扎根理論視域下高中生化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知研究

摘 要：為探究中學(xué)生AR學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)，文章采用建構(gòu)扎根理論研究方法，利用田野式訪談研究，從學(xué)生角度構(gòu)建高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能理論模型：AR學(xué)習(xí)具有學(xué)習(xí)期望、知識(shí)加工和素養(yǎng)發(fā)展三個(gè)功能，功能之間呈現(xiàn)遞進(jìn)關(guān)系?；谀Ｐ吞岢鼋虒W(xué)建議：融合學(xué)習(xí)期望與知識(shí)加工功能，落實(shí)素養(yǎng)發(fā)展功能；依據(jù)學(xué)生層次，設(shè)計(jì)多元化與個(gè)性化AR課堂；立足AR多元功能，設(shè)計(jì)特色式校本課程以助力化學(xué)學(xué)習(xí)，以期為AR技術(shù)深度融合課堂教學(xué)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；學(xué)習(xí)認(rèn)知；高中化學(xué)；建構(gòu)扎根理論

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

“教育數(shù)字化”助推課堂教學(xué)深度變革，已成為當(dāng)前教育改革的重要內(nèi)容?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出：關(guān)注信息環(huán)境下的教學(xué)改革，著力發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)”[1]改革要求，推動(dòng)傳統(tǒng)課堂發(fā)生深刻變革。其中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其虛實(shí)結(jié)合、三維互動(dòng)的教育特征，被認(rèn)為是變革傳統(tǒng)課堂最具潛力的教育技術(shù)之一[2]。為此，教育部在《關(guān)于實(shí)施卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃2. 0的意見》[3]明確提出要“充分利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等，建設(shè)開發(fā)一批交互性、情境化的課程資源”，推動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與課堂教學(xué)深度融合。然而縱觀已有研究，當(dāng)前AR教育教學(xué)研究主要聚焦在工具性層面探討AR技術(shù)應(yīng)用與開發(fā)，鮮有涉及對(duì)學(xué)生具體學(xué)習(xí)認(rèn)知研究。因此，本研究擬通過對(duì)高中生深度訪談，深入探究學(xué)生AR學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)，進(jìn)而提出針對(duì)性對(duì)策建議，以期為AR整合化學(xué)教學(xué)提供參考。

一、研究問題的提出

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，AR） 是通過3D技術(shù)在真實(shí)物體上疊加虛擬對(duì)象，從而達(dá)到一種視覺混合增強(qiáng)效果，具有虛實(shí)結(jié)合、無縫交互、浸潤學(xué)習(xí)等特點(diǎn)[4]。在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)遇到知識(shí)過于抽象、間接、脫離情境的問題。在此情況下，學(xué)生可能會(huì)產(chǎn)生畏難、理解不透徹甚至厭學(xué)的情況，而AR技術(shù)能連接宏觀與微觀世界，化抽象為具體，降低科學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷，增強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)樂趣。

目前AR教學(xué)研究主要集中于科學(xué)課堂[5]，探究AR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者概念理解與概念轉(zhuǎn)變、空間能力、實(shí)踐與交互協(xié)作能力以及學(xué)習(xí)態(tài)度與動(dòng)機(jī)的影響。盡管目前已經(jīng)取得了較豐碩的成果，但都只是關(guān)注AR技術(shù)與教學(xué)的技術(shù)融合與影響作用，鮮有深度探索AR學(xué)習(xí)過程中學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，缺乏從學(xué)生視角看待AR學(xué)習(xí)的具體促進(jìn)作用。鑒于此，本研究從學(xué)生群體視角出發(fā)，深度了解高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)，基于建構(gòu)扎根理論聚焦AR學(xué)習(xí)功能，具體研究問題如下：

