人工智能時代的資源新形態(tài)：AR電子教材及其學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架

錢靜?胡永斌

摘 要：智能時代的到來，增強現(xiàn)實與人工智能相互融合、滲透的程度越來越高，AR電子教材設(shè)計正在成為人工智能時代教育資源的新形態(tài)。首先，本研究界定了AR電子教材的概念，分析了國內(nèi)外AR電子教材相關(guān)研究;其次，本研究分析了AR電子教材與傳統(tǒng)電子教材的區(qū)別與聯(lián)系，闡述了AR電子教材的典型特征;最后，本研究提出了AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架。為了驗證AR電子教材學(xué)習(xí)體驗設(shè)計的有效性，本研究開發(fā)實踐案例并進行了學(xué)習(xí)體驗評價。結(jié)果顯示，AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架能夠有效指導(dǎo)AR電子教材的設(shè)計與開發(fā)。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實;AR;電子教材;學(xué)習(xí)體驗設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-0069（2022）02-0077-08

收稿日期：2021-09-15

基金項目：2021年江蘇省研究生實踐創(chuàng)新計劃項目“具身認(rèn)知視域下中學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計研究”（SJCX21_1102）

作者簡介：錢靜（1997— ），女，江蘇如皋人，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院碩士研究生，研究方向為VR/AR技術(shù)教育應(yīng)用;胡永斌（1978— ），男，江蘇徐州人，博士、副教授，本文通訊作者，主要研究方向為VR/AR教學(xué)應(yīng)用。

引言

教材是國家意志的體現(xiàn)和民族文化傳承的載體，也是學(xué)校教育教學(xué)的基本依據(jù)。2019年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》提出了未來一個時期我國教育發(fā)展的指導(dǎo)思想、總體目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)[1]。其中，義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展、高中階段教育普及和信息化時代的教育變革等方面，都與基礎(chǔ)教育階段教材建設(shè)密切相關(guān)。這意味著教材在基礎(chǔ)教育現(xiàn)代化過程中具有重要價值，教材研究與實踐將迎來新的機遇和挑戰(zhàn)[2]。隨著教育進入人工智能時代，國家高度重視中小學(xué)教材，特別是數(shù)字教材建設(shè)，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》明確提出，要將數(shù)字教育資源列入中小學(xué)教材配備要求范圍[3]。數(shù)字教材多以PC端運行為主，具有一定的交互功能，而且能集成電子文本、圖像、視頻等媒體內(nèi)容，多是作為傳統(tǒng)教材的電子化形態(tài)呈現(xiàn)。然而，數(shù)字教材對于抽象或具有情境性的學(xué)習(xí)內(nèi)容無法生動表現(xiàn)，學(xué)習(xí)體驗也不盡如人意[4]。為了解決這一問題，蘋果公司發(fā)布了iBooks Author套件用以改善用戶在iPad上的數(shù)字教材閱讀體驗[5]。雖然這種方式從工具層面上對數(shù)字教材予以支持，但究其根本，基于ADDIE教學(xué)設(shè)計框架開發(fā)的數(shù)字教材并不能顯著提升學(xué)習(xí)體驗。

新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium）發(fā)布的《地平線報告》多次指出，增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）將成為基礎(chǔ)教育和高等教育發(fā)展中長期所采用的關(guān)鍵技術(shù)[6][7]。AR是近年來較為流行的新型內(nèi)容呈現(xiàn)技術(shù)，是指以計算機圖形、可視化等技術(shù)為核心，將虛擬的信息與真實環(huán)境相融合，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗的數(shù)字化技術(shù)[8]。通過該技術(shù)，用戶不僅可以看到真實世界以及融合于真實世界之中的虛擬物體，還能與之交互，形成個人探索空間，引導(dǎo)用戶深入探究。因此，AR電子教材可以定義為一類在符合課程目標(biāo)要求、遵循學(xué)生閱讀規(guī)律、結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)方式的前提下，利用AR技術(shù)將傳統(tǒng)紙質(zhì)教材與三維模型或動畫虛實結(jié)合，以有效組織學(xué)習(xí)活動、提升學(xué)習(xí)體驗的電子書。AR電子教材的使用一般需要與傳統(tǒng)紙質(zhì)教材相配合，當(dāng)學(xué)習(xí)者使用移動終端掃描紙質(zhì)教材上的相關(guān)插圖時，與插圖對應(yīng)的三維模型將展現(xiàn)在學(xué)生眼前，任其觀察，并可通過拖動、滑動、點擊等手勢進行操作。AR電子教材能夠加深學(xué)習(xí)者的沉浸學(xué)習(xí)體驗，進而對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、情緒、知覺、行為等帶來一定的積極影響。

