嚴(yán)冉 原芳 李華

（西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

一、問(wèn)題的提出

2018 年，教育部頒布《教育信息化 2.0 行動(dòng)計(jì)劃》，明確提出把增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到教育中，促進(jìn)教育與技術(shù)的深度融合，推進(jìn)教育信息化發(fā)展[1]。AR 技術(shù)應(yīng)用價(jià)值巨大[2]。相關(guān)研究表明，AR 技術(shù)具備虛實(shí)融合、三維立體沉浸、交互性、直觀、生動(dòng)等特征，能有效支撐學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，豐富課堂資源，拓展學(xué)習(xí)活動(dòng)形式，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感。所以，本研究將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入小學(xué)科學(xué)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來(lái)的豐富的學(xué)習(xí)情境資源、有趣的互動(dòng)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)，從而提升學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力。

二、基于 AR 的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)

（一）AR 參與學(xué)習(xí)活動(dòng)

國(guó)內(nèi)外許多研究者發(fā)現(xiàn)，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中，對(duì)促進(jìn)師生的教與學(xué)具有巨大的潛力[3-4]。相比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境、教學(xué)資源、教學(xué)方法等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)參與課堂主要是通過(guò)“移動(dòng)設(shè)備+APP”的形式，具有操作簡(jiǎn)單、導(dǎo)航精準(zhǔn)、移動(dòng)便捷、交互性強(qiáng)的特征。相比傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，它能帶給學(xué)習(xí)者更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而且操作簡(jiǎn)單靈活，在使用過(guò)程中不會(huì)給師生增加過(guò)多的負(fù)擔(dān)和技術(shù)的壓力。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以靈活地展現(xiàn)學(xué)生在日常生活中難以直接觀察到的事物；可以為教學(xué)提供逼真的學(xué)習(xí)情境[5]；可以在自然互動(dòng)中增加體驗(yàn)感，鍛煉學(xué)習(xí)者的動(dòng)手操作能力，提升學(xué)生的空間思維、認(rèn)知?jiǎng)幼?、高階思維能力等[6]。

（二）體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)的特點(diǎn)

體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)是在情境中體驗(yàn)，在過(guò)程中反思和交互，同時(shí)結(jié)果也具有實(shí)用性。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)一般強(qiáng)調(diào)從實(shí)踐中獲得直接經(jīng)驗(yàn)，即親身經(jīng)歷現(xiàn)實(shí)活動(dòng)而獲得感性知識(shí)。同時(shí)，學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)的過(guò)程中，需要不斷觀察反思，最后做到遷移運(yùn)用。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)是一種在情境中建構(gòu)知識(shí)，通過(guò)交互達(dá)到對(duì)知識(shí)的理解的過(guò)程。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容也不是簡(jiǎn)單的概念性內(nèi)容，而是具有一定難度等級(jí)、可以學(xué)用結(jié)合的知識(shí)內(nèi)容。

（三）小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)特征

小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)以探究為主，在課堂中，學(xué)生通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)，最終得出科學(xué)結(jié)論[7]。作為教師，首先，要重視探究問(wèn)題的設(shè)計(jì)，需設(shè)計(jì)符合學(xué)生探究能力的真實(shí)問(wèn)題；其次，充分考慮探究活動(dòng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)；再次，在教學(xué)中以學(xué)生為主體，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、啟發(fā)。需要注意的是，探究式學(xué)習(xí)不是唯一的學(xué)習(xí)方式，教學(xué)游戲、現(xiàn)場(chǎng)考察、教學(xué)模型制作等都可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，小學(xué)科學(xué)課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，通過(guò)觀察自然環(huán)境、科學(xué)現(xiàn)象、物質(zhì)變化等，可以幫助學(xué)生養(yǎng)成善于觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解與掌握。小學(xué)科學(xué)課程的開(kāi)展需要豐富的資源和工具支撐，比如，要使學(xué)生養(yǎng)成觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師就需要提供給學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)所需的材料和工具。除此之外，根據(jù)具體教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容的不同，教師要提供相應(yīng)的輔助教學(xué)資源和工具來(lái)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，以此促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的深度探究。除了教室和實(shí)驗(yàn)室，博物館、田野、校園、公園、科技館等都可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。

