基于增強現(xiàn)實技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計教學(xué)實證研究

摘? ? 要：增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）的延伸，構(gòu)建增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）輔助交互式教學(xué)模型，進(jìn)行基于AR技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計教學(xué)實證研究，通過學(xué)生學(xué)習(xí)策略調(diào)查問卷的測試研究，探討該模型的教學(xué)效果。研究結(jié)果表明：AR輔助交互式教學(xué)，得到了大部分學(xué)生的接受和認(rèn)可，學(xué)生認(rèn)為AR輔助交互式教學(xué)可以減少學(xué)習(xí)的焦慮，提高專注力，學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力、任務(wù)導(dǎo)向、協(xié)作能力有大幅提高，綜合能力有所提高。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù);交互;室內(nèi)設(shè)計;教學(xué);實證研究

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2019）08-0045-03

一、增強現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，增強現(xiàn)實技術(shù)（AR技術(shù)）在國外教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中在創(chuàng)建教學(xué)情境、模擬虛擬校園、模擬教學(xué)實驗等方面的研究。如哈佛大學(xué)教育研究院克里斯托弗·德迪（Christopher J.Dede）教授[1]，開發(fā)了“增強的現(xiàn)實”移動課程，創(chuàng)建了基于增強現(xiàn)實技術(shù)的情境式教學(xué);哥倫比亞大學(xué)開發(fā)的移動增強現(xiàn)實系統(tǒng)（Mobile Augmented Reality Systems，MARS，1996）通過增強現(xiàn)實技術(shù)建立虛擬校園[2]，以幫助用戶了解學(xué)校的歷史;Shelton 和Hedley采用增強現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行九大行星的教學(xué)實驗[3]，通過使用增強現(xiàn)實技術(shù)，幫助學(xué)生理解復(fù)雜的教學(xué)活動，并形成良好的互動。隨著移動手持設(shè)備的迅速發(fā)展，國外AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更趨于簡單化、便捷化的發(fā)展。

二、傳統(tǒng)的高校室內(nèi)設(shè)計教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的高校室內(nèi)設(shè)計教育領(lǐng)域中，以教師講授為主，以學(xué)生自學(xué)為輔，教師講課應(yīng)用PPT等演示軟件進(jìn)行理論講授，學(xué)生通過軟件CAD、3DMAX、PS等的訓(xùn)練，鍛煉空間尺度感覺能力、空間想象力。如設(shè)計系列課程，國內(nèi)高校的課程模式多數(shù)為任務(wù)驅(qū)導(dǎo)的教學(xué)模式：教師布置任務(wù)書—教師解析任務(wù)—學(xué)生查閱資料—課上電腦繪制—教師輔導(dǎo)—學(xué)生修改—再輔導(dǎo)—再修改—最終完成。在整個方案設(shè)計過程中，有經(jīng)驗的教師憑借多年的工作積累與審美經(jīng)驗，可以快速地根據(jù)場地制定一套設(shè)計方案，然后選擇不同風(fēng)格的家具模型，以更好地適應(yīng)場地空間。而學(xué)生設(shè)計前期需要較長的時間思考哪種方案更合適現(xiàn)有場地，然后反復(fù)地調(diào)動電腦中的各種模型放進(jìn)場地中，直至換到滿意的模型為止，這個過程浪費了學(xué)生大量的精力與時間，最終得到的結(jié)果往往不盡如人意。

三、AR輔助交互式教學(xué)的教學(xué)模型設(shè)計

“室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造”由于課程信息量大、內(nèi)容較晦澀，傳統(tǒng)的教學(xué)方法采用的是教師講解輔助PPT演示，而PPT演示的弊端是形式較單一，并且無法完全展開演示房屋構(gòu)造內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此這門課程更適合AR輔助交互式教學(xué)模型來開展教學(xué)實踐。該模型構(gòu)建如圖1，包括（1）課前提前構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)體系，展開必要的適合教學(xué)的AR標(biāo)志物的制作，以完成課前準(zhǔn)備工作。

（2）為激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機，需在每個模塊開始前，設(shè)置導(dǎo)讀問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，展開交互。（3）以教師講授為主，AR作為媒體輔助，輔助教師完成教學(xué)任務(wù)，實現(xiàn)交互。（4）展開學(xué)生的課堂參與討論環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生在課上應(yīng)用AR技術(shù)進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固交互效果。（5）通過學(xué)生作業(yè)的完成，交互學(xué)習(xí)完成固化。（6）實踐教學(xué)8周后展開調(diào)查問卷測試，進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)的評估、學(xué)習(xí)策略能力的檢測，以及收集學(xué)生對教學(xué)的反饋意見，以檢驗AR輔助交互式教學(xué)的教學(xué)效果。

