基于用戶體驗(yàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教材設(shè)計(jì)研究

劉瀟 王志軍 曹曉靜

摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教材（簡(jiǎn)稱AR教材）是基于AR技術(shù)形成的一種新型教材。目前的AR教材普遍存在設(shè)計(jì)與應(yīng)用脫節(jié)、用戶體驗(yàn)不佳等問題，不利于其教育優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。文章首先對(duì)AR教材的內(nèi)涵及特征進(jìn)行了界定，然后在此基礎(chǔ)上借鑒了用戶體驗(yàn)元素模型和多媒體畫面語(yǔ)言學(xué)的基本觀點(diǎn)，構(gòu)建出“基于用戶體驗(yàn)的AR教材設(shè)計(jì)模型”，并對(duì)模型中各個(gè)層級(jí)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了詳細(xì)說明，以期為提升AR教材的設(shè)計(jì)質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教材 用戶體驗(yàn) 教材設(shè)計(jì)

“教材建設(shè)”是教育部部長(zhǎng)陳寶生于2018年全國(guó)教育工作會(huì)議上提出的教育改革十大關(guān)鍵詞之一。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材與數(shù)字化教學(xué)資源融合形成的新形態(tài)教材已成為教材建設(shè)的新趨勢(shì)。伴隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR）技術(shù)在教育領(lǐng)域的日益滲人，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教材（以下簡(jiǎn)稱AR教材）已然成為教育信息化環(huán)境下一種新型教材。目前已有不少研究者與出版商建立了合作關(guān)系，并開發(fā)了一系列AR教材。這些AR教材普遍采用“紙質(zhì)教材+移動(dòng)終端+APP（呈現(xiàn)數(shù)字信息）”的應(yīng)用模式，涉及基礎(chǔ)教育、高等教育、職業(yè)教育等多個(gè)教育領(lǐng)域。

盡管AR教材的開發(fā)實(shí)踐正如火如荼地進(jìn)行，但目前該類教材尚未在教育教學(xué)實(shí)踐中得到大規(guī)模應(yīng)用，優(yōu)質(zhì)資源的稀缺是造成這一問題的重要原因，而“稀缺”的根源在于教材設(shè)計(jì)與應(yīng)用的脫節(jié)。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員具備專業(yè)的編程能力，但對(duì)教育教學(xué)規(guī)律缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，這使得他們對(duì)應(yīng)該基于何種價(jià)值目標(biāo)開發(fā)AR教材、什么樣的AR教材才能滿足學(xué)習(xí)者的需要等關(guān)乎用戶體驗(yàn)的問題認(rèn)識(shí)不清。

因此，本研究認(rèn)為有必要對(duì)AR教材的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行深入探討，從用戶體驗(yàn)的視角尋找建設(shè)AR教材的有效路徑，從而為其設(shè)計(jì)與教學(xué)應(yīng)用搭建橋梁。

一、AR教材的內(nèi)涵及特征

對(duì)AR教材內(nèi)涵及特征進(jìn)行系統(tǒng)化解讀，是構(gòu)建AR教材設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)。

1.AR教材的內(nèi)涵

（1）AK教材的概念界定

廣義的“教材”包含標(biāo)準(zhǔn)教科書、文本材料、生活經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)控制符號(hào)四種類型。本研究從內(nèi)容權(quán)威性及知識(shí)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)性出發(fā)，認(rèn)為“AR教材”中的“教材”應(yīng)取其“標(biāo)準(zhǔn)教科書”的本質(zhì)，即教學(xué)活動(dòng)中的核心資源。

鑒于AR具有“虛實(shí)融合”的特性，可將AR教材定義為：通過向紙質(zhì)教科書的書頁(yè)或?qū)W習(xí)者的閱讀環(huán)境疊加一層虛擬信息（文字、圖片、動(dòng)畫、視頻、音頻、3D模型等），并允許學(xué)習(xí)者與之互動(dòng)，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容感知和理解的新型教材。其中，起增強(qiáng)作用的數(shù)字部分可稱為“增強(qiáng)教材”，即“A教材”;紙質(zhì)教科書可理解為“現(xiàn)實(shí)教材”，即“R教材”。

（2）AK教材與紙質(zhì)教材、數(shù)字教材的區(qū)別

AR教材與學(xué)習(xí)者所熟悉的紙質(zhì)教材（主要指標(biāo)準(zhǔn)教科書）、數(shù)字教材（可指代幻燈、電影、網(wǎng)絡(luò)課程等）的區(qū)別主要表現(xiàn)為教材形態(tài)的不同。

