王 洋 沈書生

面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

王 洋 沈書生[通訊作者]

（南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210042）

協(xié)作探究式教學(xué)是一種被廣泛應(yīng)用且公認(rèn)有效的教學(xué)模型，但由于缺乏真實(shí)的探究環(huán)境，導(dǎo)致其在教學(xué)應(yīng)用中受到限制。為此，文章首先基于目前協(xié)作探究式教學(xué)的應(yīng)用困境，設(shè)計(jì)了一種面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型；然后文章結(jié)合實(shí)踐驗(yàn)證了該模型的應(yīng)用效果，最后文章總結(jié)了面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型的價(jià)值，即呈現(xiàn)可視化形象，促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主探究；擴(kuò)展探究空間，深化協(xié)同知識(shí)建構(gòu)；強(qiáng)調(diào)會(huì)話協(xié)商，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。文章通過(guò)研究，旨在為教師實(shí)施基于AR技術(shù)的協(xié)作探究式教學(xué)提供理論和實(shí)踐參考。

協(xié)同知識(shí)建構(gòu)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；協(xié)作探究式教學(xué)；模型構(gòu)建與應(yīng)用

協(xié)作探究式教學(xué)作為一種有效的教學(xué)模式，重視學(xué)習(xí)者的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在自主探究和協(xié)作探究過(guò)程中通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題、解決問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題的循環(huán)，以不斷促進(jìn)自身知識(shí)、能力和情感方面的發(fā)展，因而受到了教育研究者和實(shí)踐者的關(guān)注。但結(jié)合已有研究發(fā)現(xiàn)，缺乏真實(shí)的探究環(huán)境和模型指導(dǎo)已成為目前協(xié)作探究式教學(xué)面臨的重大挑戰(zhàn)[1]。如何在協(xié)作探究式教學(xué)中克服這兩大挑戰(zhàn)值得深入探究。2020年3月，美國(guó)高等教育信息化協(xié)會(huì)（EDUCASE）發(fā)布的《2020地平線報(bào)告》將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）作為影響未來(lái)教育的新興技術(shù)之一，主張通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將虛擬信息疊加到真實(shí)世界，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(duì)象，這使其可應(yīng)用于探究學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建。基于此，本研究立足于協(xié)作探究式教學(xué)的應(yīng)用困境，嘗試設(shè)計(jì)一種面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型，并將其應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，從個(gè)體和小組協(xié)同知識(shí)建構(gòu)角度證實(shí)該模型的有效性和可行性，同時(shí)總結(jié)面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)的價(jià)值，以期為教師實(shí)施面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)，促進(jìn)AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)AR技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐的深度融合。

一 應(yīng)用困境：協(xié)作探究式教學(xué)缺少環(huán)境支持和模型指導(dǎo)

協(xié)作探究式教學(xué)是指在學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓學(xué)習(xí)者通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論等方法主動(dòng)探究，在協(xié)同思考的基礎(chǔ)上自行發(fā)現(xiàn)并掌握知識(shí)的一種方法[2]。在這一過(guò)程中，學(xué)習(xí)者通過(guò)調(diào)查和收集數(shù)據(jù)，能積累豐富的獲取、解釋和應(yīng)用科學(xué)概念的經(jīng)驗(yàn)[3]。由于協(xié)作探究式教學(xué)為學(xué)習(xí)者從不同方面觀察、探究和理解問(wèn)題創(chuàng)造了條件，因此它往往可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的積極性，提高其問(wèn)題解決能力和創(chuàng)造力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的科學(xué)探究能力和高階思維[4]?；诖耍瑓f(xié)作探究式教學(xué)受到了研究者和教學(xué)實(shí)踐者的青睞[5]。但就實(shí)踐來(lái)看，環(huán)境與模型兩方面的困境會(huì)制約協(xié)作探究式教學(xué)的質(zhì)量。一方面，缺少真實(shí)探究環(huán)境是目前協(xié)作探究式教學(xué)的主要困難。協(xié)作探究式教學(xué)的核心是通過(guò)探究學(xué)習(xí)環(huán)境和活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極溝通，協(xié)作探索，但由于缺少真實(shí)探究環(huán)境，當(dāng)前大多數(shù)協(xié)作探究式教學(xué)活動(dòng)仍以知識(shí)傳授為主要目標(biāo)，活動(dòng)過(guò)程和形式較為固化[6]。另一方面，基于AR開(kāi)展協(xié)作探究式教學(xué)的模型研究有待深入。隨著AR技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究者紛紛將AR技術(shù)應(yīng)用視角投向教育領(lǐng)域，其研究聚焦于AR教育應(yīng)用的可行性研究[7]、AR支持的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)[8]、AR教育應(yīng)用效果研究[9]等。但已有研究大多為個(gè)案研究，較少形成基于AR教學(xué)應(yīng)用過(guò)程的模型設(shè)計(jì)，如何將AR有效融入?yún)f(xié)作探究式教學(xué)實(shí)踐仍有待挖掘。鑒于此，本研究充分發(fā)揮AR技術(shù)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)AR協(xié)作探究式教學(xué)模型，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)，進(jìn)而為協(xié)作探究式教學(xué)環(huán)境構(gòu)建和活動(dòng)設(shè)計(jì)提供參考。

