基于媒介情境理論的研學(xué)AR交互設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：戶(hù)外研學(xué)；AR交互；媒介情境理論；沉浸式；游戲化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2024）24-0063-04

引言

信息技術(shù)快速發(fā)展下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)逐漸成為連通虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的橋梁。通過(guò)AR 技術(shù)可以將計(jì)算機(jī)形成的虛擬信息疊加到現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)場(chǎng)景中，增強(qiáng)人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等方面的體驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界起到補(bǔ)充作用[1]。

根據(jù)中華人民共和國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《學(xué)科分類(lèi)與代碼》（GBT13745-2009），AR 技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具體學(xué)科分布情況如表1 所示[2]106。

從表1中可以看出，“自然科學(xué)”領(lǐng)域的 AR應(yīng)用教育占比最高，達(dá)到 42.1%。大部分著重利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)改進(jìn)或增強(qiáng)自然科學(xué)的教學(xué)[2]106，這表明AR交互應(yīng)用與戶(hù)外研學(xué)適配度極高——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于改變戶(hù)外自然研學(xué)存在著講授信息傳達(dá)效率低、互動(dòng)趣味性不足等問(wèn)題，為提升戶(hù)外研學(xué)體驗(yàn)提供創(chuàng)新性新的設(shè)計(jì)思路。因此，探討AR 技術(shù)作為新媒介技術(shù)帶來(lái)的用戶(hù)新的交互體驗(yàn)可能性與戶(hù)外研學(xué)情境如何高效適配，媒介情境理論給出了有益指導(dǎo)。文章首先介紹了媒介情境理論及其在A(yíng)R 交互設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用，然后詳細(xì)分析了《學(xué)趣》App 的研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)探索，最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析評(píng)估和總結(jié)。

一、媒介情境理論下的AR交互

（一）媒介情境理論。媒介情境理論是由梅羅維茨結(jié)合麥克盧漢的“媒介傳播”理論和社會(huì)學(xué)家戈夫曼的“情境主義理論”提出的，強(qiáng)調(diào)媒介、情景和行為之間相互作用的理論。麥克盧漢提出不同媒介會(huì)改變?nèi)说母兄驼J(rèn)知行為。梅羅維茨認(rèn)為情境就是信息系統(tǒng)；每一種獨(dú)特的行為需要一種獨(dú)特的情境，并提出了新媒介——新情境——新行為的新思路[3]。該理論強(qiáng)調(diào)了技術(shù)、環(huán)境和用戶(hù)行為之間的相互作用，很好地詮釋了電子媒介所帶來(lái)的新的行為變化，認(rèn)為不同的媒介形式能夠創(chuàng)造出不同的交流情景，進(jìn)而影響用戶(hù)的行為模式。隨著新媒體技術(shù)的發(fā)展，媒介情境理論也被廣泛應(yīng)用于新興媒介的研究之中。

（ 二）AR 技術(shù)下的交互。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感器技術(shù)和顯示技術(shù)，將虛擬信息與現(xiàn)實(shí)世界無(wú)縫融合，具有“虛擬物體能夠準(zhǔn)確地以3D形式再現(xiàn)真實(shí)物體”“將物理現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界相連接”“支持實(shí)時(shí)交互”三大特點(diǎn)[2]105。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用能夠彌補(bǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）在操作真實(shí)感方面的不足[4]。AR 技術(shù)通過(guò)捕捉現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的圖像信息特征等調(diào)取相關(guān)虛擬信息，根據(jù)使用者不同的空間位置、觀(guān)看角度及肢體動(dòng)作，虛擬信息數(shù)據(jù)可與現(xiàn)實(shí)環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的、準(zhǔn)確的互動(dòng)，大大提高信息獲取的效率[5]。AR 技術(shù)還具有多模態(tài)的交互方式，包括觸摸屏、手勢(shì)、視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音輸入等，與真實(shí)世界進(jìn)行互動(dòng)，使用戶(hù)的交互體驗(yàn)豐富化，為教育領(lǐng)域提供了新的可能性。

二、基于媒介情境理論的研學(xué)AR交互設(shè)計(jì)分析

（一）作為新媒介的AR 交互可能性。交互設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)的是雙方或多方的互動(dòng)與協(xié)作。通過(guò)各式各樣的設(shè)計(jì)手段，使人和產(chǎn)品、技術(shù)等人造事物之間能夠相互交流、協(xié)作，最終達(dá)到某個(gè)共同的目的[6]。