三、基于 AR 的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

本研究借鑒大衛(wèi)·庫(kù)伯（David Kolb）的“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論體系，作為活動(dòng)框架建構(gòu)的依據(jù)。該體驗(yàn)式學(xué)習(xí)循環(huán)圈包含：（1）具體體驗(yàn)，即完全投入的“實(shí)際體驗(yàn)”，獲得感受；（2）反思觀察，即體驗(yàn)活動(dòng)中的“觀察反思”，在進(jìn)一步體驗(yàn)的過(guò)程中感受、探索、觀察、思考；（3）抽象概念，即經(jīng)過(guò)觀察反思形成抽象概念，整理回顧，概括總結(jié)；（4）實(shí)踐應(yīng)用，即新概念的實(shí)踐與應(yīng)用，通過(guò)具體實(shí)踐或應(yīng)用修正知識(shí)理論或概念體系[8]。

通過(guò)分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，可以看出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境、拓展學(xué)習(xí)資源、豐富學(xué)習(xí)工具等諸多方面具有輔助作用。有研究團(tuán)隊(duì)提出的第三代活動(dòng)理論指出，完整的活動(dòng)系統(tǒng)包括主體、客體和共同體3 個(gè)核心元素，以及中介工具、規(guī)則和分工3 個(gè)次要元素[9]。應(yīng)用于本研究中，學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)內(nèi)容將成為第一層設(shè)計(jì)要素，學(xué)習(xí)資源和工具、學(xué)習(xí)規(guī)則、學(xué)習(xí)小組、活動(dòng)任務(wù)將成為對(duì)學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)內(nèi)容分析后的第二層設(shè)計(jì)要素，也即進(jìn)入活動(dòng)設(shè)計(jì)的部分，其設(shè)計(jì)包括：確定學(xué)習(xí)資源、準(zhǔn)備學(xué)習(xí)工具、制定學(xué)習(xí)規(guī)則、成立學(xué)習(xí)小組、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)?；顒?dòng)實(shí)施部分，首先，進(jìn)行情境的創(chuàng)設(shè)，依據(jù)“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈模型”，融入體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理念，借助AR 技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，增強(qiáng)體驗(yàn)；其次，提供AR 支持的學(xué)習(xí)資源、AR 支持的互動(dòng)場(chǎng)景和AR 支持的協(xié)助練習(xí)活動(dòng)。

依據(jù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)，研究體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)包括前期設(shè)計(jì)、活動(dòng)設(shè)計(jì)、活動(dòng)實(shí)施3 個(gè)階段，以下將對(duì)3 個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）前期設(shè)計(jì)

1.學(xué)習(xí)者特征分析

學(xué)習(xí)者特征分析旨在了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備情況和學(xué)習(xí)風(fēng)格，為學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)階段的制定教學(xué)策略、選擇學(xué)習(xí)資源和工具、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)和子活動(dòng)等環(huán)節(jié)提供依據(jù)[10]。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備情況包括了解學(xué)習(xí)者的個(gè)體認(rèn)知水平，分析學(xué)習(xí)者目前的知識(shí)結(jié)構(gòu)，考察他們對(duì)于技術(shù)的接受度，以及在工具使用方面的態(tài)度和能力，針對(duì)學(xué)習(xí)者對(duì)于技術(shù)和工具的接受度和使用能力，合理使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展。學(xué)習(xí)風(fēng)格是后期建立學(xué)習(xí)共同體、選擇資源類型、確定教學(xué)方法、選擇教學(xué)工具以及確定活動(dòng)形式的重要依據(jù)。除此以外，還要分析學(xué)習(xí)者的生理、心理和行為特征。