二 模型設(shè)計(jì)：面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)

本研究提出的面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型以探究學(xué)習(xí)和協(xié)同知識(shí)建構(gòu)理論為指導(dǎo)，基于AR技術(shù)的交互性加深A(yù)R與協(xié)作探究學(xué)習(xí)活動(dòng)的融合，強(qiáng)調(diào)自主探究、組內(nèi)協(xié)作探究和組間協(xié)作探究，進(jìn)而促進(jìn)協(xié)同知識(shí)建構(gòu)。

1 理論基礎(chǔ)：探究式學(xué)習(xí)與協(xié)同知識(shí)建構(gòu)

①探究式學(xué)習(xí)。探究式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)方法，其目的是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者以問(wèn)題為中心，主動(dòng)探索問(wèn)題，提高自身分析、探究和解決問(wèn)題的能力，從而促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展。探究式學(xué)習(xí)主要包括問(wèn)題提出、作出假設(shè)、尋找證據(jù)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論、觀點(diǎn)整合。這些探究環(huán)節(jié)不僅能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的探究能力，還能培養(yǎng)其深層思考能力，學(xué)習(xí)者通過(guò)不斷提問(wèn)、假設(shè)、驗(yàn)證、對(duì)新問(wèn)題再提問(wèn)、再假設(shè)、再驗(yàn)證來(lái)促進(jìn)知識(shí)建構(gòu)[10]。

②協(xié)同知識(shí)建構(gòu)。協(xié)作探究學(xué)習(xí)的目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知建構(gòu)，而協(xié)同知識(shí)建構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知建構(gòu)是社會(huì)和認(rèn)知等多方面因素共同作用的結(jié)果。學(xué)習(xí)者在集體環(huán)境中通過(guò)分享自主建構(gòu)的知識(shí)，可以進(jìn)一步協(xié)商、反思，從而實(shí)現(xiàn)新知識(shí)的建構(gòu)和個(gè)體認(rèn)知水平的提升[11]。學(xué)習(xí)者在協(xié)作探究過(guò)程中的知識(shí)建構(gòu)主要包括分享、對(duì)比、協(xié)商、驗(yàn)證以及新意義的建構(gòu)等階段[12]。學(xué)習(xí)者的分享、協(xié)商和整合能反映其協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況。

