關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；學(xué)習(xí)成果；產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)；準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究；教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

引言

在科技進(jìn)步和現(xiàn)代教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，現(xiàn)代教育技術(shù)已實(shí)現(xiàn)顯著發(fā)展，其快速融入教學(xué)過程成為不可避免的趨勢，教師正在面臨著如何有效整合現(xiàn)代教育技術(shù)以優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，教師可通過引入新興技術(shù)如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和人工智能等，來提升課堂教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)知識(shí)的傳授與學(xué)生的理解掌握。相關(guān)研究表明，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)在教學(xué)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力與應(yīng)用前景[1]。然而，在教育實(shí)踐中，尤其是在設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域，關(guān)于AR 技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)研究仍相對匱乏。針對這一研究缺口，本研究旨在探討增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程中的應(yīng)用，并通過實(shí)證研究分析其教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的效果。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的介紹

（一）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的概念

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種被廣泛認(rèn)為具有教學(xué)應(yīng)用潛力的技術(shù)，其發(fā)展備受關(guān)注。術(shù)語“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”（Augmented Reality）最初由波音公司的研究員托馬斯·考德爾（Thomas Caudell）于1992 年提出，主要指在三維空間或現(xiàn)實(shí)的物理世界上疊加一層由計(jì)算機(jī)生成的輔助信息的技術(shù)[2]。波音公司率先在裝配工的頭部安裝頭戴式顯示器，以輔助員工在機(jī)械裝配工作中更準(zhǔn)確、更安全地完成建造和組裝任務(wù)（如圖1 所示）。隨著技術(shù)的進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已從航空、軍事領(lǐng)域擴(kuò)展至醫(yī)療、教育、娛樂、文化、產(chǎn)品、旅游等多個(gè)領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論基礎(chǔ)主要包括兩個(gè)核心概念，第一個(gè)概念是由多倫多大學(xué)教授Milgram 于1994 年提出的現(xiàn)實(shí)- 虛擬連接的理論（如圖2 所示），該理論將現(xiàn)實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境之間的連接劃分為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和增強(qiáng)虛擬（AV）兩個(gè)層面。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)接近現(xiàn)實(shí)世界，而增強(qiáng)虛擬則更接近虛擬環(huán)境[3]。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用戶完全沉浸在一個(gè)完全虛擬的環(huán)境中，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)則是虛擬與現(xiàn)實(shí)的混合體，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的延伸。

第二個(gè)概念是由Azuma 在1997 年提出的將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)定義為一個(gè)滿足3 個(gè)基本特征的系統(tǒng)：1. 真實(shí)和虛擬世界的融合；2. 實(shí)時(shí)交互；3. 虛擬和真實(shí)物體在3D 空間中的精確注冊[4]。該理論強(qiáng)調(diào)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵組成部分是由虛擬融合技術(shù)、系統(tǒng)顯示技術(shù)與用戶交互技術(shù)和跟蹤定位技術(shù)組成。

綜合來看，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心在于在真實(shí)世界環(huán)境中疊加虛擬元素，如三維模型、動(dòng)畫、視頻、圖片、聲音和文本等。這些虛擬元素的添加使得用戶能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境背景下通過AR 設(shè)備觀看到虛擬生成的模型，并通過點(diǎn)擊、觸摸等操作與虛擬模型進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，從而極大地增強(qiáng)了感官體驗(yàn)。

（二）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的分類

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要借助相關(guān)設(shè)備將計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境與用戶周圍的現(xiàn)實(shí)環(huán)境相結(jié)合。這些設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、可穿戴式AR 眼鏡、平板電腦和智能手機(jī)等。為了更深入地理解當(dāng)前AR 應(yīng)用的分類，本研究結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究成果，將AR 應(yīng)用基本劃分為基于圖像的AR 和基于位置的AR 兩大類。