①AR學(xué)習(xí)從哪些方面促進(jìn)學(xué)生高中化學(xué)學(xué)習(xí)？

②在AR學(xué)習(xí)中，可視化的AR圖像如何從微觀影響學(xué)生認(rèn)知表征？

③對(duì)于學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展，AR的可視化有哪些幫助？

二、研究設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理

（一）研究方法與工具

作為一種質(zhì)性研究方法，建構(gòu)主義扎根理論強(qiáng)調(diào)扎根于資料的歸納分析，要求研究人員采取開放性的態(tài)度對(duì)所收集的資料進(jìn)行扎根分析，關(guān)注原始資料的具體性與一般性，經(jīng)過反復(fù)的理論抽樣尋找概念之間的聯(lián)系，自下而上的建構(gòu)概念模型[6]。本研究以我國中部地區(qū)高中生為研究對(duì)象，通過深度訪談獲取質(zhì)化研究資料，以建構(gòu)扎根理論為研究方法，借助 Nvivo12軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼和分析。

（二）數(shù)據(jù)收集與處理

（1）數(shù)據(jù)收集

本研究遵循 Glaser Strauss（1967）理論性抽樣原則，采用邊收集、邊分析、邊調(diào)整、邊補(bǔ)充方式[7]。研究開始，研究者組織了一次詳細(xì)的AR技術(shù)介紹會(huì)，多角度講解AR在有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，并讓學(xué)生下載軟件，自主使用一個(gè)月。之后，通過分層抽樣從體驗(yàn)者中選出18名被訪談?wù)邊⑴c第一輪半結(jié)構(gòu)式訪談，完成一輪訪談后，研究者對(duì)訪談內(nèi)容進(jìn)行初始編碼以及聚焦編碼，最終確定出高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能的三大類屬。

第二輪半結(jié)構(gòu)主題式訪談。第二輪訪談提綱（見表1）較第一輪訪談提綱更加細(xì)化，并對(duì)第一輪訪談中提到的重點(diǎn)進(jìn)行聚焦，對(duì)細(xì)節(jié)具體化。訪談對(duì)象選擇是依據(jù)第一輪訪談?wù)呋卮饍?nèi)容關(guān)注點(diǎn)決定，每個(gè)類屬選擇3位同學(xué)進(jìn)行深度訪談，了解其對(duì)于該類屬的具體想法，進(jìn)而深入研究。在第二輪訪談過程中，引導(dǎo)被訪談?wù)呋卮鹩嘘P(guān)類屬問題，從多角度出發(fā)，全方位了解AR在此類屬下的功能與作用，為后期軸心編碼與理論編碼奠定基礎(chǔ)。兩輪訪談均為一對(duì)一進(jìn)行，每次訪談時(shí)間約為20min，之后，訪談?wù)連將訪談內(nèi)容轉(zhuǎn)為文字稿，研究者A進(jìn)一步核對(duì)，獲得編碼資料。

（2）數(shù)據(jù)處理

本研究采用建構(gòu)扎根理論研究的方法對(duì)訪談文本進(jìn)行逐級(jí)編碼[8]，整個(gè)扎根研究過程循環(huán)往復(fù)，整個(gè)理論編碼建構(gòu)分為五步，即初始編碼，聚焦編碼，軸心編碼、理論編碼和理論飽和度檢驗(yàn)。

①初始編碼

初始編碼是研究者在保證不事先預(yù)設(shè)任何概念的基礎(chǔ)上，采用開放的態(tài)度，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、整理和概括性歸納分析的過程，以解讀數(shù)據(jù)資料背后真實(shí)的含義。本研究利用Nvivo12對(duì)一輪訪談內(nèi)容進(jìn)行初始編碼，整個(gè)過程由兩個(gè)研究者共同完成，研究者A和研究者B通過逐字逐句閱讀文本，進(jìn)行具體編碼，最終總編碼數(shù)為416個(gè)，其中節(jié)點(diǎn)種類為123個(gè)。

②聚焦編碼

聚焦編碼是使用最重要的或出現(xiàn)最頻繁的初始代碼，以及大量數(shù)據(jù)來篩選代碼。該階段所生成的代碼更加具有指向性、選擇性和概念性。本研究初始編碼獲得123個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過初次篩選，最終得105個(gè)有效節(jié)點(diǎn)，即AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能初步分為105個(gè)點(diǎn)。之后，進(jìn)行二次分類，將所有節(jié)點(diǎn)分為三大類屬：“學(xué)習(xí)期望功能”“知識(shí)加工功能”和“素養(yǎng)發(fā)展功能”（見表2）。