2 模型構(gòu)建：基于AR技術(shù)的協(xié)作探究式教學(xué)機(jī)理

面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)不僅是由外到內(nèi)的知識(shí)傳遞，還強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在相對(duì)真實(shí)的情境中產(chǎn)生認(rèn)知沖突并形成探究問(wèn)題，通過(guò)獨(dú)立思考、組內(nèi)協(xié)作、組間交流，逐步實(shí)現(xiàn)認(rèn)知建構(gòu)，將自主、組內(nèi)及組間探究有效融合。由此，本研究設(shè)計(jì)了面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR探究式教學(xué)模型，如圖1所示。該模型將協(xié)同知識(shí)建構(gòu)中的個(gè)體和小組通過(guò)AR探究活動(dòng)進(jìn)行融合，聚焦于學(xué)習(xí)者在協(xié)作探究學(xué)習(xí)中的會(huì)話和知識(shí)建構(gòu)過(guò)程。AR技術(shù)在協(xié)作探究式教學(xué)中的作用為：構(gòu)建協(xié)作探究教學(xué)環(huán)境，充當(dāng)探究工具和共享平臺(tái)，支持個(gè)體的觀念呈現(xiàn)，以形成AR資料區(qū)、AR實(shí)驗(yàn)區(qū)和AR協(xié)作區(qū)。模型外部是基于AR的協(xié)作探究式學(xué)習(xí)環(huán)境，中間部分闡述了協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的三個(gè)主要過(guò)程：自主探究、組內(nèi)探究和組間探究。在自主探究環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者基于AR探究平臺(tái)，提出探究問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)，驗(yàn)證探究假設(shè)并形成個(gè)人觀點(diǎn)。在組內(nèi)探究環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)者通過(guò)觀點(diǎn)的分享協(xié)商，提出小組假設(shè)、尋找證據(jù)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出組內(nèi)觀點(diǎn)。在組間探究環(huán)節(jié)，各組代表通過(guò)組間觀點(diǎn)協(xié)商，作出假設(shè)，尋找證據(jù)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后進(jìn)行觀點(diǎn)整合，形成共同理解。在實(shí)踐過(guò)程中，各環(huán)節(jié)可迭代循環(huán)。下面從探究式教學(xué)和協(xié)同知識(shí)建構(gòu)兩方面剖析該模型。

圖1 面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型

（1）探究式教學(xué)：探究主體—探究目標(biāo)—探究工具—探究共同體

面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)是一種教學(xué)活動(dòng)，主要受主體、目標(biāo)、工具和共同體等因素的影響。因此，本研究從這些因素出發(fā)，系統(tǒng)探究了該模型中各要素間的相互作用。

①探究主體。學(xué)習(xí)者是自主探究活動(dòng)主體，面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)將課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)者探究的“體驗(yàn)場(chǎng)”，教師主要擔(dān)任組織者和引導(dǎo)者的角色，學(xué)習(xí)者可借助AR平臺(tái)，通過(guò)提出問(wèn)題、尋找證據(jù)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、形成觀點(diǎn)等過(guò)程，最終在探究實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)認(rèn)知建構(gòu)。

②探究目標(biāo)。面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)目標(biāo)源于教材又超越教材，學(xué)習(xí)者借助于AR教學(xué)情境，通過(guò)自主和協(xié)作探究，不斷深化學(xué)習(xí)目標(biāo)。探究目標(biāo)是學(xué)習(xí)目標(biāo)的轉(zhuǎn)化與分解，根據(jù)探究對(duì)象可分為個(gè)體目標(biāo)、小組目標(biāo)、班級(jí)目標(biāo)和課程目標(biāo)；根據(jù)能力方向可分為知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)；根據(jù)目標(biāo)層級(jí)可分為淺層目標(biāo)與深層目標(biāo)。此外，AR技術(shù)的支持能進(jìn)一步拓展教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，支持探究目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

③探究工具。工具是指主體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)過(guò)程中使用到的外部支持，包括環(huán)境資源、共享平臺(tái)和知識(shí)表征工具等。相較于傳統(tǒng)教學(xué)，AR為協(xié)作探究式教學(xué)提供了豐富的探究工具支持，通過(guò)AR技術(shù)增強(qiáng)知識(shí)呈現(xiàn)，可使探究情境更為真實(shí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的沉浸感，進(jìn)而支持學(xué)習(xí)者形成對(duì)知識(shí)的深度理解。