1. 基于圖像的AR

基于圖像的AR 主要依賴于對現(xiàn)實(shí)場景中圖像特征的識(shí)別，以確定設(shè)備的位置與姿態(tài)。這種注冊方法主要分為兩類：基于人工標(biāo)記物的方法和基于自然圖像特征的方法。人工標(biāo)記物是指人為設(shè)計(jì)的圖像標(biāo)志，如二維碼、棋盤格或特定圖像，用于跟蹤設(shè)備的位置[5]。在Sevda Küük 的研究中，學(xué)習(xí)解剖學(xué)的學(xué)生通過手機(jī)攝像頭掃描書本上的人工標(biāo)記（如圖3 所示），手機(jī)屏幕上會(huì)自動(dòng)生成虛擬模型作為學(xué)習(xí)材料，這種方式是目前應(yīng)用較為廣泛的基于人工標(biāo)記物的AR 技術(shù)。自然特征則是指現(xiàn)實(shí)環(huán)境中存在的物體，而非人為創(chuàng)造的圖像標(biāo)志。例如建筑、風(fēng)景、生活用品等都可以作為自然特征。例如，“神奇AR”是一款基于AR 技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用程序，支持用戶根據(jù)自然特征進(jìn)行識(shí)別和定位，旨在為用戶提供獨(dú)特的AR 感官體驗(yàn)（如圖4 所示）。

2. 基于位置的AR

基于位置的AR 也稱為無標(biāo)記的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，是一種利用GPS、Wi-Fi、蜂窩數(shù)據(jù)或其他定位技術(shù)以高精度識(shí)別用戶的具體位置，并根據(jù)位置在現(xiàn)實(shí)世界中疊加虛擬內(nèi)容的技術(shù)。當(dāng)前，基于位置的AR廣泛應(yīng)用于游戲和教育產(chǎn)品之中。例如，Pokemon GO 是一款口袋妖怪系列的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)手機(jī)游戲（詳見圖5），該游戲于2016 年7 月在全球推出后，迅速成為當(dāng)時(shí)最成功的，基于位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)手機(jī)游戲。在教育領(lǐng)域，基于位置的AR 也被廣泛應(yīng)用于教育游戲的開發(fā)之中。例如，Chiang，Yang 和Hwang[6] 開發(fā)了一款基于位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育產(chǎn)品，學(xué)生根據(jù)AR 的指示前往不同的區(qū)域探索生物科學(xué)知識(shí)（如圖6 所示），這種基于位置的AR 教育產(chǎn)品給學(xué)生帶來了獨(dú)特的虛實(shí)感受和交互體驗(yàn)，并有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

在教育技術(shù)領(lǐng)域，隨著數(shù)字化進(jìn)程的加速，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正逐漸成為一種備受關(guān)注且功能多樣的教育工具[7]。盡管AR 技術(shù)在易用性、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)以及用戶技能要求等方面仍存在挑戰(zhàn)，但相關(guān)研究已表明，作為一種教學(xué)和學(xué)習(xí)輔助工具，AR 能夠有效提升教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效[8]。

國際上，對AR 技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究起步較早。例如，Ibanez 等人[9] 在高中電磁學(xué)課程中采用了AR 技術(shù)，通過前測和后測來評(píng)估學(xué)生對基本原理的理解程度，研究發(fā)現(xiàn)AR 技術(shù)能夠增強(qiáng)學(xué)生對知識(shí)的理解和問題解決能力；Sevda Küük 等人[10] 在解剖學(xué)課程中對比了使用AR 教學(xué)材料和傳統(tǒng)課本材料的學(xué)生，結(jié)果顯示使用AR 材料的學(xué)生在解剖學(xué)知識(shí)掌握上表現(xiàn)更佳，這主要得益于AR 技術(shù)能夠讓學(xué)生以多角度、近距離的方式觀察解剖器官模型，從而提高學(xué)習(xí)效率；Amaya Cote 等人[11] 開發(fā)了AR 應(yīng)用程序用于音樂教學(xué)，并將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)組，以探究AR 技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法在音樂課程上的差異。

在國內(nèi)，對AR 技術(shù)在教育領(lǐng)域的探索也在不斷增加。例如，張浩等人[12] 對幼兒園學(xué)生進(jìn)行了AR 應(yīng)用于美術(shù)教育活動(dòng)的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究；趙書建[13] 以高中物理《牛頓第三定律》課程為例，通過“訊飛幻境AR 智慧課桌”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，探討了AR 技術(shù)在高中物理教學(xué)中的潛在益處；李文欣[14] 提出了AR 教育游戲的設(shè)計(jì)策略，并以古詩詞學(xué)習(xí)為游戲目標(biāo)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。這些研究為AR 技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考。