紙質(zhì)、數(shù)字教材本質(zhì)上都屬于“虛實(shí)分離”的教材形態(tài)（前者是純實(shí)物教材，而后者是純虛擬教材）。AR教材則是在紙質(zhì)教材的基礎(chǔ)上添加了多媒體信息后而呈現(xiàn)出“虛實(shí)融合”的新形態(tài)。可以說AR教材同時(shí)包含了紙質(zhì)、數(shù)字教材的部分成分，借用Milgram等人提出的“真實(shí)環(huán)境一虛擬環(huán)境連續(xù)體（Reality-Virtuality（Rv）Continuum）”，可以將三者的關(guān)系表示為如圖1所示的內(nèi)容。

2.AR教材的特征

Prieto等人回顧了教育領(lǐng)域關(guān)于增強(qiáng)紙方面的文獻(xiàn)，并指出增強(qiáng)紙兼具紙媒和數(shù)媒的優(yōu)勢(shì)。同樣的，AR教材同時(shí)吸納了紙質(zhì)、數(shù)字教材的優(yōu)點(diǎn)，克服了其不足，并具有“合成新創(chuàng)”的效應(yīng)。具體來講，其特征如表1所示。

二、AR教材設(shè)計(jì)的相關(guān)研究

1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

由BiNinghurst設(shè)計(jì)制作的Magic Book被視為AR技術(shù)教育應(yīng)用的早期典型案例。隨后不少研究者針對(duì)AR教材的設(shè)計(jì)與開發(fā)進(jìn)行了探討，例如，Phadung等人采用ADDIE（分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、評(píng)價(jià)）框架來設(shè)計(jì)開發(fā)AR書，以便于促進(jìn)學(xué)習(xí)者的計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)學(xué)習(xí);周靈等人基于AR技術(shù)開發(fā)教科書的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將AR教科書開發(fā)過程大致分為四個(gè)階段：需求分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、調(diào)試與發(fā)布。蔡蘇等人開發(fā)了虛實(shí)融合的三維立體交互書“未來之書”，并將設(shè)計(jì)與開發(fā)過程劃分為兩個(gè)步驟：制作標(biāo)記圖案并印刷書本、捕獲標(biāo)記并生成虛實(shí)融合場(chǎng)景。

2.已有研究存在的不足

現(xiàn)階段，AR教材的設(shè)計(jì)研究整體上處于起步階段，雖也有不少學(xué)者從事AR教材（或應(yīng)用）的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作，但這里的“設(shè)計(jì)”多是技術(shù)層面的表達(dá)，鮮有文獻(xiàn)對(duì)與教育及認(rèn)知相關(guān)的設(shè)計(jì)理念做足夠解釋，對(duì)學(xué)習(xí)者的用戶體驗(yàn)也缺乏關(guān)注。

與AR教材設(shè)計(jì)不同的是，數(shù)字教材的設(shè)計(jì)研究則相對(duì)深入。例如，康萍基于思維導(dǎo)圖的方法設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程教育自主學(xué)習(xí)條件下立體化電子教材。郭炯等人基于首要教學(xué)理論和多媒體認(rèn)知理論構(gòu)建了面向1：1數(shù)字化學(xué)習(xí)的電子教材設(shè)計(jì)與開發(fā)模式。王曉晨等人基于用戶體驗(yàn)元素模型設(shè)計(jì)和開發(fā)了針對(duì)小學(xué)語(yǔ)文課程的電子教材。

從電子教材設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀來看，教材的設(shè)計(jì)已經(jīng)開始關(guān)注學(xué)習(xí)者的需求與特點(diǎn)，這無(wú)疑為AR教材設(shè)計(jì)的進(jìn)一步研究指明了方向。

三、基于用戶體驗(yàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教材設(shè)計(jì)模式構(gòu)建

1.構(gòu)建基礎(chǔ)

（1）用戶體驗(yàn)元素模型

Garrett提出的用戶體驗(yàn)元素模型（userExperience Element Model，UEEM）側(cè)重用戶體驗(yàn)的設(shè)計(jì)和開發(fā)層面，該模型自下而上共分為五個(gè)層級(jí)：戰(zhàn)略層、范圍層、結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層[姍。在最底層，設(shè)計(jì)者無(wú)需考慮產(chǎn)品的最終外觀，只需關(guān)心產(chǎn)品如何滿足產(chǎn)品戰(zhàn)略和用戶需求。在最頂層，設(shè)計(jì)者只需關(guān)心產(chǎn)品所呈現(xiàn)的最具體細(xì)節(jié)。隨著層級(jí)的上升，設(shè)計(jì)者要做的決策一點(diǎn)一點(diǎn)變得具體，內(nèi)容越來越精細(xì)。