④探究共同體。探究活動(dòng)中的共同體指的是由學(xué)習(xí)者及其助學(xué)者共同構(gòu)成的共同體?；贏R技術(shù)的協(xié)作探究式教學(xué)，為“共同體”提供了知識(shí)建構(gòu)和共同協(xié)作的平臺(tái)，使師生、生生間能構(gòu)建起以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)、以學(xué)習(xí)任務(wù)為載體、以全面發(fā)展為導(dǎo)向的“學(xué)習(xí)共同體”，其既包括組內(nèi)成員構(gòu)成的組內(nèi)共同體，還包括組間成員構(gòu)成的組間共同體。學(xué)習(xí)者通過(guò)自主構(gòu)建，形成初步認(rèn)知；學(xué)習(xí)者通過(guò)在組內(nèi)的分享、探究、反思和協(xié)商，形成組內(nèi)共識(shí)；學(xué)習(xí)者在組間的共享和互評(píng)，能促進(jìn)意義協(xié)商和組間知識(shí)共建。

（2）協(xié)同知識(shí)建構(gòu)：協(xié)作認(rèn)知調(diào)節(jié)和協(xié)作認(rèn)知循環(huán)

①協(xié)作認(rèn)知調(diào)節(jié)。協(xié)作認(rèn)知調(diào)節(jié)關(guān)注的是學(xué)習(xí)者在協(xié)作探究學(xué)習(xí)中知識(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型強(qiáng)調(diào)個(gè)體、組內(nèi)和組間在協(xié)作探究學(xué)習(xí)中的交互。學(xué)習(xí)者作為知識(shí)源，能根據(jù)已有認(rèn)知背景和現(xiàn)有的探究環(huán)境和資源進(jìn)行自主探究。通過(guò)分析學(xué)習(xí)者是否為知識(shí)和行動(dòng)源，可以分析出學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)和自我效能水平，以及協(xié)作探究參與度。學(xué)習(xí)者在組內(nèi)通過(guò)知識(shí)分享和整合，可以對(duì)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，完善已有認(rèn)知。學(xué)習(xí)者在組間通過(guò)觀點(diǎn)分享、協(xié)商和探索，可以實(shí)現(xiàn)共同理解，進(jìn)一步促進(jìn)自身認(rèn)知發(fā)展。在該模型中，組內(nèi)和組間協(xié)作都能幫助學(xué)習(xí)者獲取新知，當(dāng)學(xué)習(xí)者充當(dāng)知識(shí)和行動(dòng)源時(shí)，其認(rèn)同會(huì)話可朝著不同的方向發(fā)展，以接受新觀點(diǎn)和新想法，協(xié)同知識(shí)建構(gòu)才得以發(fā)生。

②協(xié)作認(rèn)知循環(huán)。協(xié)作認(rèn)知循環(huán)包括自主學(xué)習(xí)、組內(nèi)學(xué)習(xí)和組間學(xué)習(xí)三階段，呈螺旋上升結(jié)構(gòu)。其中，自主學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)材料自學(xué)形成個(gè)人理解，提出觀點(diǎn)和疑問(wèn)；組內(nèi)學(xué)習(xí)是組內(nèi)成員分享自己的觀點(diǎn)和疑問(wèn)，經(jīng)過(guò)組內(nèi)交流協(xié)商，最終達(dá)成一致，以實(shí)現(xiàn)認(rèn)知發(fā)展的過(guò)程；組間學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過(guò)各小組觀點(diǎn)分享和討論，實(shí)現(xiàn)組間知識(shí)共享。協(xié)作認(rèn)知循環(huán)過(guò)程主要體現(xiàn)在個(gè)體認(rèn)知能促進(jìn)組內(nèi)交流，進(jìn)而解決個(gè)體的疑問(wèn)；組內(nèi)的協(xié)商能促進(jìn)組內(nèi)成員的會(huì)話，進(jìn)而達(dá)成一致；組間互評(píng)能促進(jìn)組間再次協(xié)商、討論并達(dá)成共識(shí)，進(jìn)而促進(jìn)各成員認(rèn)知發(fā)展[13]。