六年級(jí)的學(xué)生處于從童年期向青春期過(guò)渡的重要階段，經(jīng)過(guò)小學(xué)前段時(shí)間的積累，具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備與經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)教師的引導(dǎo)，可以將課堂上的知識(shí)內(nèi)容與已學(xué)內(nèi)容和生活經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行思考。同時(shí)，這個(gè)階段的兒童的有意注意逐漸發(fā)展，注意時(shí)間和同一時(shí)間內(nèi)注意的事物數(shù)量有所增加，隨著主體經(jīng)驗(yàn)的增加，慢慢開(kāi)始理解記憶，開(kāi)始向抽象思維邏輯發(fā)展，適合引導(dǎo)與培養(yǎng)高階思維能力。

2.學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)是在一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)后，學(xué)習(xí)者在知識(shí)內(nèi)容、動(dòng)作技能、行為表現(xiàn)、態(tài)度或心理等方面產(chǎn)生的變化?；顒?dòng)理論認(rèn)為一切學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施皆是由學(xué)習(xí)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的，基于此，在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，一切活動(dòng)要素的設(shè)計(jì)與實(shí)施都要以學(xué)習(xí)目標(biāo)為中心展開(kāi)。

本研究中，學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定主要依據(jù)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》中提出的科學(xué)知識(shí)目標(biāo)、科學(xué)探究目標(biāo)、科學(xué)態(tài)度目標(biāo)及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)4 個(gè)方面確定。

3.學(xué)習(xí)內(nèi)容

學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇很大程度上決定了學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)是否合理以及整個(gè)教學(xué)過(guò)程發(fā)展的方向，不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容適用不同的學(xué)習(xí)活動(dòng)。只有用合適的形式將適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容傳授給學(xué)習(xí)者，才能收獲好的教學(xué)效果。在學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇與分析的過(guò)程中，教師需要對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深度、廣度及各內(nèi)容之間的聯(lián)系進(jìn)行深入理解。

本研究案例所選教學(xué)內(nèi)容為小學(xué)六年級(jí)上冊(cè)科學(xué)課?？茖W(xué)課作為一門以探究性為主的課程，需要豐富的資源和工具支撐，以創(chuàng)設(shè)呈現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。六年級(jí)科學(xué)上冊(cè)的內(nèi)容并不是所有的都適合開(kāi)展基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)，所以本研究選取了部分內(nèi)容開(kāi)展活動(dòng)，如“我們的地球模型”“不簡(jiǎn)單的杠桿”“電和磁”等。

（二）活動(dòng)設(shè)計(jì)

1.學(xué)習(xí)資源

學(xué)習(xí)資源用以支撐學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)之一是通過(guò) 3D 數(shù)字資源、多重信息混合、真實(shí)與虛擬結(jié)合3 個(gè)角度豐富了學(xué)習(xí)資源，充實(shí)了課堂上的信息化資源。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容確定學(xué)習(xí)資源。如在設(shè)計(jì)“我們的地球模型”這門課程的學(xué)習(xí)資源時(shí)，考慮到學(xué)習(xí)者對(duì)地球的已有認(rèn)知需要更加形象化和具體化，教師準(zhǔn)備了地球結(jié)構(gòu)的相關(guān)3D 影像或圖片作為演示的材料，以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)工具作為資源呈現(xiàn)的輔助工具，為學(xué)生展示三維動(dòng)態(tài)的地球結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)展示地球的內(nèi)部構(gòu)造及形態(tài)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)地球結(jié)構(gòu)的深層認(rèn)識(shí)。

2.學(xué)習(xí)工具

學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)資源一樣，支撐學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展。學(xué)習(xí)工具的選擇，依據(jù)學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)任務(wù)的要求?；?AR 的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中，用到的學(xué)習(xí)工具有AR 設(shè)備和平板電腦及具體學(xué)習(xí)內(nèi)容所需的其他工具。如在“我們的地球模型”中用到的AR 設(shè)備是“智能地球儀”。該地球儀在普通地球儀的基礎(chǔ)上，增加了AI 智能語(yǔ)音和AR 功能，呈現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的同時(shí)，還可以進(jìn)行互動(dòng)。除此之外，用到的工具還有彩色橡皮泥、美工刀、直尺等，用來(lái)幫助學(xué)生制作地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型。

