué)生雖然思維較活躍，但其正受升學(xué)壓力的困擾，主要以陳述性知識的學(xué)習(xí)為主[22]，基于混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)環(huán)境容易分散其注意力、增加其認(rèn)知負(fù)荷，降低其學(xué)習(xí)效果。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同類型學(xué)科知識中的應(yīng)用效果存在顯著差異，對工程技術(shù)類知識的影響最大(SMD=0.862)，對醫(yī)學(xué)教育類學(xué)科知識的影響效應(yīng)值還未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的顯著水平(SMD=-0.174)。究其原因，工程技術(shù)類知識相對抽象，經(jīng)常會有大量實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手操作案例，而混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供具象化、可交互的學(xué)習(xí)環(huán)境，模擬真實(shí)的任務(wù)情境，有利于學(xué)習(xí)者的自主探究學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)生快速實(shí)現(xiàn)知識的構(gòu)建與遷移?？v觀混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的研究能夠發(fā)現(xiàn)，和已有認(rèn)知相反，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的醫(yī)學(xué)教育研究樣本較少，加之醫(yī)學(xué)知識對于混合現(xiàn)實(shí)環(huán)境的要求較高，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對醫(yī)學(xué)教育類知識的影響還需深入探析。此外，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在自然科學(xué)(SMD=0.648)和人文社科(SMD=0.581)類學(xué)科中也有較好的運(yùn)用效果，主要體現(xiàn)在其技術(shù)能夠豐富知識的呈現(xiàn)方式、提升學(xué)習(xí)沉浸感、提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同實(shí)驗(yàn)周期下的學(xué)生學(xué)習(xí)績效具有提升效果。實(shí)驗(yàn)周期為1～6周時(shí)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的促進(jìn)作用最為顯著(SMD=0.646)；當(dāng)實(shí)驗(yàn)周期在6周以上時(shí)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的正向影響作用將逐漸減弱(SMD=0.406)。研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)周期在1～6周的學(xué)生，對新奇技術(shù)持有較高的新奇感，技術(shù)倦怠感和生理疲勞程度較輕，其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)仍處于較高水平[23]，有益于學(xué)習(xí)績效的提升。隨著實(shí)驗(yàn)周期的延長，學(xué)習(xí)者對混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的熟練程度逐漸增加，其新鮮感和學(xué)習(xí)熱情會隨之下降，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用也會降低，這與Chauhan所研究的技術(shù)影響學(xué)習(xí)效果的元分析結(jié)論保持一致[24]。

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同學(xué)習(xí)場所下的學(xué)生學(xué)習(xí)績效具有促進(jìn)作用，即在不同學(xué)習(xí)場所下使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)均可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績效。正式學(xué)習(xí)場所一般擁有豐富的活動(dòng)資源、系統(tǒng)的人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)，有利于加速學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出[23]。非正式學(xué)習(xí)場所下的混合現(xiàn)實(shí)教育教學(xué)活動(dòng)具備開放的學(xué)習(xí)氛圍，注重學(xué)習(xí)情境的感知，能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識內(nèi)化，從而提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績效。

(二)建議

元分析結(jié)果有效論證了混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效的提升作用，說明混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)可作為教育教學(xué)活動(dòng)的有效輔助手段，但混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)想要真正地融入到課堂教學(xué)中仍面臨著諸多困難。本研究以混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)為基礎(chǔ)，就已有的研究結(jié)果，對未來的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用提出以下建議，期望能夠?yàn)榛旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的可持續(xù)運(yùn)用提供一定的知識基礎(chǔ)。

1.推進(jìn)學(xué)段貫通式MR教學(xué)，打造混合現(xiàn)實(shí)教育新形態(tài)

混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對小學(xué)和大學(xué)的正向促進(jìn)作用高于中學(xué)群體，原因在于小學(xué)和大學(xué)階段的學(xué)習(xí)者升學(xué)壓力小于中學(xué)生群體，且中學(xué)生群體的學(xué)習(xí)存在被動(dòng)性?；旌犀F(xiàn)實(shí)技術(shù)作為開展教學(xué)活動(dòng)的重要利器，但技術(shù)支持下的教育教學(xué)活動(dòng)尚未實(shí)現(xiàn)學(xué)段連貫性。因此，教學(xué)人員應(yīng)該關(guān)注其課程知識和教學(xué)時(shí)間的循序漸進(jìn)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)段銜接問題，將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)貫穿于教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)的深度融合。這有利于進(jìn)一步拓寬混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育教學(xué)應(yīng)用，為真正實(shí)現(xiàn)多元知識學(xué)習(xí)和技能內(nèi)化提供必要的技術(shù)平臺和工具載體[25]。此外，還能夠促進(jìn)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的教學(xué)活動(dòng)在時(shí)間上連續(xù)、空間上關(guān)聯(lián)、性質(zhì)上交融[26]，助力打造混合技術(shù)教學(xué)體系新形態(tài)。

2.加快MR與學(xué)科融合發(fā)展，促進(jìn)知識建構(gòu)與深度學(xué)習(xí)

研究發(fā)現(xiàn)，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同學(xué)科知識的學(xué)習(xí)績效存在顯著差異。目前，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要被運(yùn)用在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等邏輯思維較強(qiáng)的學(xué)科，只有少數(shù)語文、美術(shù)等人文社科類知識運(yùn)用到混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而醫(yī)學(xué)、工程技術(shù)等學(xué)科使用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)更是鮮有。因此，未來還需充分挖掘混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢，加強(qiáng)技術(shù)與學(xué)科間的深度交叉融合，以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其高階思維能力。將混合現(xiàn)實(shí)充分整合到各學(xué)科中，設(shè)計(jì)提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績效的教學(xué)模式和方式，有利于打破技術(shù)在學(xué)科教學(xué)上的壁壘，能夠把學(xué)生的注意力吸引到相關(guān)課程學(xué)習(xí)材料上，一定程度上避免了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷超載，強(qiáng)化了學(xué)生的信息重組和加工能力，最終深化學(xué)生對知識的構(gòu)建和遷移能力[27]。

3.整合碎片化MR教學(xué)資源，強(qiáng)化技術(shù)的持續(xù)促進(jìn)作用

元分析結(jié)果指出，混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)績效的正向影響作用會隨著時(shí)間的延長而逐漸降低，側(cè)面反應(yīng)出混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)績效提升作用的持續(xù)性和穩(wěn)定性還需進(jìn)一步深化。研究發(fā)現(xiàn)，以片段知識點(diǎn)為核心的碎片化MR教學(xué)是提升學(xué)生學(xué)習(xí)績效的有效手段。有序整合已有的碎片化學(xué)科知識，并科學(xué)、合理地優(yōu)化學(xué)習(xí)資源的呈現(xiàn)方式，使其符合學(xué)習(xí)者的身心發(fā)展和認(rèn)知水平。其次，將混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)以多樣化方式有機(jī)融入教學(xué)方案中，有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者的全方位、多感官交互，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣并促進(jìn)其新舊知識的吸收，以延長其技術(shù)促進(jìn)作用的時(shí)效。