AR 技術(shù)交互的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于XR 硬件媒介設(shè)備，主要的有智能手機(jī)、平板電腦、AR 眼鏡、投影設(shè)備和體感設(shè)備等。在眾多設(shè)備中，由于手機(jī)普及度高且功能強(qiáng)大（具有的GPS 定位能縮小識(shí)別范圍，提高準(zhǔn)確率而環(huán)境光傳感器可根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整圖像采集參數(shù)，優(yōu)化圖像質(zhì)量），且具有交互形式多樣性（觸摸屏、手勢(shì)等），系列多模態(tài)交互越來(lái)越多地被綜合應(yīng)用于交互設(shè)計(jì)中，提供更為自然和高效的用戶(hù)體驗(yàn)[7]。

（二）基于A(yíng)R 研學(xué)的新情境分析。相較于目前的戶(hù)外研學(xué)，AR研學(xué)通過(guò)AR 技術(shù)能夠創(chuàng)建多樣化的學(xué)習(xí)情境，突破時(shí)空限制，適應(yīng)個(gè)性化需求。不但使真實(shí)世界與虛擬世界相連結(jié)，創(chuàng)造全新的學(xué)習(xí)情景，還可以在虛擬世界中詳細(xì)、精準(zhǔn)地展示現(xiàn)實(shí)世界中難以觀(guān)察到的事物，偶發(fā)性高的事件抑或是較為危險(xiǎn)的情景，繼而激發(fā)同學(xué)們新的學(xué)習(xí)行為。如對(duì)動(dòng)植物觀(guān)察，學(xué)生們常面臨無(wú)法近距離觀(guān)察與實(shí)時(shí)討論互動(dòng)，而AR 技術(shù)交互可創(chuàng)建與自然環(huán)境融合的新學(xué)習(xí)場(chǎng)景，通過(guò)AR 識(shí)別聚焦觀(guān)察主體，疊加主體信息標(biāo)簽說(shuō)明、3D動(dòng)態(tài)、通過(guò)移動(dòng)設(shè)備來(lái)更好地展示主體具體形態(tài)，還可以創(chuàng)建AR 互動(dòng)游戲任務(wù)，改變自然研學(xué)的直線(xiàn)式流程，呈現(xiàn)出了一種多線(xiàn)程、多方位、非線(xiàn)性的敘事單元。

總的來(lái)說(shuō)，AR 技術(shù)能夠感知用戶(hù)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，并根據(jù)情境提供相應(yīng)的虛擬信息。這種情境感知能力使得AR 應(yīng)用能夠適應(yīng)不同的用戶(hù)和環(huán)境，提供相對(duì)應(yīng)的更加自然和適應(yīng)性的體驗(yàn)。

（三）研學(xué)新需求行為分析。圖1是通過(guò)組織團(tuán)隊(duì)前往戶(hù)外研學(xué)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)地觀(guān)察并記錄，目標(biāo)人群訪(fǎng)談，問(wèn)卷調(diào)查等調(diào)研方式獲取并匯總真實(shí)、豐富的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)而成。

由數(shù)據(jù)可知，在研學(xué)活動(dòng)中用戶(hù)期望通過(guò)研學(xué)獲取知識(shí)、享受安全便利環(huán)境、獲得多元體驗(yàn)、互動(dòng)反饋及個(gè)性化指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、體驗(yàn)和發(fā)展全面提升；用戶(hù)在研學(xué)活動(dòng)中呈現(xiàn)出諸多行為，他們會(huì)主動(dòng)觀(guān)察環(huán)境、用智能手機(jī)答疑、小組討論分享、思考記錄所學(xué)知識(shí)，識(shí)別興趣與不足。

三、研學(xué)AR交互設(shè)計(jì)邏輯建構(gòu)

本節(jié)以媒介情境理論為基礎(chǔ)框架，圍繞“新媒介—新情境—新行為”展開(kāi)，構(gòu)建起基于研學(xué)新情境的AR 交互設(shè)計(jì)的邏輯建構(gòu)，如圖2。