三 應(yīng)用效果：面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型應(yīng)用

1 應(yīng)用背景：情境與過(guò)程

為驗(yàn)證模型的有效性，本研究將其應(yīng)用于武漢市A中學(xué)《物理》（人教版）八年級(jí)下冊(cè)第九章第二節(jié)的“磁場(chǎng)與磁感線”教學(xué)中。參與的學(xué)生是該校2019年秋季學(xué)期八年級(jí)3班的34名學(xué)生。由于磁場(chǎng)本身“看不見(jiàn)、摸不著”的物理特性，導(dǎo)致很多學(xué)生在該部分學(xué)習(xí)存在困難。為驗(yàn)證面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型的有效性和可操作性，本研究將前期基于AR技術(shù)開(kāi)發(fā)的“磁場(chǎng)與磁感線”教學(xué)平臺(tái)和該模型提供給該校的8名物理教師，并與其一起基于該平臺(tái)和模型設(shè)計(jì)和實(shí)施了三節(jié)探究課。課程結(jié)束后，本研究運(yùn)用協(xié)同知識(shí)建構(gòu)內(nèi)容分析編碼框架對(duì)學(xué)生在平臺(tái)中的討論數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。參考技術(shù)接受度模型，本研究構(gòu)建了一個(gè)由14個(gè)題項(xiàng)構(gòu)成的問(wèn)卷來(lái)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，由兩位教育技術(shù)專家確定了其有效性，一致性檢驗(yàn)結(jié)果表明其信度良好（Cronbach’s α=0.81）。此外，本研究還對(duì)參與教學(xué)的8名教師和隨機(jī)抽取的5名學(xué)生進(jìn)行訪談，包括“通過(guò)這次學(xué)習(xí)，你的感受如何”“你覺(jué)得有哪些收獲和待改進(jìn)的地方”，以了解其教學(xué)和學(xué)習(xí)經(jīng)歷。教師根據(jù)均分原則將學(xué)生隨機(jī)分成了5個(gè)小組，每組6～7人。課程主要包括自主探究、組內(nèi)探究和組間探究三大環(huán)節(jié)；在自主探究環(huán)節(jié)，每位學(xué)生基于課本和AR平臺(tái)探究條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況，并畫出假設(shè)分布圖，再運(yùn)用該AR平臺(tái)驗(yàn)證假設(shè)；在組內(nèi)探究環(huán)節(jié)，每位學(xué)生在討論區(qū)分享探究過(guò)程，包括提出初始假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、總結(jié)收獲等，小組成員通過(guò)分享協(xié)商，總結(jié)出條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)性質(zhì)；在組間探究階段，小組間分享本組成果。學(xué)生個(gè)體在組內(nèi)和組間協(xié)作中隨時(shí)分享反思和收獲，進(jìn)而探究U形磁鐵的磁場(chǎng)分布。

2 編碼分析：面向協(xié)作探究式學(xué)習(xí)的知識(shí)建構(gòu)

為了探究該模型的有效性，本研究設(shè)計(jì)了探究式學(xué)習(xí)中協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的內(nèi)容分析編碼框架（如表1所示），以分析學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況。其中，“分享”維度的知識(shí)源、敘述行動(dòng)、指示行動(dòng)、挑戰(zhàn)行動(dòng)被視為會(huì)話主導(dǎo)源，接受者和其他行動(dòng)被歸類為非主導(dǎo)源。

表1 探究式學(xué)習(xí)中協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的內(nèi)容分析編碼框架

由兩位熟悉編碼框架的研究者分別編碼前500條（約占總發(fā)帖量的1/3）討論文本，編碼結(jié)束后分析一致性，對(duì)于編碼不一致的帖子，協(xié)商直至達(dá)成一致。再?gòu)氖Ｓ嗵又须S機(jī)選取500條文本進(jìn)行編碼，Kappa系數(shù)為0.84，表明一致性良好[17]。剩余的帖子由兩位編碼者一起完成。

3 結(jié)果分析：協(xié)同知識(shí)建構(gòu)與總體分析

學(xué)習(xí)結(jié)束后，本研究對(duì)學(xué)生討論數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從個(gè)體、小組和組間維度了解學(xué)生協(xié)作探究情況，并從技術(shù)接受度方面分析師生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（1）自主和組內(nèi)協(xié)作探究分析