近年來，在用戶體驗、設(shè)計思維和教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計等相互影響下，學(xué)習(xí)體驗設(shè)計（Learning Experience Design，簡稱LXD）正在成為一個跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域[9]。電子教材設(shè)計、學(xué)習(xí)空間設(shè)計、教育游戲設(shè)計、開放課程設(shè)計等實踐領(lǐng)域特別重視評價和提升學(xué)習(xí)體驗，正在經(jīng)歷從重視教學(xué)設(shè)計到重視學(xué)習(xí)體驗設(shè)計的轉(zhuǎn)變。由于學(xué)習(xí)體驗設(shè)計還是一個正在發(fā)展中的新興領(lǐng)域，其理論、方法和流程等尚不成熟，應(yīng)如何開展AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計是眾多學(xué)者關(guān)注的問題[10][11]。本研究擬探究AR電子教材的典型特征、學(xué)習(xí)體驗的設(shè)計框架等問題，以期進一步提升AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗和教育潛力。

一、相關(guān)研究

在幼兒閱讀領(lǐng)域，國外研究者開發(fā)了AR電子繪本引導(dǎo)幼兒進行趣味閱讀。兒童只需戴上一個特殊眼鏡，便能看到AR電子繪本Magic Book中虛實結(jié)合的三維場景和動畫[12]，提高孩子對實物的認(rèn)知。

在科學(xué)教育領(lǐng)域，不少學(xué)者還將AR電子教材應(yīng)用到中小學(xué)課程中。比如，美國肯塔基大學(xué)研究員開發(fā)了一款輔助學(xué)生學(xué)習(xí)月相知識的AR電子教材[13]。該軟件可在離線狀態(tài)下，讓學(xué)生借助3D動畫觀看月相變化的四個階段。研究結(jié)果顯示，該軟件能夠激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外，日本學(xué)生在學(xué)習(xí)立體幾何時，應(yīng)用“東京書籍”應(yīng)用程序掃描教科書[14]，可直觀了解空間形態(tài)。

在相關(guān)政策的扶持下，國內(nèi)出版社出版了多部較有價值的AR電子教材。2018年3月，電子工業(yè)出版社出版的科普圖書《未來機械世界》[15]將書中文字變成可見的場景，提升青少年對機械的認(rèn)知。2019年10月，浙江科學(xué)技術(shù)出版社出版了名為《新能源汽車維修》的AR新形態(tài)立體教材[16]，通過掃描教材中的圖片可展現(xiàn)汽車內(nèi)部三維模型，讀者可縮放、旋轉(zhuǎn)模型，全方位、多角度觀察學(xué)習(xí)各個機械部件。

不少中小學(xué)教師也在基礎(chǔ)教育學(xué)段開展了大量AR電子教材的適用性實證探究[17]。例如，在數(shù)學(xué)函數(shù)圖象的學(xué)習(xí)上，借助AR技術(shù)，學(xué)生無須畫出復(fù)雜的圖象，降低耗時又可以多角度觀察實時生成的函數(shù)，有利于學(xué)生思維形象化和加深對函數(shù)圖象的理解;在物理凸透鏡成像實驗中，通過AR軟件來操作虛擬器材，科學(xué)準(zhǔn)確地展現(xiàn)物理規(guī)律，為學(xué)生提供豐富的科學(xué)學(xué)習(xí)機會;在地理大氣系統(tǒng)學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者掃描教材，獲得虛擬模型，從而了解大氣分層及影響天氣變化因素等知識，提升學(xué)生對地理自然學(xué)習(xí)的興趣和效果。