研學(xué)AR 情境作為綜合交互系統(tǒng)，需要全面考量交互技術(shù)、情境映射、學(xué)習(xí)者等因素。繼而通過(guò)構(gòu)建虛實(shí)融合的新情境，AR 游戲任務(wù)等方式來(lái)增加人與知識(shí)的交互，激發(fā)多元感官體驗(yàn)，確保每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都能有效地服務(wù)于研學(xué)目標(biāo)，推動(dòng)用戶(hù)更積極地參與研學(xué)活動(dòng)。

（一）新媒介——發(fā)揮AR強(qiáng)沉浸多模態(tài)特性的研學(xué)交互設(shè)計(jì)。在戶(hù)外研學(xué)情境下，AR提供了一種新的媒介交互，用戶(hù)可通過(guò)觸屏，語(yǔ)音，文字等形式來(lái)與自然或IP 生成物或助手進(jìn)行多模態(tài)交互，這擴(kuò)展了學(xué)生在虛實(shí)融合的新場(chǎng)景中的氛圍、情感與行為等情境空間，并力求通過(guò)交互技術(shù)來(lái)使得現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景與虛擬場(chǎng)景有實(shí)時(shí)的交互變化；尤其是在人工智能快速發(fā)展的當(dāng)下，可以通過(guò)虛擬AI 助教的方式，通過(guò)攝像頭對(duì)觀(guān)察主體的識(shí)別與實(shí)時(shí)語(yǔ)音交互完成學(xué)習(xí)任務(wù)，也可以通過(guò)圖文疊加、3D 虛擬模型或動(dòng)態(tài)演示進(jìn)一步地呈現(xiàn)觀(guān)察物更詳細(xì)介紹信息與動(dòng)態(tài)變化。如，戶(hù)外動(dòng)植物觀(guān)察的AR 交互可以了解植物的名稱(chēng)、分類(lèi)、生長(zhǎng)習(xí)性等。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)一棵樹(shù)時(shí)，在A(yíng)R 指引下與虛擬模型進(jìn)行互動(dòng)調(diào)取植物的從小到大的生長(zhǎng)形態(tài)變化、生長(zhǎng)環(huán)境特征、分布范圍等信息的動(dòng)態(tài)展示。還可以通過(guò)對(duì)植物的虛擬3D 模型的旋轉(zhuǎn)和放大等AR 交互更深入地觀(guān)察植物內(nèi)外結(jié)構(gòu)，如葉片的紋理、根系的布局等。

（二）新情境——從單一到多線(xiàn)敘事單元情境交互設(shè)計(jì)。研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)通過(guò)AR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)打破虛實(shí)空間與時(shí)空限制，進(jìn)行多線(xiàn)敘事的情境映射，可以對(duì)固有線(xiàn)性研學(xué)模式的突破。將研學(xué)內(nèi)容分割成多個(gè)相互關(guān)聯(lián)但又相對(duì)獨(dú)立的敘事單元，每個(gè)單元都有其獨(dú)立的敘事情境與信息內(nèi)容，學(xué)生可以自由選擇探索順序。同如戶(hù)外觀(guān)察研學(xué)識(shí)別某一動(dòng)植物后，AI助教實(shí)時(shí)問(wèn)答調(diào)用或生成更具個(gè)性化的信息內(nèi)容，可以了解動(dòng)植物的前世今生、生活環(huán)境、生物結(jié)構(gòu)、食物鏈關(guān)系等，從起源演化（多時(shí)間）、生態(tài)環(huán)境（多空間）、與人類(lèi)關(guān)系（多角度）、自身生理結(jié)構(gòu)（多部位）等多個(gè)維度的敘事的個(gè)性化AR 交互，能夠激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，讓他們?cè)谧灾鳂?gòu)建知識(shí)體系的過(guò)程中更全面地了解戶(hù)外大千世界理解。再者，可以在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中通過(guò)情境映射整合更多維情境中的跨學(xué)科知識(shí)與故事、游戲等娛樂(lè)情境或更富邏輯的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖譜，促進(jìn)STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）等跨學(xué)科教學(xué)。通過(guò)創(chuàng)建相關(guān)知識(shí)相關(guān)的情境任務(wù)游戲化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)參與度可增加學(xué)習(xí)趣味性。