3.學(xué)習(xí)規(guī)則

在基于AR 的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，制定規(guī)則時(shí)要考慮AR設(shè)備在學(xué)習(xí)群體中的分配使用及學(xué)習(xí)者對(duì)其使用的合理性與有序性，保障小組活動(dòng)中每位成員都能有機(jī)會(huì)使用AR 設(shè)備和其他技術(shù)設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，通過(guò)制定相關(guān)的規(guī)則來(lái)避免AR 技術(shù)的參與造成課堂活動(dòng)秩序混亂問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)技術(shù)很好地輔助教學(xué)的效果。比如，學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)聲音洪亮，勇敢表達(dá)自己的見(jiàn)解；小組學(xué)習(xí)時(shí)，積極參與討論，每一位成員都要發(fā)表自己的見(jiàn)解；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟操作，注意安全；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，保持桌面清潔。

4.學(xué)習(xí)小組

形成學(xué)習(xí)共同體時(shí)，應(yīng)考慮學(xué)習(xí)者對(duì)技術(shù)或設(shè)備的使用能力，確保每個(gè)小組都有技術(shù)接受水平較高的學(xué)生，以促進(jìn)小組內(nèi)活動(dòng)任務(wù)的順利實(shí)施。在課堂中，學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)伙伴及教師共同構(gòu)成的學(xué)習(xí)群體可稱為學(xué)習(xí)共同體，他們協(xié)作完成學(xué)習(xí)活動(dòng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，最終使學(xué)習(xí)共同體中的每一位成員都得到成長(zhǎng)。開(kāi)展本研究的實(shí)驗(yàn)校共有15 臺(tái)平板電腦可供使用，實(shí)驗(yàn)班有40 名同學(xué)，其中男生19 名、女生21 名，分組要保證每組至少1 名男生和1 名女生，又不出現(xiàn)落單，所以將學(xué)生分成了13 個(gè)小組，其中，有1 個(gè)小組4 名同學(xué)，其他小組都是3 名同學(xué)。

5.活動(dòng)任務(wù)

活動(dòng)任務(wù)的設(shè)計(jì)要針對(duì)不同學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)容和目標(biāo)，教師要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，并組織形成不同的學(xué)習(xí)共同體。在基于AR 的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過(guò)豐富的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)情境，給予學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)內(nèi)容更加直觀具體的感受與體驗(yàn)，而且通過(guò)AR 技術(shù)加強(qiáng)了不同知識(shí)之間的聯(lián)系，輔助意義建構(gòu)型學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)。另外，AR 技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)知識(shí)應(yīng)用的仿真環(huán)境，使學(xué)習(xí)者沉浸在活動(dòng)任務(wù)體驗(yàn)中，輔助能力生成型活動(dòng)任務(wù)的設(shè)計(jì)。例如，在“我們的地球模型”教學(xué)中，針對(duì)了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)了3 個(gè)活動(dòng)：真實(shí)場(chǎng)景再現(xiàn)，類比觀察；小組探究，總結(jié)歸納；動(dòng)手操作，制作地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型。

（三）活動(dòng)實(shí)施

1.情境創(chuàng)設(shè)

AR 技術(shù)創(chuàng)建的虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)情境，是服務(wù)教學(xué)內(nèi)容而創(chuàng)建的，在設(shè)計(jì)時(shí)要以學(xué)習(xí)需求為導(dǎo)向，與教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性。因此，AR 技術(shù)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境的方法與仿真度非常重要，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能較好地滿足該需求[11]。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)者營(yíng)造的虛實(shí)融合的體驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，突破了場(chǎng)地限制，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂中缺乏真實(shí)學(xué)習(xí)場(chǎng)景的不足，有利于小學(xué)生在多維學(xué)習(xí)空間中認(rèn)識(shí)問(wèn)題和探索任務(wù)。在“我們的地球模型”教學(xué)中，教師通過(guò)“智能地球儀”這一增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)三維動(dòng)態(tài)的地球結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)情境，動(dòng)態(tài)展示地球的內(nèi)部構(gòu)造及形態(tài)，展示地震、火山爆發(fā)、板塊漂移等三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，拓展學(xué)習(xí)者的知識(shí)面，加深學(xué)生對(duì)地球結(jié)構(gòu)的理解。通過(guò)這種與教學(xué)主題相關(guān)的環(huán)境和學(xué)習(xí)者可以體驗(yàn)感受的情境，使學(xué)習(xí)者沉浸到課堂中，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。