通過以上分析可以看出：①國內(nèi)外已經(jīng)有不少開發(fā)AR電子教材的研究案例，較大范圍應(yīng)用的案例還比較少見;②已有研究表明，AR電子教材應(yīng)用于教學(xué)實踐可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深他們對知識的理解;③介紹AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計理論、方法和流程尚不多見。因此，本研究探討AR電子教材的典型特征、學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架等問題，可為學(xué)習(xí)體驗設(shè)計者提供基本理論，并基于此，開發(fā)實踐案例進行學(xué)習(xí)體驗評價，探究其價值。以此開發(fā)的AR電子教材，不僅能幫助學(xué)生構(gòu)建虛實結(jié)合的新型學(xué)習(xí)方式，還能幫助出版機構(gòu)構(gòu)建電子教材供給新業(yè)態(tài)。

二、AR電子教材的典型特征

一般來說，傳統(tǒng)電子教材按照課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱實施開發(fā)，包含課文、注釋、插圖、實驗、習(xí)題等教學(xué)資源包，集成了多種輔助學(xué)習(xí)工具和多媒體學(xué)習(xí)材料，用以支持組織教學(xué)活動[18]，其以PC端或移動端為載體，實現(xiàn)傳統(tǒng)教材內(nèi)容的數(shù)字化呈現(xiàn)，可以替代傳統(tǒng)教材。AR電子教材則是利用AR技術(shù)對紙質(zhì)教材進行增強，它離不開傳統(tǒng)教材。AR電子教材的價值在于能將傳統(tǒng)電子教材中抽象難懂的學(xué)習(xí)內(nèi)容和難以操作體驗的實驗情境進行呈現(xiàn)。AR電子教材與傳統(tǒng)電子教材的區(qū)別與聯(lián)系，具體如表1所示。

AR電子教材強調(diào)與傳統(tǒng)教材的融合應(yīng)用，呈現(xiàn)出如下特征。

（一）圖書隱喻

圖書隱喻是個人或集體從圖書中獲得關(guān)于某個領(lǐng)域的知識在大腦的表征的集合，強調(diào)閱讀者和圖書本身所起到的作用。AR電子教材設(shè)計應(yīng)依賴于紙質(zhì)教材而不能與之脫軌，在內(nèi)容、呈現(xiàn)、體驗等方面卻又高于紙質(zhì)教材。因此，AR電子教材設(shè)計應(yīng)與圖書的基本屬性相關(guān)聯(lián)，遵循學(xué)生基本的圖書閱讀習(xí)慣。

（二）虛實結(jié)合

虛實結(jié)合是指既保留紙質(zhì)圖書的圖文設(shè)計易于閱讀的特點，又能充分利用AR所提供的三維模型和交互特性。在AR電子教材的設(shè)計中，應(yīng)充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢。一方面，要選擇內(nèi)容適切、圖文美觀的紙質(zhì)教材作為AR電子教材設(shè)計的基礎(chǔ);另一方面，要優(yōu)選逼真的三維模型、場景，減少虛擬場景信息與真實情境脫離造成的“離身感”，同時加強交互設(shè)計以提升操控性。

（三）沉浸體驗

沉浸體驗是指人們在從事某項活動時，注意力高度集中，調(diào)動所有相關(guān)的感知覺，全身心地投入當(dāng)前情境中。沉浸體驗會給參與活動的個體帶來極大的樂趣，使個體能夠重復(fù)地進行同樣的活動而不感到厭倦。在AR電子教材的設(shè)計中，要努力營造輕松的視聽感受、逼真的場景模型、易讀的界面設(shè)計和舒適的操控感，提高學(xué)習(xí)者的沉浸體驗。

三、AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架

學(xué)習(xí)體驗設(shè)計的誕生和發(fā)展源于信息時代教學(xué)設(shè)計的實踐訴求[19]。有學(xué)者認(rèn)為，傳統(tǒng)教學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計以教學(xué)設(shè)計為基礎(chǔ)，忽視了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗;在學(xué)習(xí)體驗設(shè)計層面，應(yīng)跳出課程設(shè)計的局限，考慮學(xué)習(xí)者的整個學(xué)習(xí)經(jīng)歷[20]。因此，本研究以經(jīng)典用戶體驗?zāi)Ｐ偷膶W(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架為參考[21]，并結(jié)合AR電子教材的開發(fā)特點，提出了AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架，如圖1所示。其中，學(xué)習(xí)體驗包括策略層、需求層、結(jié)構(gòu)層、交互層和感覺層;設(shè)計流程包括學(xué)習(xí)者分析、教材內(nèi)容分析、目標(biāo)設(shè)定、內(nèi)容設(shè)計、模塊設(shè)計、媒體設(shè)計、交互設(shè)計和學(xué)習(xí)體驗評價。