四、AR輔助交互式教學(xué)的實證研究及分析

（一）研究方法

本研究主要采用問卷調(diào)查與訪談的研究方法。對象為建筑學(xué)院同年級的2個本科類A班（建筑學(xué)）81人、B班（環(huán)境設(shè)計）82人，共163人。專業(yè)為建筑學(xué)理科專業(yè)及環(huán)境設(shè)計文科專業(yè)，專業(yè)設(shè)置相對均衡。以“室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造”（2007版）第一、二、三單元為例，在2015—2016學(xué)年第2學(xué)期展開教學(xué)與調(diào)查問卷測試，教師根據(jù)各單元的主題設(shè)計教學(xué)項目，教學(xué)每周2個學(xué)時，歷時8周，8周后進(jìn)行調(diào)查問卷測試。研究采取定性分析結(jié)合定量數(shù)據(jù)的研究方法對研究結(jié)果進(jìn)行測評，定性數(shù)據(jù)主要來自AR輔助交互式教學(xué)8周后的調(diào)查問卷，量表采用Liken5點法計分，從“完全不符合”至“完全符合”依次計為“1—5”分，反向敘述題則反向計分[4]。量表將調(diào)查學(xué)生通過AR輔助交互式教學(xué)學(xué)習(xí)后，學(xué)習(xí)策略的能力是否提高，以及學(xué)生對AR輔助交互式教學(xué)的接受程度及滿意度。

問卷設(shè)計參照美國德克薩斯大學(xué)的溫斯坦教授等人（1987年）編制的，關(guān)于學(xué)習(xí)策略較為成熟的“學(xué)習(xí)和探究策略調(diào)查表”（LASSI）[5]，又根據(jù)室內(nèi)設(shè)計學(xué)生的專業(yè)特點，補充了創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和任務(wù)導(dǎo)向性三部分內(nèi)容，補充的選項設(shè)計參考了CUCEI量表。問卷的設(shè)計包括20個問題，詳見表1。

進(jìn)行調(diào)查問卷測試后，研究人員利用SPSS軟件對量表進(jìn)行了信度和效度檢驗，保留了其中的17個問題。修改后的問卷Cronbach Alpha信度分析的結(jié)果顯示各公因子的Alpha統(tǒng)計值均大于0.8，結(jié)果非常好;對內(nèi)容效度分析表明17個調(diào)查選項顯著水平小于0.05，與總分顯著相關(guān)，說明量表能準(zhǔn)確地反映學(xué)習(xí)者對AR輔助交互式教學(xué)的接受度，具有較高的內(nèi)容效度。

（二）實驗結(jié)果及分析

我們對修改后的量表使用SPSS 16.0進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果如表1所示。從表1看出，4個因子均值分別為4.06、4.09、4.21、4.18，均超過4，這表明AR輔助交互式教學(xué)得到了大部分學(xué)生的認(rèn)可，并且學(xué)生認(rèn)同自己在專業(yè)能力、合作學(xué)習(xí)能力、綜合能力方面都有所提高。下面將從調(diào)查問卷測試的四個維度分別進(jìn)行分析研究。

1.學(xué)生對AR輔助交互式教學(xué)的態(tài)度和看法。學(xué)生對AR輔助交互式教學(xué)的態(tài)度和看法這部分因子均值為4.13，這表明AR輔助交互式教學(xué)得到了大部分學(xué)習(xí)者的接受和認(rèn)可。教學(xué)實踐證明，AR輔助交互式教學(xué)不僅能實現(xiàn)“可望且可及”的演示效果，而且提供更多的交互式體驗，把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，進(jìn)行交互，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機（均值4.31），更能提供高沉浸性的虛擬場景，有效減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，減少學(xué)習(xí)的焦慮感（均值4.13），使學(xué)生更加專心地投入學(xué)習(xí)（均值3.92），從而獲得積極的教育教學(xué)意義（均值4.13）。

2.專業(yè)應(yīng)用能力。專業(yè)應(yīng)用能力這部分的因子均值為4.09，這說明通過AR輔助交互式教學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)同他們的信息加工能力有所提高，他們認(rèn)為對“室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造”課程的3個單元內(nèi)容的理解能力都有了很大的提高（均值分別為3.88、4.41、4.18），這也證明對比傳統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)計教學(xué)，AR輔助交互式教學(xué)所提供的虛實結(jié)合演示，不僅擴大了教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，更重要的是所演示的內(nèi)容更具針對性，使知識內(nèi)容的呈現(xiàn)與學(xué)生的所見所聞所感有機結(jié)合，從而加深學(xué)生的理解力，形成更為深刻的學(xué)習(xí)印象，可以達(dá)到較為理想的教學(xué)效果（考試策略：均值4.05）。