2.實(shí)踐應(yīng)用

首先，根據(jù)分好的學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組一臺(tái)平板電腦掃描AR 地球儀，依據(jù)教師指導(dǎo)和平板電腦上的文字提示，縮放、翻轉(zhuǎn)地球模型，觀察地球內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形態(tài)及具體結(jié)構(gòu)特征，熟悉各個(gè)部分的功能及組成成分。其次，教師組織學(xué)生以小組為單位捏造地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，加深理解。再次，小組之間互相展示本小組制作的地球結(jié)構(gòu)模型，并分享制作過(guò)程中的奇聞趣事。

3.互動(dòng)內(nèi)化

學(xué)習(xí)者通過(guò)分析問(wèn)題、歸納反思的環(huán)節(jié)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行抽象概括。抽象概括的過(guò)程是學(xué)習(xí)者知識(shí)建構(gòu)并內(nèi)化的過(guò)程，教師需要在此階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，或建立學(xué)習(xí)小組協(xié)助反思，通過(guò)師生或生生合作，幫助學(xué)習(xí)者總結(jié)領(lǐng)悟、體驗(yàn)內(nèi)化。學(xué)習(xí)地球的結(jié)構(gòu)模型時(shí)，教師先讓小組完成地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型的制作，然后小組之間互動(dòng)討論，分享模型數(shù)據(jù)，以及模型制作過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題和解決辦法，在互動(dòng)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化。學(xué)習(xí)者也可通過(guò)完成測(cè)試題、作品、實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，并與其他學(xué)習(xí)者分享，鞏固內(nèi)化知識(shí)。在此階段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以促進(jìn)小組成員之間互動(dòng)學(xué)習(xí)，成為小組合作完成任務(wù)的工具。

4.反思觀察

反思是學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可以幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，更好地掌握學(xué)習(xí)方法和經(jīng)驗(yàn)。體驗(yàn)學(xué)習(xí)完成后，開(kāi)展學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，通過(guò)一系列的測(cè)試題、問(wèn)答、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)來(lái)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容的掌握和理解情況，教師根據(jù)測(cè)試情況及時(shí)給予學(xué)生反饋。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件會(huì)提供相應(yīng)的配套練習(xí)題幫助學(xué)習(xí)者檢驗(yàn)學(xué)習(xí)情況，學(xué)生還可以借助平板電腦在相應(yīng)的APP 中繪制地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面圖。

四、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施與效果分析

（一）實(shí)驗(yàn)對(duì)象

為檢驗(yàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)支持的小學(xué)科學(xué)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)的學(xué)習(xí)效果，筆者以某學(xué)校六年級(jí)2 個(gè)班的學(xué)生為研究對(duì)象開(kāi)展準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究：（1）班作為實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)；（2）班作為對(duì)照班開(kāi)展基于多媒體的學(xué)習(xí)活動(dòng)。2 個(gè)班均有40 人，實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)比如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)習(xí)情況對(duì)比

（二）實(shí)驗(yàn)工具

本研究采用問(wèn)卷調(diào)查、課堂觀察、訪談等3 種方式收集學(xué)生數(shù)據(jù)。調(diào)查問(wèn)卷包括“學(xué)習(xí)效果”和“學(xué)習(xí)興趣”2 個(gè)層面。學(xué)習(xí)效果問(wèn)卷的題目設(shè)置參考了小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的4 個(gè)目標(biāo)。學(xué)習(xí)興趣問(wèn)卷采用了PISA 科學(xué)測(cè)試（2006）中關(guān)于“學(xué)生是否對(duì)科學(xué)感興趣”部分的題目，并結(jié)合研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。課堂觀察量表主要是對(duì)學(xué)生的科學(xué)好奇心進(jìn)行觀察，將好奇心分為探究?jī)A向、新穎偏好、操控傾向以及專注程度4個(gè)維度。采取5 級(jí)評(píng)分制，即分為優(yōu)秀、良好、中等、尚可、差5 個(gè)等級(jí)，分別記作5、4、3、2、1 分。