（一）學(xué)習(xí)體驗設(shè)計的層次

AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計從抽象到具體共有五個層次，分析層次間的邏輯關(guān)系可以理清不同抽象層次的意義。

（1）策略層。設(shè)計者需要明確教材重難點知識及內(nèi)容組成結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)風(fēng)格等，形成知識建模圖，該層的主要目標(biāo)是制定相關(guān)策略，為后續(xù)設(shè)計提供基礎(chǔ)。

（2）需求層。設(shè)計者需要制定準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)目標(biāo)及確定AR電子教材中具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容，把握知識點間的內(nèi)在邏輯，精心設(shè)計AR電子教材的學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（3）結(jié)構(gòu)層。設(shè)計者需要進行模塊設(shè)計以確定模塊的邏輯結(jié)構(gòu)，還需要進行媒體設(shè)計，確定媒體的呈現(xiàn)形式。

（4）交互層。設(shè)計者需要確定AR電子教材中的互動對象，定義互動方式和互動邏輯，然后完成代碼編寫，實現(xiàn)信息交互功能。

（5）感覺層。感覺層構(gòu)成了學(xué)習(xí)者體驗AR電子教材的表象及感覺。在AR電子教材原型產(chǎn)品開發(fā)完成后，需要進行學(xué)習(xí)體驗評價和反饋，根據(jù)反饋結(jié)果進一步修訂和優(yōu)化。

（二）學(xué)習(xí)體驗設(shè)計的流程

在學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架的五大層次的基礎(chǔ)上，筆者對AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計流程的八個具體步驟做進一步闡述，以求增加AR電子教材設(shè)計與開發(fā)的可操作性。

（1）學(xué)習(xí)者分析。不同年齡段的學(xué)習(xí)者在認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)風(fēng)格、知識基礎(chǔ)等方面存在差異，這就需要通過問卷或訪談等方式對學(xué)習(xí)者進行深入了解，也需要對教學(xué)名師進行采訪或咨詢，根據(jù)反饋信息，完善學(xué)習(xí)者分析。

（2）教材內(nèi)容分析。教材內(nèi)容分析需要熟悉課程標(biāo)準(zhǔn)和紙質(zhì)教材的邏輯體系，把握教材內(nèi)容及其他相關(guān)材料，對知識點進行提取和歸類，并根據(jù)知識建模規(guī)范繪制知識建模圖。知識建模圖強調(diào)了知識點之間的聯(lián)系，以網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)展示了知識的從屬關(guān)系，其被認(rèn)作教育系統(tǒng)設(shè)計的客觀依據(jù)之一[22]，也為AR電子教材中模塊內(nèi)容的設(shè)計提供了參照。

（3）目標(biāo)設(shè)定。學(xué)習(xí)目標(biāo)為學(xué)習(xí)者明確了學(xué)習(xí)方向。對教材內(nèi)容及學(xué)習(xí)者分析后，應(yīng)從各課程的核心素養(yǎng)出發(fā)，結(jié)合AR技術(shù)特性，制訂AR電子教材科學(xué)、高效的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（4）內(nèi)容設(shè)計。根據(jù)前期生成的知識建模圖，并在已設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)下，選擇重難點知識內(nèi)容，確定內(nèi)容呈現(xiàn)的先后順序和呈現(xiàn)形式等，為模塊、媒體設(shè)計提供依據(jù)。

（5）模塊設(shè)計。對知識點內(nèi)容劃分章節(jié)模塊，設(shè)計模塊具備的功能（如筆記記錄、問題討論等）。

（6）媒體設(shè)計。在需求分析和內(nèi)容設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合模塊設(shè)計，奠定AR電子教材整體基調(diào)，并對教材中的元素（圖形界面、三維模型、媒體信息等）進行設(shè)計，合理安排信息布局，符合用戶視覺表達(dá)。在對媒體元素設(shè)計開發(fā)過程中，立體化的虛擬模型十分重要。