③軸心編碼

軸心編碼是在聚焦編碼形成的范疇基礎(chǔ)上，借助事件之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系進(jìn)行反復(fù)的思考與分析，將不同類屬的范疇進(jìn)行分類、整合使得被分裂的原始數(shù)據(jù)又重新聚合在一起，把類屬指向亞類屬，使類屬的屬性和維度具體化。本研究通過軸心編碼最終將AR學(xué)習(xí)過程的學(xué)習(xí)認(rèn)知功能細(xì)分為三大類屬：“學(xué)習(xí)期望功能”“知識(shí)加工功能”和“素養(yǎng)發(fā)展功能”，每個(gè)類屬又細(xì)分為2 ～ 5個(gè)亞類屬，最終得到10個(gè)亞類屬，并將每個(gè)類屬具體化，最終得到三大類屬、十個(gè)亞類屬的高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能基本理論框架（見表3）。

④理論編碼

理論編碼是讓類屬之間的關(guān)系變得具體化，有助于“把支離破碎的故事重新聚攏在一起”，區(qū)分哪些是重要類屬，確定類屬彼此之間的關(guān)系。本研究基于之前的初始編碼、聚焦編碼以及軸心編碼結(jié)果，將其進(jìn)行相關(guān)理論建構(gòu)。最終，通過總結(jié)歸納得出AR學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知功能理論模型（見圖1）。

⑤理論飽和度檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能模型的理論飽和度，研究小組按照資料的學(xué)科分類，從每一類別中隨機(jī)抽取1/ 3的訪談內(nèi)容，按照上述步驟重新進(jìn)行編碼，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并無新概念和新范疇產(chǎn)生，且各范疇間也未出現(xiàn)新的關(guān)系，由此說明該理論模型所得編碼已經(jīng)達(dá)到理論飽和。

三、高中生化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能模型

（一）學(xué)習(xí)期望功能

（1）好奇內(nèi)驅(qū)力

在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，好奇心的激發(fā)會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索，并且提升學(xué)生主動(dòng)性，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)獲取的渴望[9]。學(xué)生認(rèn)為AR技術(shù)的呈現(xiàn)，由于是新事物，其有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者好奇心，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。通過整合分析訪談內(nèi)容，研究發(fā)現(xiàn)，被訪談?wù)叨啻翁岬健疤嵘龑W(xué)習(xí)熱情”“充滿神秘”“驚喜感”以及“神奇”等詞匯，即當(dāng)學(xué)生剛剛接觸AR時(shí)，會(huì)被新事物的神奇所吸引，會(huì)有探究沖動(dòng)，也會(huì)希望嘗試一種新型學(xué)習(xí)方式。

（2）感知內(nèi)驅(qū)力

在兩次深度訪談中學(xué)生均認(rèn)為，由于AR軟件的自主操作和沉浸使用特點(diǎn)，學(xué)生能夠近距離接觸并觀察，從而進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)探究欲，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)期望提升?；诖?，本研究得出“學(xué)習(xí)期望功能”的第二個(gè)亞類屬-“感知內(nèi)驅(qū)力”，即學(xué)習(xí)者親身經(jīng)歷AR使用過程，對(duì)AR進(jìn)行深入觀察、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作感受化學(xué)學(xué)習(xí)的魅力。該過程從視覺、觸覺多方面提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)程。為了對(duì)感知內(nèi)驅(qū)力進(jìn)一步細(xì)化，研究者將編碼節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步整合，最終將“感知內(nèi)驅(qū)力”亞屬具體化為五個(gè)方面，從學(xué)習(xí)者整體感受、操作體驗(yàn)、視覺感知等方面進(jìn)行細(xì)化，多維度闡述AR學(xué)習(xí)中感知對(duì)于學(xué)習(xí)動(dòng)力的影響。