（三）問(wèn)卷信效度分析

兩類問(wèn)卷各發(fā)放40 份，收回有效問(wèn)卷各40 份，問(wèn)卷有效率100%。為了確保問(wèn)卷的可靠性，采用α可靠性系數(shù)對(duì)問(wèn)卷的信度進(jìn)行分析，分別測(cè)得α系數(shù)為0.842和0.819，均處于 0.80 以上，說(shuō)明問(wèn)卷的信度良好。

采用KMO值檢驗(yàn)問(wèn)卷的信度，分別測(cè)得KMO值為0.815 和0.891，均大于0.7，說(shuō)明可以進(jìn)行探索性因子分析。通過(guò)Bartletts 球形檢驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，p=0.000＜0.001，進(jìn)一步說(shuō)明適合做因子分析。

可見(jiàn)，問(wèn)卷的內(nèi)在信度和效度都是理想的，可以用于研究測(cè)量分析。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本次教學(xué)實(shí)踐共開(kāi)展一學(xué)期，旨在探索基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)是否可以提升學(xué)生對(duì)科學(xué)課程的興趣，以及對(duì)科學(xué)知識(shí)的求知欲和好奇心，并檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)分析。

1.學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)分析

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)效果比對(duì)照班要好。如表2 所示（見(jiàn)下頁(yè)），實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班在4 個(gè)目標(biāo)維度上均呈現(xiàn)顯著性差異（p=0.000＜0.05）。科學(xué)知識(shí)方面，經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué)，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)能促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)知識(shí)的了解與掌握，學(xué)生對(duì)地球的面貌及運(yùn)動(dòng)、能量及能量的不同形式、技術(shù)及技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的作用都有了較深入的認(rèn)識(shí)。科學(xué)探究方面，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，掌握了科學(xué)探究方法，發(fā)展了學(xué)習(xí)能力、探究能力、創(chuàng)新能力等?？茖W(xué)態(tài)度方面，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生具有了猜想、推理科學(xué)現(xiàn)象的意識(shí)，樂(lè)于參加科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并具有發(fā)表自己觀點(diǎn)、與他人交流討論的意識(shí)?？茖W(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境方面，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)在日常生活中的運(yùn)用、對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用有了初步了解。與授課教師訪談交流時(shí)，教師也認(rèn)為實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在課后練習(xí)題的正確率和科學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄單的完成情況都比對(duì)照班好，對(duì)科學(xué)知識(shí)的整體掌握情況更好。

2.學(xué)習(xí)興趣數(shù)據(jù)分析

在學(xué)習(xí)興趣問(wèn)卷中，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在4 個(gè)維度上的后測(cè)數(shù)據(jù)均值均高于前測(cè)數(shù)據(jù)，“對(duì)科學(xué)科目的興趣”維度，教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)科學(xué)科目的興趣明顯提升，非常滿意和比較滿意的人數(shù)占比從18.51%上升到77.77%；“學(xué)好科學(xué)的重要性”維度，變化不是很大，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為學(xué)好科學(xué)非常重要，運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的人數(shù)從18.52%升到33.33%，非常不認(rèn)同學(xué)好科學(xué)重要的人數(shù)和不認(rèn)同學(xué)好科學(xué)重要的人數(shù)有所下降；“因?yàn)橛杏枚鴮W(xué)習(xí)科學(xué)的動(dòng)機(jī)”維度，認(rèn)為學(xué)習(xí)科學(xué)對(duì)未來(lái)非常有用，未來(lái)追求科學(xué)事業(yè)的人數(shù)從7.41%升到了25.93%，具有學(xué)好科學(xué)的一般動(dòng)機(jī)，比較認(rèn)同學(xué)習(xí)科學(xué)對(duì)未來(lái)有用的人數(shù)從18.52%升到了44.44%；“科學(xué)相關(guān)活動(dòng)”維度，非常積極參加各種科學(xué)主題活動(dòng)、科技社團(tuán)、閱讀科學(xué)書籍或節(jié)目的人數(shù)從3.85%升到了25.93%，比較積極地參加各種科學(xué)主題活動(dòng)的人數(shù)從15.38%升到了37.04%。通過(guò)課堂觀察，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在課堂上的積極性和探索性逐步提高。通過(guò)與教師及實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生訪談也可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生更喜歡基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)，對(duì)科學(xué)課堂的學(xué)習(xí)興趣也有所改觀。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高，參與科學(xué)活動(dòng)的積極性也會(huì)顯著提高，并能在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中克服困難、主動(dòng)交流、大膽質(zhì)疑、追求創(chuàng)新。提高學(xué)習(xí)興趣是提升創(chuàng)新思維的關(guān)鍵一環(huán)，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)通過(guò)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性來(lái)提升學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.學(xué)習(xí)好奇心數(shù)據(jù)分析