綜上所述，越來越多的學(xué)者、教育專家和研究人員對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的作用產(chǎn)生了濃厚的研究興趣，并將其廣泛應(yīng)用于K-12教育以及高等教育。在設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正迅速發(fā)展，為教育帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。然而，關(guān)于AR 技術(shù)在設(shè)計(jì)教育中的應(yīng)用還缺乏廣泛的實(shí)證研究，其對學(xué)習(xí)成果的影響也值得進(jìn)一步深入探討。因此，本研究旨在將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)中，通過比較兩組學(xué)生在AR 整合課程環(huán)節(jié)和傳統(tǒng)教學(xué)法課程環(huán)節(jié)中學(xué)習(xí)成果的差異，為AR 技術(shù)融入設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域提供了一定的參考價(jià)值。

二、教學(xué)工具

在探討增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）教學(xué)工具在教育領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)兩種主要的AR 教學(xué)工具應(yīng)用路徑。第一種路徑涉及運(yùn)用專業(yè)的Unity 3D 軟件開發(fā)環(huán)境，結(jié)合Vuforia SDK 和EasyAR SDK 等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)工具包（SDKs），以實(shí)現(xiàn)教育增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Ed-AR）產(chǎn)品的定制化開發(fā)。第二種路徑則側(cè)重于采納市場較為成熟的Ed-AR產(chǎn)品來促進(jìn)教學(xué)互動(dòng)，如“AR 涂涂樂Ⅱ”“物理實(shí)驗(yàn)室AR”以及“AR在線制作平臺(tái)”等。

本研究采納了KIVICUBE AR 這一在線制作平臺(tái)作為教學(xué)干預(yù)工具。KIVICUBE AR，由中國MIZHI 科技公司研發(fā)，目前提供限時(shí)免費(fèi)服務(wù)，該平臺(tái)利用基于標(biāo)記的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，允許教育工作者和學(xué)生利用多種媒介素材，包括文本、圖像、視頻、動(dòng)畫和三維模型來創(chuàng)作AR 教學(xué)資源。選擇AR 在線制作平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的決策，基于以下3 個(gè)考量因素：首先，采用市場驗(yàn)證的Ed-AR 產(chǎn)品能夠有效減輕教師的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施壓力，即減輕了教師的教學(xué)準(zhǔn)備工作量；其次，AR 在線制作平臺(tái)提供的直觀用戶界面和無需編程技能的可視化編輯功能，使得教師和學(xué)生能夠便捷地通過3個(gè)階段性流程（詳見附圖7）快速構(gòu)建互動(dòng)式的AR 學(xué)習(xí)環(huán)境；最后，通過參與AR 作品的創(chuàng)作過程，學(xué)生不僅能夠掌握增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理論與實(shí)踐知識(shí)，而且能夠促進(jìn)其高階思維能力的發(fā)展，這與產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)和對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求相符合。

三、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)已被廣泛應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計(jì)之中，盡管這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在教育領(lǐng)域顯示出潛在的能力，但是在實(shí)際的教學(xué)過程中，仍然缺少設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域的相關(guān)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)方案。因此，本研究把增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)融入了教學(xué)活動(dòng)中，以Y 大學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程為例，通過整合教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)策略，探討增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果影響，在本課程教學(xué)過程中，筆者把學(xué)生分為對照組（班）和實(shí)驗(yàn)組（班），并設(shè)計(jì)了6 個(gè)教學(xué)部分，具體如下：在本研究中，教學(xué)設(shè)計(jì)的初始階段為前測。在課程正式展開之前，教師將對實(shí)驗(yàn)組與對照組的學(xué)生實(shí)施一項(xiàng)能力測試，旨在驗(yàn)證兩組學(xué)生在知識(shí)水平上是否維持相對均衡。該測試內(nèi)容嚴(yán)格遵循教學(xué)大綱的規(guī)定，要求每位學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)針對產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的主題性快題方案。測試完成后，教師將依據(jù)Y 大學(xué)《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分與綜合評(píng)估。