（7）交互設(shè)計。根據(jù)內(nèi)容、媒體、模塊的關(guān)系，確定交互對象、交互關(guān)系和交互邏輯，選擇合適的電子教材開發(fā)平臺和計算機語言實現(xiàn)交互功能，通過不斷迭代形成具備良好學(xué)習(xí)體驗的AR電子教材。

（8）學(xué)習(xí)體驗評價。該部分包括兩方面的評價：一是功能測試，即測試AR電子教材的所有功能是否全部實現(xiàn);二是感覺體驗反饋，按照學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架層次設(shè)計調(diào)查問卷和訪談提綱，并邀請專家、教師和學(xué)生提供反饋評價意見。之后，依據(jù)反饋結(jié)果，迭代循環(huán)、迭代修訂，直至完成AR電子教材開發(fā)。

四、實踐開發(fā)及學(xué)習(xí)體驗評價

為驗證AR電子教材的學(xué)習(xí)體驗設(shè)計框架的有效性，本研究開發(fā)了一款針對中學(xué)生物課程的AR電子教材——“AR生物課堂”。本研究分別從策略層、需求層、結(jié)構(gòu)層、交互層、感覺層五個層次對該軟件進行了學(xué)習(xí)體驗設(shè)計，并從學(xué)習(xí)者分析、教材內(nèi)容分析、目標(biāo)設(shè)定、內(nèi)容設(shè)計、模塊設(shè)計、媒體設(shè)計、交互設(shè)計、學(xué)習(xí)體驗評價等八個步驟進行了設(shè)計與開發(fā)。該電子教材的開發(fā)工具為Unity 3D和Vuforia AR插件，開發(fā)周期為四周。開發(fā)完成后，本研究進行了定量和定性相結(jié)合的學(xué)習(xí)體驗評價。

（一）實踐開發(fā)

學(xué)習(xí)者分析和教學(xué)內(nèi)容分析是進行AR生物電子教材設(shè)計的前提條件。根據(jù)前期調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)：八年級學(xué)生具備一定的抽象思維能力，但仍需借助一些具體形象事物的支持。

1.繪制知識建模圖

通過問卷和訪談的形式對學(xué)生及授課教師提問，了解學(xué)生生物課程的基本學(xué)習(xí)情況。與經(jīng)驗豐富的教師對紙質(zhì)教材中的學(xué)習(xí)內(nèi)容以知識建模圖的方式詳細(xì)羅列各知識點及其邏輯關(guān)系，形成的最終知識圖如圖2所示。

2.設(shè)定模塊及功能

為了配合生物課程的教學(xué)以及考慮學(xué)生的接受能力，“AR生物課堂”在模塊設(shè)計上，知識點的呈現(xiàn)順序順應(yīng)紙質(zhì)教材，按章節(jié)呈現(xiàn)。同時此教材還具備了測試功能，通過自主測試可及時了解自身的學(xué)習(xí)情況。“AR生物課堂”的模塊及功能設(shè)計圖如圖3所示。

3.媒體開發(fā)

在學(xué)習(xí)者特征、內(nèi)容選擇及模塊功能的引導(dǎo)下，進行AR生物教材的媒體開發(fā)。首先，“AR生物課堂”選擇深藍(lán)色作為主體基調(diào)，附著與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的元素，在二維界面上體現(xiàn)立體層次感，且含有生動的背景音樂，以強烈的視聽覺沖擊力吸引著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣;其次，三維模型的呈現(xiàn)效果決定著教材質(zhì)量，因此，將真實的生物圖片作為參照，利用3D建模軟件設(shè)計真實立體模型，并使用藍(lán)色標(biāo)簽標(biāo)明對象，通過構(gòu)建的逼真場景給予學(xué)習(xí)者高沉浸體驗感;最后，布局排列各類媒體，完成媒體設(shè)計。

“AR生物課堂”的交互設(shè)計包括按鈕點擊出現(xiàn)解說、掃描圖片呈現(xiàn)模型和手動控制模型旋轉(zhuǎn)與縮放等。學(xué)習(xí)者通過旋轉(zhuǎn)、縮放三維模型，全方位了解知識點;通過點擊交互測試題選項，習(xí)題下方能及時給予答案及解析反饋。該案例應(yīng)用Unity 3D平臺進行開發(fā)以及Visual Studio軟件進行代碼編寫，實現(xiàn)交互功能。