本研究主要選取了具有代表性的3 節(jié)課堂觀察，分別是地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的“晝夜交替現(xiàn)象”、技術(shù)與工程領(lǐng)域的“斜面”和物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的“神奇的小電動(dòng)車”，具體觀察情況見(jiàn)如表3 所示（見(jiàn)下頁(yè)）。

表3 “學(xué)習(xí)好奇心”課堂觀察情況

通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心更強(qiáng)。在進(jìn)行了一單元的教學(xué)后，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生嘗試用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具，并與學(xué)習(xí)伙伴進(jìn)行交流。當(dāng)科學(xué)現(xiàn)象和自己預(yù)想的不一致時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出驚訝、疑惑，迫切想要去探究更多科學(xué)原理。進(jìn)行2 個(gè)單元的學(xué)習(xí)后，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生逐漸對(duì)科學(xué)現(xiàn)象提出合理的猜想，提出想要探究的問(wèn)題，開(kāi)始注意并觀察科學(xué)知識(shí)本身，能對(duì)課堂上的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的專注探究。經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué)，學(xué)生能積極主動(dòng)提出問(wèn)題并試圖解決。

（五）研究結(jié)論

通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)普遍受到了師生的肯定，這表明基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)框架是有效的，能夠支持小學(xué)科學(xué)課教師開(kāi)展有效的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施，提升科學(xué)課的教學(xué)效果。本研究得到如下結(jié)論：

第一，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)最適合宇宙科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的學(xué)習(xí)，更容易達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。在學(xué)習(xí)宇宙科學(xué)領(lǐng)域時(shí)，學(xué)生的積極性、學(xué)習(xí)興趣最高，探究的欲望最強(qiáng)烈，學(xué)習(xí)效果也最好。

第二，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行體驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，可以促進(jìn)小學(xué)生在科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的能力（如團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、表達(dá)反思能力）發(fā)展，激發(fā)小學(xué)生的科學(xué)探究欲望，豐富他們?cè)诙喔泄偕系膶W(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升他們的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而發(fā)展他們的創(chuàng)新思維。

第三，本研究所構(gòu)建的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)框架以及對(duì)評(píng)價(jià)工具的設(shè)計(jì)，有助于小學(xué)科學(xué)教師參照設(shè)計(jì)基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)技術(shù)支持的小學(xué)教學(xué)活動(dòng)的有效開(kāi)展，增加技術(shù)應(yīng)用教學(xué)的案例，發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)在小學(xué)教育階段應(yīng)用的新機(jī)遇。

五、結(jié)語(yǔ)

在“教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型”背景下，需要探尋更多技術(shù)與教育融合應(yīng)用的新型教育實(shí)踐活動(dòng)，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以互聯(lián)海量的多維信息的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展融合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的游戲化學(xué)習(xí)，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。本研究將“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”這一新興數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中，挖掘增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用“潛力”，充實(shí)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的實(shí)例，為小學(xué)科學(xué)教師開(kāi)展AR 技術(shù)支持的教學(xué)活動(dòng)提供了參考和借鑒。