在教學(xué)設(shè)計(jì)的第2 部分，將探討學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)過程。在此研究中，筆者設(shè)立了對照組與實(shí)驗(yàn)組，兩組學(xué)生將分別采用不同的教學(xué)策略來學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程和創(chuàng)新思維等核心知識(shí)。

具體而言，對照組將采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)；而實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生則將通過手機(jī)掃描增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)材料來完成課程學(xué)習(xí)。研究表明，AR 教學(xué)材料的應(yīng)用有望提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

第3 階段為核心的教學(xué)內(nèi)容，即產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，其構(gòu)成了本研究準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)干預(yù)的核心環(huán)節(jié)。此階段旨在培育學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力，并引導(dǎo)他們深入思考設(shè)計(jì)對用戶及社會(huì)可能產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用之間的緊密聯(lián)系，并凸顯了當(dāng)前教學(xué)活動(dòng)與未來學(xué)習(xí)路徑的相關(guān)性。整個(gè)設(shè)計(jì)過程包含6 個(gè)連續(xù)的步驟，其中實(shí)驗(yàn)組與對照組在前4 個(gè)步驟中保持一致。然而，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生需獨(dú)立完成步驟五和六的內(nèi)容（具體步驟詳見表1）。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)施階段，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生獨(dú)立完成的步驟主要?jiǎng)澐譃橐韵? 個(gè)部分內(nèi)容：1.AR 在線制作平臺(tái)的登錄界面注冊與介紹；2. 用戶界面的學(xué)習(xí)與管理；3. 操作界面的設(shè)置與操作；4. 以及作品的發(fā)布與后期管理。

首先，登錄界面注冊與介紹環(huán)節(jié)（詳見圖8），AR 在線制作平臺(tái)的登錄界面主要提供賬戶注冊、產(chǎn)品信息、用戶案例、教程和資源等模塊，旨在輔助新用戶的學(xué)習(xí)和選擇過程。目前，該平臺(tái)面向用戶免費(fèi)開放在線注冊功能。

其次，用戶界面的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（詳見圖9），用戶界面由兩部分構(gòu)成：左側(cè)為用戶基本信息區(qū)域，右側(cè)為AR 作品創(chuàng)作區(qū)域。在創(chuàng)作區(qū)域，平臺(tái)向用戶提供了6 種AR 作品的創(chuàng)作方法，用戶可選擇任一方式以完成AR 作品的創(chuàng)作。在本研究中，教師指導(dǎo)學(xué)生采用“圖像AR”方法進(jìn)行作品創(chuàng)作，創(chuàng)作完成后，學(xué)生可通過用戶界面管理器對作品進(jìn)行編輯和管理。

再次，操作界面的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（詳見圖10），學(xué)生可通過操作界面訪問多種功能。例如，左側(cè)區(qū)域允許用戶上傳包括模型、視頻、動(dòng)畫和音樂在內(nèi)的設(shè)計(jì)素材；中間區(qū)域提供模型外觀、顏色和燈光效果的修改功能，以支持個(gè)性化AR 作品的創(chuàng)作；右側(cè)區(qū)域則用于素材的數(shù)據(jù)編輯，確保AR 作品的順利完成。

最后，發(fā)布界面的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)（詳見圖11），學(xué)生完成AR 作品制作后，需按照要求進(jìn)行作品的發(fā)布測試。AR 在線制作平臺(tái)為用戶提供了兩種作品發(fā)布方式，用戶可自由選擇其一進(jìn)行發(fā)布和展示。發(fā)布后，作品可通過用戶管理器進(jìn)行后續(xù)的編輯和重新發(fā)布，從而為作品的持續(xù)優(yōu)化提供了可能。

第4 部分為設(shè)計(jì)成果的展示階段。在此階段，對照組學(xué)生將通過圖像、文字和視頻等傳統(tǒng)媒介來展示其作品，而實(shí)驗(yàn)組學(xué)生則需通過WeChat 或Web 平臺(tái)發(fā)布其AR 作品。這種差異化的成果展示方式旨在檢驗(yàn)兩種教學(xué)形式的效果差異，并為作品的評(píng)估與優(yōu)化提供依據(jù)。