（二）學(xué)習(xí)體驗評價

本研究采用自編“AR電子教材學(xué)習(xí)體驗”調(diào)查問卷和訪談提綱。調(diào)查問卷分別從策略層體驗、需求層體驗、結(jié)構(gòu)層體驗、交互層體驗和感覺層體驗五個維度進行設(shè)計，采用李克特四點量表計分：設(shè)置選項A、B、C、D分別表示非常同意、同意、不同意和非常不同意，也分別對應(yīng)4分、3分、2分、1分的分值。小范圍試測結(jié)果顯示，該問卷的效度和信度較好。

本研究的訪談提綱主要涉及如下六個開放性的問題：①對策略層設(shè)計（學(xué)習(xí)者分析、教材內(nèi)容分析等的適切性）有何看法？②對需求層設(shè)計（目標(biāo)設(shè)計、內(nèi)容設(shè)計）有何看法？③對結(jié)構(gòu)層設(shè)計（模塊設(shè)計、媒體設(shè)計）有何看法？④對交互層設(shè)計（交互對象、交互關(guān)系、交互邏輯等）有何看法？⑤對感覺層設(shè)計（操作流暢性、舒適性等）有何看法？⑥該教材的整體使用體驗如何？

在軟件開發(fā)完成后，本研究邀請2名教育技術(shù)專家、2名中學(xué)生物教師參與評價，還邀請徐州市銅山區(qū)某中學(xué)八年級80名學(xué)生參與體驗。在用戶對此電子教材進行相關(guān)了解以及實際操作后，填寫學(xué)習(xí)體驗調(diào)查問卷。調(diào)查結(jié)束后，本研究又隨機選取了10名學(xué)生，進行一對一的訪談。訪談對象的平均年齡為14.5歲，包含男生4人，女生6人。專家評價及學(xué)生評價結(jié)果如表2所示。以下將詳述專家評價和學(xué)生評價的結(jié)果。

1.專家評價

從表2可以看出，專家對“AR生物課堂”的整體評價較高（M=3.47，SD=0.52）。①策略層體驗（M=3.25，SD=0.50）和需求層體驗（M=3.25，SD=0.30）得分較高，專家認(rèn)為此應(yīng)用與教材內(nèi)容匹配程度高，內(nèi)容比較豐富，科學(xué)性強。②結(jié)構(gòu)層體驗（M=3.67，SD=0.58）、交互層體驗（M=3.50，SD=0.75）和感覺層體驗（M=3.69，SD=0.48）得分很高，專家認(rèn)為“AR生物課堂”對可操作性的三維模型設(shè)置精細(xì)，畫面豐富，音效層次強，擁有高沉浸學(xué)習(xí)體驗感。此外，專家十分肯定此教材的存在意義，認(rèn)為采用三維立體化形式的教學(xué)材料能夠培養(yǎng)青少年的抽象思維，這比僅僅依靠平面化的書本形式和純講授的教學(xué)方式更加吸引學(xué)生，有助于學(xué)生對知識的消化與吸收，利于提升學(xué)習(xí)效果，拓寬學(xué)生視野，豐富課程知識，讓學(xué)生熱愛生物課程。