第1組學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況如表2所示（主導(dǎo)源是知識(shí)源、敘述行動(dòng)、指示行動(dòng)和挑戰(zhàn)行動(dòng)的總和，非主導(dǎo)源是接受者和其他的總和），考慮到無(wú)推理對(duì)于知識(shí)整合的貢獻(xiàn)較小，故未將其展示在表中。表2顯示，學(xué)生7的主導(dǎo)行為最明顯，在知識(shí)源、敘述行動(dòng)、主導(dǎo)源、單聲、對(duì)話拓展、對(duì)話緊縮和協(xié)同共建這五個(gè)維度，學(xué)生7討論數(shù)量最多，表明他想要快速完成小組任務(wù)，這與其組長(zhǎng)身份一致。學(xué)生3在挑戰(zhàn)行動(dòng)、對(duì)話拓展和外化維度信息頻次最高，他總能在其他同學(xué)觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出新問(wèn)題并深入拓展，表明其對(duì)磁場(chǎng)概念了解較深。學(xué)生6在指示行動(dòng)和非主導(dǎo)源（接受者和其他）維度頻次最高，表明其作為信息記錄員盡管在協(xié)作過(guò)程中未起到主導(dǎo)作用，但也能推動(dòng)協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)的發(fā)展。學(xué)生1協(xié)作學(xué)習(xí)模式跟學(xué)生3類似，盡管其對(duì)話頻次不是最高，但在知識(shí)源、挑戰(zhàn)行動(dòng)、主導(dǎo)源、對(duì)話拓展、外化和協(xié)同共建維度對(duì)話頻次均較高，表明其核心成員的身份。學(xué)生4和學(xué)生5的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)頻次相對(duì)較少，表明其協(xié)作探究活動(dòng)參與度較低。除了學(xué)生4和學(xué)生5，第1組學(xué)生各司其職，整體協(xié)作情況較好。

表2 第1組學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況

注：表中數(shù)字為行為頻次。

（2）組間協(xié)作探究分析

五組學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況如表3所示：第2組和第4組學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)行為最多，這兩組在主導(dǎo)源、對(duì)話拓展、外化和協(xié)同共建維度對(duì)話頻次最高，表明這兩組在協(xié)作探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中整體投入情況良好。在組間分享階段，這兩組的成果也最為豐富。第5組學(xué)生盡管人數(shù)較少（1～4組每組7人，第5組6人），但其在敘述行動(dòng)、指示行動(dòng)和對(duì)話緊縮維度對(duì)話頻次最高，表明該組學(xué)生整體協(xié)作探究活動(dòng)參與度較高。第3組學(xué)生的協(xié)作行為最少，表明該組學(xué)生協(xié)作探究學(xué)習(xí)參與度較低。整體結(jié)果證實(shí)了面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型的有效性和可行性，表明該分析框架能客觀反映學(xué)生個(gè)體和小組的協(xié)作學(xué)習(xí)情況，為協(xié)作探究式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供參考。

表3 五組學(xué)生的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)情況

（3）整體分析

調(diào)查分析結(jié)果表明，學(xué)生整體學(xué)習(xí)體驗(yàn)感較好（M=3.97），其中學(xué)習(xí)意向最高（M=4.24），其次是感知有用性（M=4.11）、感知注意力（M=4.03）和感知易用性（M=3.49），表明該AR探究學(xué)習(xí)平臺(tái)能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)意向和感知有用性，幫助他們投入?yún)f(xié)作探究學(xué)習(xí)。

通過(guò)對(duì)8位教師的訪談可知，該面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型能給教學(xué)實(shí)踐提供指導(dǎo)，幫助其設(shè)計(jì)適合學(xué)生協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的教學(xué)活動(dòng)。分析結(jié)果能客觀反映學(xué)生個(gè)體和小組的協(xié)作探究學(xué)習(xí)情況，為基于過(guò)程的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供支持。此外，學(xué)生的協(xié)作探究學(xué)習(xí)活動(dòng)能反映其認(rèn)知誤區(qū)，這在傳統(tǒng)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)。例如，本研究通過(guò)協(xié)作探究發(fā)現(xiàn)學(xué)生常出現(xiàn)的認(rèn)知誤區(qū)存在于磁感線的彎曲方向和密度方面。學(xué)生訪談結(jié)果，表明該基于AR的協(xié)作探究教學(xué)平臺(tái)能夠激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，協(xié)助其開(kāi)展探究學(xué)習(xí)。該平臺(tái)能幫助小組成員建構(gòu)個(gè)體知識(shí)，組內(nèi)交流協(xié)商可以深化學(xué)生個(gè)體的反思和理解；組間分享討論能幫助組間吸收其他小組觀點(diǎn)，促進(jìn)知識(shí)融合創(chuàng)新。師生均表示實(shí)施難點(diǎn)在于確定探究問(wèn)題并設(shè)計(jì)探究假設(shè)，這為未來(lái)研究指明了方向。

