聲音媒體要素在AR教育應(yīng)用中的影響研究

李燁 李玉肖

摘? 要 近年來，AR技術(shù)以其沉浸式、真實性的特點逐漸進入教育工作者的視野，教育領(lǐng)域?qū)R技術(shù)的研究多是集中于AR教育軟件資源方面，但在有些AR教育APP中存在重技術(shù)、輕理論的問題。以Froggipedia為例，說明其用于生物教學(xué)的優(yōu)點，并對其缺乏聲音媒體要素的問題進行研究探討。

關(guān)鍵詞 AR技術(shù);教育軟件;媒體元素;Froggipedia;生物實驗;信息技術(shù)

中圖分類號：G434? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）04-0110-03

0 引言

近年來，隨著科技的不斷進步，VR（虛擬現(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)實）等技術(shù)逐漸進入人們的視野，在全球掀起浪潮，受到世界各國、社會各界的廣泛關(guān)注。這也使得教育研究者有更多的技術(shù)可用于教育實踐，在理論研究、教學(xué)應(yīng)用、資源建設(shè)等方面都進行了相關(guān)探索。

AR（Augmented Reality，增強現(xiàn)實）是一種將虛擬信息通過計算機與真實世界巧妙融合的技術(shù)，可增強人對真實世界的感知。與VR（Virtual Reality）技術(shù)通過計算機構(gòu)造出完全虛擬的環(huán)境、脫離現(xiàn)實環(huán)境的方式不同，AR技術(shù)是將虛擬放在現(xiàn)實中，使虛擬的事物與真實、現(xiàn)實的環(huán)境相結(jié)合，產(chǎn)生新的三維信息，并完成展示與交互的功能，繼而達到增強現(xiàn)實的效果。AR技術(shù)提供的沉浸式場景讓課堂以及線上教育的場景更加豐富、生動，其交互性強、沉浸式體驗等特點使其為學(xué)習(xí)者提供了獨特的學(xué)習(xí)體驗并取得出色的學(xué)習(xí)效果。由于AR技術(shù)具有一定的虛擬性，使其可以完成許多有時間、地點、材料等方面局限性的學(xué)習(xí)任務(wù)。所以，近年來，AR在教育中的應(yīng)用軟件層出不窮，或多或少地將AR技術(shù)與學(xué)科相結(jié)合，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了一些積極影響。

但是很少有人關(guān)注在AR技術(shù)與教育結(jié)合開發(fā)過程中教學(xué)原理、教育理念的重要性，尤其是沒有關(guān)注多媒體元素包含與否，或者有無綜合利用多媒體元素在AR教育應(yīng)用中的影響。媒體元素（Multimedia elements）包括文本、圖形、動畫、聲音及視像[1]。一些AR教育軟件對有無包含多媒體元素、包含了多少媒體元素這個重要的方面缺乏關(guān)注，甚至可以說是忽視的。目前，多媒體要素在AR教育應(yīng)用中的效果影響尚缺乏實證研究。

1 AR技術(shù)在教育中的應(yīng)用與成效

AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢

1）革新課堂形式。情境認知理論（Situated Cogni-tion）認為，大多數(shù)知識都是人的活動與情境互動的產(chǎn)物[2]。AR技術(shù)以其沉浸式、交互性、真實性、個性化等出色、不可復(fù)制的特點，為學(xué)習(xí)者提供接近真實的學(xué)習(xí)情境，對于提高學(xué)習(xí)興趣、加深學(xué)習(xí)者記憶以及促進對知識的理解大有益處。通過AR技術(shù)在教育中的應(yīng)用，課堂不再以教師單薄的講述為主體，而以學(xué)生親身的臨場體驗為主體，對于教育而言，這無疑是革新了課堂的形式。

2）關(guān)注特殊學(xué)科。運用AR技術(shù)可以提供接近真實的學(xué)習(xí)情境，可以彌補一些特殊學(xué)科難以操作實驗，單靠教師語言描述不能使學(xué)生準(zhǔn)確理解的問題。比如與核相關(guān)的專業(yè)，因為核自身輻射強、危險性高的特點，不可能有太多供學(xué)生實驗操作、親身體驗的機會，而AR技術(shù)的出現(xiàn)可以彌補這一不足。此外，還有醫(yī)學(xué)、民航等專業(yè)，一些苛刻條件下才會出現(xiàn)的場景也可通過AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)模擬出畫面逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3）節(jié)約教育成本。在一些學(xué)科的教育實驗中，許多實驗設(shè)備成本非常高昂，并且實驗設(shè)備數(shù)量稀少，而AR技術(shù)的使用不僅能夠降低實驗設(shè)備的成本，還能降低一些操作的危險性，也方便維護和統(tǒng)一管理。

AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀? 以“AR教育”為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)上進行文獻檢索，并篩選“社科”類文獻，共檢索出159篇，發(fā)文趨勢如圖1所示，可以看出，近幾年AR教育才走進教育研究者的研究視野，預(yù)測2021年發(fā)文量將達到43篇?？傮w來說，AR教育目前仍是研究熱點。

如圖2所示，除了關(guān)注AR技術(shù)本身之外，AR教育的研究多集中于教育游戲、教育出版、教育軟件等方面，這恰恰能夠反映近些年AR教育軟件、AR教育游戲?qū)映霾桓F，如蘋果應(yīng)用生物實驗課軟件Froggipedia、物件拆解軟件Jig-

Space、天文探索軟件Solar等。此外，還有將AR技術(shù)與教材出版相結(jié)合，學(xué)習(xí)者通過掃描教材配套的二維碼，即可觀看內(nèi)容對應(yīng)的AR場景。

綜上所述，目前AR技術(shù)在教育中應(yīng)用的研究依舊關(guān)注AR教育軟件的開發(fā)，然而在AR教育軟件的開發(fā)過程中，開發(fā)者僅僅關(guān)注技術(shù)本身，而缺乏對教育原理、理念的關(guān)注。所以，一些AR應(yīng)用APP在發(fā)揮其優(yōu)越性的同時，仍不可避免地存在一些缺點。接下來，筆者將以生物實驗課軟件Froggipedia為例，進行分析。

2 研究設(shè)計

生物實驗課軟件Froggipedia? Froggipedia應(yīng)用由印度Designmate（I）Pvt有限公司開發(fā)，這是一家創(chuàng)新型電子學(xué)習(xí)公司，總部設(shè)在印度，現(xiàn)在已經(jīng)為K-12科學(xué)和數(shù)學(xué)課程創(chuàng)建了多項3D動畫內(nèi)容。該公司通過設(shè)計強大的可視化和探索性工具來幫助學(xué)生理解科學(xué)抽象的主題，有助于學(xué)生理解高度抽象的領(lǐng)域，并為他們提供了互動學(xué)習(xí)的平臺[3]。該軟件被評為2018年度最佳iPad APP。

學(xué)習(xí)者可以通過Froggipedia軟件將青蛙模擬至自己的實驗臺上，并觀看體驗青蛙不同層面的各種神經(jīng)、肌肉、內(nèi)臟。得益于AR技術(shù)，這款A(yù)PP真實模擬了青蛙從卵到蝌蚪再到青蛙的過程，分層展示青蛙的身體構(gòu)造，并配以講解各部分功能作用以及青蛙不同階段的生活習(xí)性。該APP模擬分層解剖了青蛙，使得學(xué)習(xí)者不用通過親自“殺生”，就可以模擬解剖、觀察青蛙的構(gòu)造、器官等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，探索和發(fā)現(xiàn)青蛙獨特的生命周期和復(fù)雜的解剖細節(jié)。Froggipedia APP應(yīng)用截圖如圖3、圖4所示，分別為“肝臟解剖細節(jié)”“骨骼系統(tǒng)”和“皮膚系統(tǒng)”。

多媒體元素在Froggipedia軟件中的使用? 媒體元素 包括文本、圖形、動畫、聲音及視像。從圖3、圖4不難看出，該AR生物APP中集成了文本、圖形、動畫、視像等多媒體元素，但是在筆者的體驗中發(fā)現(xiàn)，該APP中并沒有聲音元素的使用，而學(xué)習(xí)者的注意力極容易被生動、沉浸式的青蛙畫面所吸引，所以畫面上方的文字極容易被忽視。由于聲音元素的缺少，畫面上方的解釋性文字只能通過視覺方式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)順序也大概率為“畫面—文字”。然而由于學(xué)習(xí)者的新鮮感，極有可能將文字忽視跳過，這勢必會影響學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)效率。

該軟件在課堂使用過程中，由于iPad設(shè)備數(shù)量的有限性，只能滿足3～4人，即一個小組使用一部iPad，因此，單單靠文字對知識進行描述供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，可能無法使組內(nèi)的每個人都學(xué)習(xí)到知識。此時，如果可以即時播放聲音講解，學(xué)習(xí)效率將大大提升，取得更好的學(xué)習(xí)效果。所以，聲音元素在該軟件中是不可缺少的。