2.學(xué)生評價

由表2可見，學(xué)生認(rèn)為“AR生物課堂”應(yīng)用程序具有極強的體驗感（M=3.55，SD=0.52）。①策略層體驗得分較高（M=3.45，SD=0.67），學(xué)生認(rèn)為“AR生物課堂”的整體設(shè)計符合此年齡段的學(xué)習(xí)需求，學(xué)習(xí)的知識點間的內(nèi)在邏輯也比較清晰。如顧同學(xué)說：AR生物電子教材分章節(jié)呈現(xiàn)知識點，且知識點間過渡清晰，在學(xué)習(xí)新知識前還可以回顧舊內(nèi)容。②需求層體驗得分很高（M=3.63，SD=0.46），學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)內(nèi)容與紙質(zhì)教材知識點十分匹配，重難點把握到位，學(xué)習(xí)目標(biāo)能夠有效指導(dǎo)生物學(xué)習(xí)。如陳同學(xué)說：“AR生物課堂”學(xué)習(xí)內(nèi)容生動有趣，某些知識點在課堂中授課教師都沒有提過，能夠拓寬其生物學(xué)科的知識面，增加對生物課程的學(xué)習(xí)興趣。③結(jié)構(gòu)層體驗得分較高（M=3.47，SD=0.50），學(xué)生認(rèn)為虛擬的三維立體模型彌補了教材中二維圖像的不足，在無須依靠想象力的情況下便可直觀學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)內(nèi)容更加容易理解。如袁同學(xué)說：對于能夠立在設(shè)備上的立體模型表示十分驚訝，學(xué)習(xí)過程中沉浸性很強。④交互層體驗得分高（M=3.55，SD=0.49），學(xué)生認(rèn)為通過手動操作虛擬模型，便能全方位查看知識點的物理形態(tài)，在交互學(xué)習(xí)中輕松獲得知識;然而，此程序一旦設(shè)備偏離紙質(zhì)教材圖片就無法顯現(xiàn)模型，不能很輕易地向他人展示。如李同學(xué)說：軟件中的模型從未見過，覺得十分有趣，想與同學(xué)交流時，因為設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度過大，便不能看到模型，因此比較失落。⑤感覺層體驗得分很高（M=3.65，SD=0.47），學(xué)生對“AR生物課堂”的試用體驗比較滿意，自身的視、聽等感覺器官被充分調(diào)動，且立體化的教材形式避免了學(xué)生憑空想象書本上的圖片形態(tài)。如耿同學(xué)認(rèn)為，豐富、真實的立體化模型增加了自己學(xué)習(xí)生物課程的動力，他想繼續(xù)使用此軟件，也希望學(xué)校也會使用此應(yīng)用程序來幫助自己和同學(xué)掌握更多知識。

與此同時，專家和學(xué)生也針對“AR生物課堂”提出了一些改進建議：目前，應(yīng)用程序中的模塊還未涉及教材中全部內(nèi)容，需要進一步擴展模塊與完善應(yīng)用功能;軟件中的交互形式較為復(fù)雜，互動效果也有待提升。

五、結(jié)論

AR電子教材能高精細(xì)度地呈現(xiàn)教材中預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過人機手動交互，使學(xué)生全身心地投入所構(gòu)建的虛擬場景中，達(dá)到全方位展示學(xué)習(xí)內(nèi)容的目的，其將成為技術(shù)變革教育的新趨勢。AR電子教材重視學(xué)習(xí)體驗設(shè)計，不僅提升了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)沉浸感和滿意度，也提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。開發(fā)的案例實踐證明，本研究提出的學(xué)習(xí)體驗框架能夠有效指導(dǎo)AR電子教材的設(shè)計與開發(fā)。然而，學(xué)習(xí)體驗設(shè)計依舊處于新興階段，針對各學(xué)科設(shè)計的AR電子教材的應(yīng)用效果也未有明確標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)。未來，關(guān)于AR電子教材學(xué)習(xí)體驗設(shè)計及其應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究人員以及教育教學(xué)者仍需不斷探討與實踐。

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（責(zé)任編輯 王策）

New Form of Resources in Artificial Intelligence Era： AR Electronic Textbook and Its Learning Experience Design Framework

QIAN Jing，HU Yongbin

（Research Center of Wisdom Education，Jiangsu Normal University，Xuzhou，Jiangsu，China 221116）

Abstract： With the coming of smart era，the integration and permeation degree of augmented reality and artificial intelligence is becoming higher and higher.The design of AR electronic textbook is becoming a new form of education resource in the artificial intelligence era.Firstly，this research has defined the concept of AR electronic textbook，analyzed the researches related to AR electronic textbook at home and abroad;then，analyzed the differences and correlation of AR electronic textbook and traditional electronic textbook，and explained the traditional characteristics of AR electronic textbook;after that， put forward learning experience design framework of AR electronic textbook. In order to verify the effectiveness of learning experience design of AR electronic textbook， the research has developed practical cases and done an evaluation of learning experience.The results show that the learning experience design framework of AR electronic textbook can effectively guide the design and development of AR electronic textbook.

Key words： Augmented Reality;AR;electronic textbook;learning experience design