第5 部分涉及評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制。本課程的考核體系根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與形式的多樣性，對不同的評(píng)價(jià)對象進(jìn)行綜合考評(píng)。課程評(píng)價(jià)分為理論部分、實(shí)踐操作和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐3 個(gè)維度，采用學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)的多元化評(píng)價(jià)方法。這種綜合評(píng)價(jià)機(jī)制確保了學(xué)生能夠接收到真實(shí)而全面的反饋，有助于作品的進(jìn)一步完善，提升作品的完整度，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

第6 部分為后測階段。在課程結(jié)束后，教師將對兩組學(xué)生實(shí)施后測，測試內(nèi)容要求每位學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)主題性的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)方案。后測的考核重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)過程和結(jié)果的評(píng)估，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)遵循Y大學(xué)《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)大綱評(píng)價(jià)體系。

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（一）人口樣本與抽樣技術(shù)

1. 人口樣本量

在本研究中，采用了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的定量研究設(shè)計(jì)，旨在探究增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程中對學(xué)習(xí)成果的影響。為了滿足研究的需求，本研究采用目的性抽樣技術(shù)，從Y 大學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)二年級(jí)中選取了74 名學(xué)生，他們被分為兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行對比研究。具體而言，1 班共有36 名學(xué)生，被指定為對照組；2 班則有38 名學(xué)生，被指定為實(shí)驗(yàn)組。兩個(gè)班級(jí)在人數(shù)和性別比例上均相似（詳見表2）。

2. 抽樣技術(shù)

在教育學(xué)領(lǐng)域研究中，抽樣技術(shù)是研究方法體系中的核心組成部分，為研究者提供了從研究總體中高效且精確地選取樣本的手段。抽樣技術(shù)之所以重要，在于其能夠幫助研究者從特定的研究單元或要素中收集到相關(guān)數(shù)據(jù)，確保研究的可靠性和有效性。抽樣技術(shù)的目的在于揭示目標(biāo)人群中某一變量的分布與研究樣本中同一變量的分布之間的關(guān)系，從而對目標(biāo)人群的屬性進(jìn)行推斷。

目前，抽樣技術(shù)主要分為兩大類：概率抽樣和非概率抽樣。非概率抽樣技術(shù)在準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究中尤為適用，其中目的性抽樣是其中的一種。目的性抽樣允許研究者根據(jù)研究目的和具體問題有針對性地選擇研究對象，其操作靈活多樣，能夠適應(yīng)多種研究領(lǐng)域的需求。鑒于這些優(yōu)勢，本研究選擇了目的性抽樣技術(shù)來確保樣本的代表性和研究的科學(xué)性。

（二）數(shù)據(jù)分析

本研究的數(shù)據(jù)收集涉及前測與后測兩個(gè)階段。在前測與后測階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)作品的評(píng)價(jià)由3 位教師依據(jù)《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分與評(píng)估。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 分析軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)，以驗(yàn)證兩組結(jié)果的差異性。T 檢驗(yàn)是一種統(tǒng)計(jì)方法，用于比較兩組樣本平均值的差異，適用于本研究中實(shí)驗(yàn)組和對照組結(jié)果的分析。

通過將對照組和實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)作品前測結(jié)果進(jìn)行比較（詳見表3），可以發(fā)現(xiàn)，對照組在學(xué)科知識(shí)、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果的得分分別為46.0、51.6、54.0，而實(shí)驗(yàn)組的得分分別為42.2、50.4、52.4。兩組數(shù)據(jù)的T 檢驗(yàn)分析結(jié)果分別為0.138、0.312、0.145，且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上均無顯著意義（P ＞ 0.005）。這表明兩組學(xué)生在上述方面不存在顯著差異，從而證實(shí)了兩組學(xué)生在課程開始前具有相對一致的知識(shí)水平。

根據(jù)表4 中的兩組前測與后測差異描述性統(tǒng)計(jì)可以看出，對照組在學(xué)科知識(shí)、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果的提升均值分別為36.6、32.1、33.3，實(shí)驗(yàn)組提升均值分別為47.5、37.5、38.4 結(jié)果表明兩組學(xué)生不管使用何種教學(xué)活動(dòng)，在經(jīng)過系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)授課后，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績都有不同程度的提高。