（3）認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力

心理學(xué)研究表明，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就會(huì)有一種認(rèn)知驅(qū)動(dòng)力，即一種要求了解和理解的需要，要求掌握知識(shí)的需要，這種需要一般是從好奇的傾向中派生出來的[10]，而這種驅(qū)動(dòng)力會(huì)伴隨著學(xué)生學(xué)習(xí)的過程逐漸產(chǎn)生。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中投入程度較高，產(chǎn)生高度的“自我效能感”就能逐漸提升學(xué)習(xí)積極性。訪談結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在AR學(xué)習(xí)過程中能夠提升其主觀能動(dòng)性，推動(dòng)自主學(xué)習(xí)進(jìn)程，增強(qiáng)知識(shí)吸收的效果。研究經(jīng)過軸心編碼，細(xì)化聚焦編碼類屬，最終得出“學(xué)習(xí)期望功能”第三亞類屬-“認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力”，即在AR學(xué)習(xí)過程中，由于AR具有沉浸性，互動(dòng)性等特點(diǎn)，讓學(xué)生在此過程中逐漸增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，想要進(jìn)行自我知識(shí)探索，特別是關(guān)于化學(xué)微觀的知識(shí)。這一過程不僅有助于學(xué)生發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，更多的是推動(dòng)知識(shí)吸收，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的期待，為后續(xù)化學(xué)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）知識(shí)加工功能

（1）知識(shí)宏觀性

教育教學(xué)研究中，直觀性是教學(xué)中一條重要原則，即讓學(xué)生直接看到并思考遠(yuǎn)大于口頭講述自我想象的學(xué)習(xí)效果。AR呈現(xiàn)模型具有科學(xué)性和直觀性，這將化學(xué)學(xué)習(xí)中的抽象知識(shí)形象化。這個(gè)過程中，學(xué)生不用純靠自己想象，可以通過直接觀察思考而獲得知識(shí)，因此AR的融入解決了空間想象能力欠缺學(xué)生的問題。其次，AR不僅能呈現(xiàn)整體的分子模型，而且對(duì)于分子中的細(xì)節(jié)展示也很透徹，例如鍵長鍵角以及原子大小等，這些知識(shí)在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中學(xué)生只能純靠想象，因此往往會(huì)出現(xiàn)理解偏差的問題，但是AR圖像則從360°全方位展現(xiàn)了具體結(jié)構(gòu)特征，這有助于知識(shí)透徹理解與知識(shí)內(nèi)化。最后，由于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”，學(xué)生通過AR詳細(xì)掌握微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)其有著系統(tǒng)認(rèn)知，這為學(xué)習(xí)相關(guān)化學(xué)性質(zhì)以及物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)，有助于復(fù)雜知識(shí)內(nèi)容的理解。

（2）呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)性

在知識(shí)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)因?yàn)槲⒂^知識(shí)宏觀化而更沉浸于學(xué)習(xí)，圖像畫面的動(dòng)態(tài)感會(huì)增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從而幫助學(xué)生進(jìn)一步理解相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。由于AR技術(shù)可以操作，多角度觀察，所以給學(xué)生呈現(xiàn)的是三維視角的分子模型和分子結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生看得更清楚也理解得更透徹。其次，整個(gè)圖像都是動(dòng)態(tài)式呈現(xiàn)，會(huì)激發(fā)學(xué)生的興趣，并且對(duì)學(xué)習(xí)過程充滿熱情。因?yàn)檎麄€(gè)過程都是模擬真實(shí)的微觀世界，即構(gòu)建了一個(gè)微觀情景，讓學(xué)生身臨其境，讓抽象遙遠(yuǎn)的知識(shí)變得觸手可及，對(duì)其知識(shí)理解也有橋梁作用。最后，雖然整個(gè)AR圖像都是虛擬的，但是他卻以平面的方式多維度展示了相關(guān)內(nèi)容。AR不像VR完全虛擬化，它將真實(shí)與虛擬結(jié)合，讓學(xué)生在真實(shí)生活中理解微觀抽象知識(shí)，即將知識(shí)結(jié)構(gòu)平面化。