實驗設(shè)計? 基于上述論述，筆者設(shè)計了相關(guān)實驗，探索聲音元素在AR教育軟件中對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響，以證明聲音等媒體要素的綜合運用在AR教育軟件中的重要性。

1）實驗對象。選取小學(xué)六年級的兩個班級的學(xué)生作為實驗對象，兩個班級的絕大部分學(xué)生沒有青蛙的結(jié)構(gòu)、器官、發(fā)展形態(tài)等方面的知識基礎(chǔ)和經(jīng)驗。在開始之前進行青蛙知識的相關(guān)測試（前測），并對測試結(jié)果進行獨立樣本t檢驗，兩個班的前測結(jié)果應(yīng)無顯著性差異。

2）實驗內(nèi)容。在實驗過程中，兩個班級分別采用有即時聲音講解和無即時聲音講解的Froggipedia軟件進行實驗干預(yù)：實驗班使用配合即時聲音講解的Froggipedia軟件進行青蛙知識的學(xué)習(xí)，對照班使用常規(guī)的沒有聲音講解的Froggipedia軟件進行青蛙知識的學(xué)習(xí)。兩個班均分為若干個3～4人的小組在Froggipedia軟件上開展合作探究式學(xué)習(xí)，教師在課堂中觀察記錄，并起到監(jiān)督作用。根據(jù)軟件中青蛙基礎(chǔ)知識的內(nèi)容，實驗周期為三節(jié)課。實驗結(jié)束后，分別對兩個班級的學(xué)生進行青蛙基礎(chǔ)知識的后測，并對測試結(jié)果進行獨立樣本t檢驗。

3）研究方法與測量工具。本研究以有即時聲音講解和無即時聲音講解的Froggipedia軟件為自變量，以學(xué)生對青蛙基礎(chǔ)知識的掌握程度為因變量，探索聲音媒體元素在AR技術(shù)應(yīng)用中的重要性。

研究假設(shè)

1）形成性評價。根據(jù)教師觀察，在課堂上的合作探究中，實驗班的課堂氣氛比對照班的課堂氣氛好，學(xué)習(xí)態(tài)度也更認真。

2）總結(jié)性評價。根據(jù)后測結(jié)果，在學(xué)習(xí)效果方面，實驗班學(xué)生對青蛙基礎(chǔ)知識的掌握程度比對照班的掌握程度好。

3 討論與展望

雖然目前AR教育的應(yīng)用已具備一定的效果與規(guī)模，但是也面臨一定的挑戰(zhàn)，表現(xiàn)在以下兩個層面。

從教師層面看，教師應(yīng)提升信息技術(shù)素養(yǎng)? 首先，教師應(yīng)該提升自己有意識使用AR類教育APP的思維意識，摒棄電子設(shè)備、具有一定娛樂性的新應(yīng)用的使用會擾亂課堂秩序的舊觀念。在AR教育的應(yīng)用中，教師需要注意的是，教學(xué)方法應(yīng)從“教師中心”向“學(xué)生中心”轉(zhuǎn)變[4]。并且在AR教育APP的使用過程中，教育工作者必須具備與之相匹配的教學(xué)設(shè)計技能，確保AR教育APP的使用不會偏離教學(xué)目標(biāo)，并使AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的運用價值實現(xiàn)最大化。

從技術(shù)層面看，應(yīng)避免出現(xiàn)“唯技術(shù)論”的現(xiàn)象? AR類教育應(yīng)用的開發(fā)者的教育原理、理論基礎(chǔ)相對缺乏，在APP開發(fā)過程中應(yīng)重視技術(shù)的應(yīng)用和教育理念的支撐，做到理論與實踐并重。比如本文提到的Froggipedia軟件，也應(yīng)根據(jù)“多”媒體理論進行一些調(diào)整，比如加入即時的聲音講解等?！?/p>

參考文獻

[1]沈曉榮.多媒體元素在高年級小學(xué)語文教學(xué)中的應(yīng)用[J].考試周刊，2013（6）：45.

[2]高文.情境學(xué)習(xí)與情境認知[J].教育發(fā)展研究，2001（8）：

30-35.

[3]王淑佳，劉凱于.增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2020，45（1）：39-40.

[4]王國華，張立國.增強現(xiàn)實教育應(yīng)用：潛力、主題及挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（10）：12-18.

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