3.合作學(xué)習(xí)能力。合作學(xué)習(xí)能力這部分的因子均值為4.21，為四個因子維度的最高分，這說明通過AR輔助交互式教學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)同他們的創(chuàng)新能力（均值4.21）、任務(wù)導(dǎo)向（均值3.89）、協(xié)作能力（4.52）都有大幅提高。AR輔助交互式教學(xué)的特點正是不單依賴教師的活動，還需要學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生相互交流與協(xié)作才能保證課程順利進(jìn)行。AR技術(shù)的體驗式教學(xué)能創(chuàng)造多種多樣的教學(xué)形式，讓學(xué)習(xí)者共同協(xié)作，并在協(xié)作與交互中一起討論交流，進(jìn)行學(xué)習(xí)討論，從而鍛煉了學(xué)生的協(xié)作、溝通、交流能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]。

4.綜合能力。綜合能力的因子均值為4.18，這說明通過AR輔助交互式教學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)同他們的綜合能力有所提高。AR輔助交互式教學(xué)實踐證明，把學(xué)生作為主體，利用AR輔助進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生認(rèn)同他們的學(xué)習(xí)輔助能力（均值4.19），自我測試能力（均值4.35），時間管理能力（均值4.01）都得到了一定程度的改善與提高。進(jìn)一步使學(xué)生形成更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)認(rèn)知，促進(jìn)其系統(tǒng)性、科學(xué)性學(xué)習(xí)思維的發(fā)展，學(xué)生的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)思維形成后，他們便可以更自如地安排學(xué)習(xí)進(jìn)度、選擇知識點，基于AR輔助交互式教學(xué)的實踐也證明了這一點。

綜合分析可知，在4個維度的因子均值中，最高的是合作學(xué)習(xí)能力，因子均值為4.21，這也說明學(xué)生通過AR輔助交互式教學(xué)，認(rèn)為他們的合作學(xué)習(xí)能力得到了很大的提高，尤其對創(chuàng)新能力、協(xié)作能力有重要的提高，而這部分能力對于室內(nèi)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生來講，是最欠缺卻最重要的;得分最低的是專業(yè)應(yīng)用能力，因子均值為4.09，這說明學(xué)生認(rèn)為雖然AR輔助交互式教學(xué)的形式更能調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，其交互性也可以提高他們的合作學(xué)習(xí)能力及綜合能力，但是對于專業(yè)應(yīng)用能力的提高不是特別大，尤其是對部分章節(jié)的理解（均值為

3.88）并不理想，以及并不能鍛煉他們選擇要點的能力（均值為3.91）。通過以上教學(xué)實踐及分析的結(jié)果，對于高校室內(nèi)設(shè)計專業(yè)較為枯燥的理論課，AR輔助交互式教學(xué)的虛擬結(jié)合、高沉浸性、靈活互動性的特點，給學(xué)生帶來全新的感受，減少學(xué)生的學(xué)習(xí)焦慮，學(xué)習(xí)更加專心，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性大幅提高，合作學(xué)習(xí)能力及綜合能力得到大幅提升。

五、結(jié)論與展望

AR技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）的延伸，作為一種快速發(fā)展的新形態(tài)的軟件，正不斷向教育領(lǐng)域滲透，逐漸推動著高校教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。它憑借靈活性、實用性、虛實結(jié)合性等諸多優(yōu)勢給學(xué)習(xí)者帶來奇妙的體驗[7]。

此外，高校的室內(nèi)設(shè)計教學(xué)，長期受教學(xué)演示的限制，已嚴(yán)重影響到室內(nèi)設(shè)計學(xué)科的科學(xué)性、系統(tǒng)性發(fā)展，因此在高校中有必要結(jié)合AR技術(shù)輔助室內(nèi)設(shè)計教學(xué)來解決這些矛盾。本研究采用一種AR輔助交互式教學(xué)模型，在“室內(nèi)裝飾材料與構(gòu)造”這門課中進(jìn)行了教學(xué)改革，獲得了理想的教學(xué)效果，并通過學(xué)習(xí)策略能力的調(diào)查問卷測試，獲得了實證研究驗證，結(jié)果令人滿意[8]。

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