（3）探究可視性

在AR圖像呈現(xiàn)過程中，學(xué)生可以通過操作進(jìn)行多角度觀察。對(duì)于化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的理解學(xué)生會(huì)有疑問，特別是關(guān)于鍵角以及共面問題，但由于AR融入，學(xué)生在自我操作過程中能仔細(xì)全面觀察，這個(gè)過程大大地提高了知識(shí)探索的效果以及知識(shí)理解程度。其次，相比于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)，AR圖像提升了結(jié)構(gòu)真實(shí)度，學(xué)生能站在現(xiàn)實(shí)世界觸碰虛擬抽象世界，這個(gè)過程本身就讓學(xué)生有了探索感，從而推進(jìn)探究學(xué)習(xí)的進(jìn)程。同時(shí)，AR學(xué)習(xí)打破時(shí)空界限，AR圖像作為宏觀微觀世界連接的橋梁，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍擴(kuò)大，幫助學(xué)生在宏觀微觀之間轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化。最后，由于AR可以旋轉(zhuǎn)縮放，整個(gè)過程學(xué)生以旋轉(zhuǎn)圖像的方式遞進(jìn)式探索，幫助學(xué)生更直觀、更全面地認(rèn)知結(jié)構(gòu)知識(shí)，增強(qiáng)了探究學(xué)習(xí)投入程度。

（4）社會(huì)互動(dòng)性

研究證明，課堂互動(dòng)的程度是影響學(xué)生知識(shí)掌握程度[11]的重要因素。AR能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)師生互動(dòng)性，課堂形式多元化。在教學(xué)過程，AR技術(shù)可以做到全班普及，所以相比于傳統(tǒng)課堂教師拿模型或者用PPT呈現(xiàn)，AR教學(xué)能讓所有人都能近距離觀察分子結(jié)構(gòu)，整體教學(xué)效果會(huì)有所提升。其次，學(xué)生認(rèn)為通過AR學(xué)習(xí)能大大提升師生、生生互動(dòng)，讓教師教學(xué)過程更有激情，學(xué)生也能在交流過程中更多增長見解，而不是單純地靠教師講解灌輸，學(xué)生可以將自己的想法見解與實(shí)際知識(shí)結(jié)合，進(jìn)行知識(shí)增長，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化。同時(shí)，在AR學(xué)習(xí)中，學(xué)生要與AR圖像進(jìn)行更多互動(dòng)，這個(gè)過程學(xué)生會(huì)主動(dòng)進(jìn)行操作，提升動(dòng)手能力，并結(jié)合3D圖像在頭腦中建構(gòu)模型，甚至可以利用身邊物品進(jìn)行模型搭建，提升創(chuàng)造能力。

（5）認(rèn)知建構(gòu)

在AR學(xué)習(xí)中，學(xué)生以自主操作為主，教師在此過程中主要是引導(dǎo)并幫助學(xué)生答疑解惑，所以在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會(huì)形成許多新的觀點(diǎn)、看法。由于AR呈現(xiàn)的知識(shí)是動(dòng)態(tài)、具象的，這與書本上單純的文字圖片形成鮮明對(duì)比，幫助學(xué)生加深理解，而不是以死記硬背的方式記住知識(shí)內(nèi)容，這樣知識(shí)在學(xué)生腦海中存留的時(shí)間會(huì)更長，學(xué)生更易做到理論聯(lián)系實(shí)際。其次，在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)于微觀結(jié)構(gòu)理解以及結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)等知識(shí)內(nèi)容存在理解困難，特別對(duì)于缺乏空間想象能力的學(xué)生，在這方面AR起到互補(bǔ)作用，將微觀世界宏觀式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生在現(xiàn)實(shí)世界去建構(gòu)抽象知識(shí)，具象化理解知識(shí)難點(diǎn)。最后，學(xué)生在AR學(xué)習(xí)中逐漸形成自我知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，之后再加上教師的講解和書本內(nèi)容補(bǔ)充，學(xué)生就能循序漸進(jìn)地形成整體知識(shí)結(jié)構(gòu)，將碎片知識(shí)連結(jié)為整體，實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化。