采用獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)比較對照組和實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在后測中學(xué)習(xí)成績提升的差異。對照組的學(xué)科知識(shí)、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果成績分別為82.7、83.7、87.4，實(shí)驗(yàn)組的后測成績分別為91.7、87.9、90.8 分，平均差異為9.07、4.17、3.48，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有意義（P ＜ 0.005），表明實(shí)驗(yàn)組在提升學(xué)習(xí)成績效果方面優(yōu)于對照組（詳見表5）。

五、結(jié)果與討論

通過深入分析實(shí)驗(yàn)組和對照組的數(shù)據(jù)結(jié)果，本研究發(fā)現(xiàn)，在《產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)》課程中，采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入教學(xué)活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)組，相較于采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的對照組，學(xué)生在學(xué)習(xí)成果方面顯示出顯著的提高。這一發(fā)現(xiàn)與Sevda Küük 的研究結(jié)論相吻合。具體來看，這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：1. 學(xué)科知識(shí)掌握：通過AR 學(xué)習(xí)材料的形式，教師將產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)的學(xué)科知識(shí)導(dǎo)入教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)過程中體驗(yàn)到視、聽、說、觸等多感官學(xué)習(xí)體驗(yàn)，對于仿生、情感化、模塊化、游戲化等設(shè)計(jì)方法有了直觀的理解與掌握。2. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程：AR 技術(shù)為學(xué)生提供了一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)?zāi)Ｐ秃涂臻g的變化，相較于傳統(tǒng)課堂，這種技術(shù)應(yīng)用能夠增強(qiáng)學(xué)生對產(chǎn)品模型、尺寸、顏色和空間等方面的理解，從而提升了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。3. 設(shè)計(jì)結(jié)果豐富性：學(xué)生在AR 作品制作過程中添加模型、視頻、聲音、動(dòng)畫等設(shè)計(jì)元素，進(jìn)一步豐富了設(shè)計(jì)結(jié)果的內(nèi)容與形式?？偠灾瑢?shí)證研究結(jié)果表明，在教學(xué)中應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)比傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)更能積極有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，學(xué)生在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出了較高的熱情和信心，這表明AR 應(yīng)用在設(shè)計(jì)教學(xué)領(lǐng)域具有潛在優(yōu)勢。

此外，通過教學(xué)過程的觀察與交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在使用AR 在線制作平臺(tái)時(shí)，對于技術(shù)的易用性非常關(guān)注。因此，選擇易于操作的AR應(yīng)用對于教學(xué)效果會(huì)產(chǎn)生一定影響。在本研究中，教師指導(dǎo)下的學(xué)生能夠較快地掌握AR 在線制作平臺(tái)的操作流程，并創(chuàng)作出個(gè)人的AR 作品，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)熱情和使用意愿，但具體的使用意愿還需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。最后，利用AR 應(yīng)用結(jié)合創(chuàng)意知識(shí)、作品制作等內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步豐富產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，有效促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

結(jié)語

本文闡述了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。通過對AR 技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的潛在優(yōu)勢進(jìn)行分析，提出了將AR 技術(shù)融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)課堂教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的策略，旨在促進(jìn)學(xué)生在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專業(yè)能力發(fā)展，激發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)靈感，并提供豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在研究中構(gòu)建了AR 融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)教育的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架，并探討了AR 技術(shù)資源的應(yīng)用以及教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建立，為AR 技術(shù)在設(shè)計(jì)教學(xué)領(lǐng)域的推廣提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐案例。然而，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初期階段，面臨著優(yōu)質(zhì)教育資源稀缺、AR 定位精度不高、學(xué)習(xí)者差異等問題與挑戰(zhàn)[15]。在未來的研究中，可以考慮將AR 技術(shù)應(yīng)用到更廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，如建筑設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)和服裝設(shè)計(jì)等，并通過大規(guī)模的用戶調(diào)研來評(píng)估教學(xué)設(shè)計(jì)的合理性和有效性。此外，AR 技術(shù)的教學(xué)模式也可被推廣到遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域，以利用遠(yuǎn)程教育技術(shù)優(yōu)勢，讓更多學(xué)生體驗(yàn)到AR 教學(xué)的創(chuàng)新性。