四 總結(jié)反思：面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)的價(jià)值

本研究設(shè)計(jì)了面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證了該模型的有效性和可行性。結(jié)果表明該模型既發(fā)揮了AR技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又借助了協(xié)作探究式教學(xué)的有效互動(dòng)，體現(xiàn)了該模型的價(jià)值。

1 呈現(xiàn)可視化形象，促進(jìn)自主探究

AR通過(guò)呈現(xiàn)可視化形象能促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)問(wèn)題的自主探究。具體而言，面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)能幫助學(xué)習(xí)者觀察現(xiàn)象全貌，建立起對(duì)知識(shí)的全面理解，為自主探究提供環(huán)境支持，主要表現(xiàn)為：首先，AR技術(shù)能彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的物理限制，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境?；贏R所創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境能激發(fā)學(xué)習(xí)者的反思，幫助其提出探究問(wèn)題，確定探究目標(biāo)。其次，AR技術(shù)將抽象知識(shí)具象化，能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的自主探究興趣，調(diào)動(dòng)其探究積極性，為自主探究創(chuàng)造可能。最后，AR平臺(tái)通過(guò)與知識(shí)融合，為自主探究學(xué)習(xí)提供工具支持，促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知建構(gòu)。

2 擴(kuò)展探究空間，深化協(xié)同知識(shí)建構(gòu)

協(xié)作探究式教學(xué)雖由來(lái)已久，但由于缺乏探究空間其并未得到全面普及和應(yīng)用。AR虛實(shí)融合的特性，將協(xié)作探究式教學(xué)空間從物理和社會(huì)兩空間拓展到了物理、社會(huì)、信息三空間。據(jù)此，面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)突破了物理空間限制，有利于協(xié)作探究式教學(xué)的普及，深化學(xué)習(xí)者的協(xié)同知識(shí)建構(gòu)。引入AR技術(shù)后，學(xué)習(xí)者能夠通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)來(lái)完成協(xié)作探究活動(dòng)，這在一定程度上突破了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制。面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)有三大優(yōu)勢(shì)：一是拓展了協(xié)同知識(shí)建構(gòu)平臺(tái)，即學(xué)習(xí)者個(gè)體在虛實(shí)融合的探究空間中充當(dāng)知識(shí)行動(dòng)源，可通過(guò)AR技術(shù)平臺(tái)確定探究問(wèn)題，開(kāi)展探究活動(dòng)，并通過(guò)反思將信息進(jìn)行過(guò)濾，分享其發(fā)現(xiàn)。二是為會(huì)話協(xié)商提供支持，學(xué)習(xí)者個(gè)體將自主探究獲取的知識(shí)通過(guò)虛擬探究平臺(tái)與其他組員進(jìn)行分享，同伴間通過(guò)分享、拓展、對(duì)話緊縮等活動(dòng)完成會(huì)話協(xié)商。三是進(jìn)一步驗(yàn)證和整合協(xié)同構(gòu)建的知識(shí)，即學(xué)習(xí)者根據(jù)其自身認(rèn)知特點(diǎn)，在面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)平臺(tái)中通過(guò)外化、協(xié)商、解釋、評(píng)估來(lái)驗(yàn)證所建構(gòu)的知識(shí)，通過(guò)協(xié)商來(lái)對(duì)各組員的觀點(diǎn)和建議進(jìn)行整合，達(dá)成觀點(diǎn)共識(shí)，深化協(xié)同知識(shí)建構(gòu)。

3 強(qiáng)調(diào)會(huì)話協(xié)商，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體