（三）素養(yǎng)發(fā)展功能

（1）學(xué)科思維

學(xué)科思維方式對(duì)化學(xué)問題解決的重要價(jià)值已經(jīng)得到科學(xué)教育研究者的廣泛認(rèn)同[12]。訪談中，多名同學(xué)認(rèn)為AR的立體圖像能幫助學(xué)生提升空間感，即學(xué)生先從視覺實(shí)現(xiàn)空間認(rèn)知，再在頭腦中實(shí)現(xiàn)模型建構(gòu)，久而久之空間感就得到提升。同時(shí)，AR作為宏觀微觀世界轉(zhuǎn)換的橋梁，能幫助學(xué)生發(fā)展宏觀辨識(shí)、微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)，AR模型的獨(dú)特性也能提升學(xué)生證據(jù)推理、模型認(rèn)知的化學(xué)素養(yǎng)。在此過程中，化學(xué)知識(shí)理解可以通過AR圖像呈現(xiàn)得到改善，AR的融入能讓學(xué)生從新的角度理解知識(shí)，以提升學(xué)生知識(shí)理解能力。最后，AR圖像能幫助學(xué)生發(fā)展想象力，特別是對(duì)于想象能力不足的學(xué)生最有幫助。同時(shí)，由于AR能夠宏觀化微觀結(jié)構(gòu)，學(xué)生可以對(duì)未知的世界增加更多的想象，這個(gè)過程也有助于想象力的發(fā)展。

（2）實(shí)踐能力

學(xué)生在通過AR學(xué)習(xí)時(shí)，可以通過操作AR技術(shù)，立足立體的分子圖像進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)結(jié)構(gòu)的思維發(fā)散，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。同時(shí)，由于AR學(xué)習(xí)需要多人共同合作，在此過程中，學(xué)生可以暢所欲言，互相交流分享個(gè)人見解，久而久之，有助于其合作交流能力的提高，也會(huì)幫助一些膽小的學(xué)生克服怯場的缺點(diǎn)。其次，AR宏觀微觀結(jié)合的特點(diǎn)會(huì)讓學(xué)生將微觀世界與生活建立聯(lián)系，有助于未來知識(shí)的應(yīng)用。最后，AR技術(shù)的融入有助于學(xué)生跨學(xué)科思維的培養(yǎng)。當(dāng)前各國教育目標(biāo)都強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科思維的培養(yǎng)，而學(xué)生通過操作AR可以對(duì)分子結(jié)構(gòu)、模型有深入理解，同時(shí)在操作中對(duì)于空間思維、想象能力的培養(yǎng)都有所幫助。這個(gè)素養(yǎng)對(duì)于其他學(xué)科例如生物、物理的學(xué)習(xí)也有所幫助，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科思維發(fā)展。

（四）功能內(nèi)部關(guān)系

高中化學(xué)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能理論模型分為三個(gè)基本功能，即“學(xué)習(xí)期望功能”“知識(shí)加工功能”和“素養(yǎng)發(fā)展功能”，三個(gè)功能為遞進(jìn)關(guān)系，即在AR學(xué)習(xí)中，通過AR的融入，首先激發(fā)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的興趣，即提高學(xué)習(xí)期望值；之后通過AR呈現(xiàn)方式幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)，掌握化學(xué)學(xué)習(xí)中的重難點(diǎn)，特別是對(duì)于微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和建構(gòu)有很大的幫助；最后，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中不僅實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，更多的是促進(jìn)素養(yǎng)的發(fā)展，為未來的終身學(xué)習(xí)、知識(shí)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，形成良好的思維網(wǎng)絡(luò)。

在“學(xué)習(xí)期望功能”中，以遞進(jìn)方式提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，即從學(xué)生好奇感出發(fā)，進(jìn)而讓其感知AR的魅力，最后在知識(shí)學(xué)習(xí)沉浸中感受到學(xué)習(xí)的快樂，即從好奇、感知和認(rèn)知三大內(nèi)驅(qū)力增加對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)期望。其次，“知識(shí)加工功能”則是由“知識(shí)宏觀性”“呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)性”“探究可視性”“社會(huì)互動(dòng)性”和“認(rèn)知建構(gòu)”共同實(shí)現(xiàn)，五個(gè)亞功能分工合作，讓學(xué)生學(xué)習(xí)過程有趣，在這5個(gè)功能的幫助下，學(xué)生學(xué)習(xí)化被動(dòng)為主動(dòng)，積極探索知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，為理論與實(shí)踐結(jié)合作鋪墊。最后，“素養(yǎng)發(fā)展功能”主要分布于學(xué)生學(xué)科思維和實(shí)踐能力，學(xué)生通過提升學(xué)習(xí)期望和掌握知識(shí)內(nèi)容，逐漸會(huì)將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為教育目標(biāo)中的素養(yǎng)，深刻理解、應(yīng)用知識(shí)。

四、對(duì)策與建議

本研究立足AR學(xué)習(xí)過程中學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，提出以下幾點(diǎn)建議，為未來AR化學(xué)教學(xué)提供借鑒。

（1）融合學(xué)習(xí)期望與知識(shí)加工功能，落實(shí)素養(yǎng)發(fā)展功能

根據(jù)AR學(xué)習(xí)認(rèn)知功能模型可知，AR學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)期望、知識(shí)加工以及素養(yǎng)發(fā)展均有促進(jìn)作用。在AR教學(xué)過程中，教師多注重于期望功能與知識(shí)加工功能，容易忽略學(xué)生素養(yǎng)能力的發(fā)展。因此AR教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)揮“素養(yǎng)發(fā)展功能”，例如在學(xué)科思維中，空間感、想象力都應(yīng)立足于知識(shí)加工功能中，通過知識(shí)的加工為學(xué)生多維度呈現(xiàn)立體化知識(shí)，訓(xùn)練思維，發(fā)展學(xué)科能力。而關(guān)于實(shí)踐能力，需要教師充分利用AR期望功能與知識(shí)加工功能，即讓學(xué)生提升對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，建立生活與知識(shí)的連接，實(shí)現(xiàn)知識(shí)落地。

（2）依據(jù)學(xué)生層次，設(shè)計(jì)多元化與個(gè)性化AR課堂

AR教學(xué)過程中，AR對(duì)于不同層次學(xué)生作用的側(cè)重點(diǎn)不同。優(yōu)等生側(cè)重為高階思維、學(xué)科素養(yǎng)能力的發(fā)展，而成績中等偏下學(xué)生更多是激發(fā)其化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，提升其學(xué)習(xí)投入程度。所以，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師應(yīng)從學(xué)生實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)不同方式的個(gè)性化AR課堂，對(duì)于成績優(yōu)異學(xué)生可以鼓勵(lì)其自主使用AR技術(shù)進(jìn)行未知知識(shí)的探索；成績中等學(xué)生則用其加強(qiáng)小組合作交流，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，提高知識(shí)交流程度；成績中等偏下學(xué)生可以利用AR提升化學(xué)興趣及學(xué)習(xí)積極性。所以，教師在設(shè)計(jì)課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)立足AR化學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出多元化化學(xué)AR課堂，從而激發(fā)學(xué)生的潛能，實(shí)現(xiàn)課堂效果最大化。

（3）立足AR多元功能，設(shè)計(jì)特色式校本課程

由于不同地區(qū)與不同類型學(xué)生的差異，專家與一線教師探究出的通用AR融合教學(xué)路徑并不能適應(yīng)于所有課程，也不是所有的知識(shí)都適用AR教學(xué)。所以，為了讓AR技術(shù)教育功能實(shí)現(xiàn)最大化，AR校本課程研發(fā)便成了每個(gè)學(xué)校重要的任務(wù)。在開發(fā)過程中，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的興趣點(diǎn)與學(xué)習(xí)水平，側(cè)重發(fā)揮AR的各類功能，針對(duì)不同層次學(xué)生設(shè)計(jì)特別的AR教科書，讓AR學(xué)習(xí)教育功能發(fā)揮到最大。

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（責(zé)任編輯：邢西深）