雖然在AR技術(shù)支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)者與教學(xué)平臺(tái)的自然交互。但AR技術(shù)卻無(wú)法與學(xué)習(xí)者進(jìn)行情感上的交流，協(xié)作探究式教學(xué)就可以彌補(bǔ)這一不足。協(xié)作探究式教學(xué)活動(dòng)中強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者以小組的形式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究，在交流互動(dòng)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同知識(shí)建構(gòu)。在探究學(xué)習(xí)活動(dòng)中，交流互動(dòng)不僅能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣，還有利于構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。在面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)活動(dòng)中，會(huì)話協(xié)商主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是學(xué)習(xí)者與技術(shù)平臺(tái)間的會(huì)話，有利于學(xué)習(xí)資源的獲取和學(xué)習(xí)者個(gè)體進(jìn)行自主意義建構(gòu)；二是組內(nèi)學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)協(xié)商，有助于學(xué)習(xí)者通過(guò)共享交流，促進(jìn)知識(shí)整合；三是組間的協(xié)作溝通，有利于組間成員的觀點(diǎn)交流和整合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。簡(jiǎn)言之，面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)既可以加強(qiáng)人與技術(shù)的交互，也可以促進(jìn)師生之間、生生之間的會(huì)話協(xié)商，最終促進(jìn)學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建。

新一輪信息技術(shù)如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)等正在快速發(fā)展，并迅速滲透到各個(gè)領(lǐng)域，也延伸到了教育領(lǐng)域。AR作為改變?nèi)藗兩罘绞降男屡d技術(shù)，其虛實(shí)結(jié)合、自然交互、應(yīng)用便捷等特點(diǎn)在教育領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能。雖然將AR技術(shù)融入?yún)f(xié)作探究式教學(xué)價(jià)值無(wú)限，但就實(shí)踐來(lái)看，環(huán)境和模型方面的困境會(huì)制約協(xié)作探究式教學(xué)的質(zhì)量。本研究基于協(xié)作學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)了面向協(xié)同知識(shí)建構(gòu)的AR協(xié)作探究式教學(xué)模型，充分發(fā)揮了AR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可為學(xué)習(xí)者的協(xié)作探究式教學(xué)呈現(xiàn)可視化形象，促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主探究；同時(shí)，可以拓展探究空間，深化協(xié)同知識(shí)建構(gòu)，并有助于構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。通過(guò)對(duì)該模型的進(jìn)一步深化研究，期望能促進(jìn)AR技術(shù)與教學(xué)實(shí)踐的深度融合，并推動(dòng)教育信息化的發(fā)展。

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The Design and Application of AR Collaborative Inquiry Teaching Model Oriented to Collaborative Knowledge Construction

WANG Yang SHEN Shu-sheng

Collaborative inquiry teaching is a widely used and recognized effective teachinmodel, however, its application in the teaching application has been limited due to the lack of authentic environment. Therefore, the paper firstly constructed an augmented reality (AR) inquiry model oriented to collaborative knowledge construction based on the current application dilemma of collaborative inquiry teaching. Then, the application effect of the model was verfied with practice. Finally, the values of the AR collaborative inquiry teaching model oriented to collaborative knowledge construction was summarized, namely, presenting visual images to promote learners’ independent inquiry, expanding inquiry space to deepen collaborative knowledge construction and emphasizing conversational negotiation to build a learning community. Through research, it was expected in this paper that provide theoretical and practical references for teachers to implement collaborative inquiry teaching based on AR.

collaborative knowledge construction; augmented reality; collaborative inquiry learning; model construction and application

G40-057

A

1009—8097（2023）02—0110—09

10.3969/j.issn.1009-8097.2023.02.012

本文為2021年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“人工智能技術(shù)支持的在線學(xué)習(xí)投入度預(yù)測(cè)與自適應(yīng)干預(yù)應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：62107023）、2021年度教育部人文社科項(xiàng)目“人工智能技術(shù)支持的在線學(xué)習(xí)投入度分析與干預(yù)應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：21YJC880076）、2021年度國(guó)家新聞出版署出版融合發(fā)展（人教社）數(shù)字教育研究院重點(diǎn)課題“基于AR技術(shù)提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)投入度的教學(xué)策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：RJA0121007）的階段性研究成果。

王洋，講師，博士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)，郵箱為wangyang@nnu.edu.cn。

2022年9月30日

編輯：小時(shí)