（三）新行為——從單向到實(shí)時(shí)交互反饋的新行為模式。基于媒介情境理論的AR研學(xué)App以用戶(hù)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建虛實(shí)互動(dòng)場(chǎng)景，使人與環(huán)境之間的交互更加的深入；通過(guò)游戲化的情境式任務(wù)，如食物鏈匹配和AR 植樹(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的情境參與度。這種基于現(xiàn)代AR技術(shù)與虛實(shí)相融情境而生的設(shè)計(jì)方式是對(duì)戶(hù)外研學(xué)行為模式的一種創(chuàng)新，利用 AR 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生在研學(xué)過(guò)程中能與虛擬環(huán)境和內(nèi)容進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)，讓學(xué)生獲得多感官認(rèn)知體驗(yàn)。學(xué)習(xí)過(guò)程變得更加有趣和富有挑戰(zhàn)性，同學(xué)們的學(xué)習(xí)模式也從被動(dòng)接受信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究知識(shí)，形成了一個(gè)良性的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)循環(huán)。同時(shí)，AR 設(shè)備還能夠即時(shí)提供反饋，幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤和鞏固知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)效果。此設(shè)計(jì)還鼓勵(lì)協(xié)作學(xué)習(xí)，讓多個(gè)學(xué)生組隊(duì)，通過(guò)AR設(shè)備共同完成任務(wù)，一起完成復(fù)雜的生態(tài)項(xiàng)目，通過(guò)分工合作增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

綜上，在構(gòu)建研學(xué)AR交互設(shè)計(jì)邏輯中，媒介、情境、行為被重新聯(lián)結(jié)，形成新的結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過(guò)設(shè)備、用戶(hù)、情境的交互，創(chuàng)構(gòu)了AR 技術(shù)深度調(diào)動(dòng)多感官、激發(fā)探索欲、提高積極性、增強(qiáng)情感共鳴等的AR 研學(xué)交互體驗(yàn)?zāi)Ｊ健?/p>

四、《學(xué)趣》研學(xué)AR交互設(shè)計(jì)探索

《學(xué)趣》研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)基于上述“新媒體——新情境——新行為”理論框架邏輯，為線(xiàn)下研學(xué)服務(wù)設(shè)計(jì)虛實(shí)融合的游戲化創(chuàng)新研學(xué)體驗(yàn)，針對(duì)青少年戶(hù)外自然研學(xué)場(chǎng)景。其邏輯構(gòu)建見(jiàn)圖3，具體設(shè)計(jì)成果將分3 個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

（一）發(fā)揮AR 新媒介特性的交互設(shè)計(jì)探索。

1. 多模態(tài)交互提升信息獲取與體驗(yàn)設(shè)計(jì)

借助AR技術(shù)具有“虛實(shí)融合”的視覺(jué)識(shí)別與語(yǔ)音多模態(tài)交互能力，對(duì)應(yīng)青少年戶(hù)外研學(xué)中親近自然，具象觀(guān)察與科學(xué)探索、溫習(xí)課本與學(xué)習(xí)新知等多樣化的研學(xué)需求深度融合，借助最新的科大訊飛人工智能大模型為首的學(xué)習(xí)智能體可通過(guò)觸屏、語(yǔ)音等多模態(tài)交互來(lái)適應(yīng)視覺(jué)傾向者與聽(tīng)覺(jué)傾向者等不同研學(xué)用戶(hù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)習(xí)慣。

設(shè)計(jì)中關(guān)注AR 交互與教育情境的適配，基于視覺(jué)感知原理幫助學(xué)生構(gòu)建多維的認(rèn)知框架，提升對(duì)自然知識(shí)的信息獲取體驗(yàn)。如圖4，研學(xué)用戶(hù)觀(guān)察研學(xué)點(diǎn)設(shè)計(jì)的動(dòng)植物情景，可利用AR 圖像識(shí)別精準(zhǔn)識(shí)別動(dòng)植物并調(diào)取現(xiàn)有庫(kù)內(nèi)多模態(tài)信息，不僅設(shè)計(jì)有相關(guān)的介紹信息，還增加三維可交互模型展示、生長(zhǎng)過(guò)程動(dòng)畫(huà)、成長(zhǎng)環(huán)境視頻與生態(tài)圖譜可視化設(shè)計(jì)等，并通過(guò)觸屏與語(yǔ)音交互協(xié)同作用完成，特別融入AI 研學(xué)助手的實(shí)時(shí)講解與問(wèn)答，能講調(diào)動(dòng)還在多感官參與，改進(jìn)知識(shí)獲取方式，提升學(xué)習(xí)積極性與知識(shí)吸收效率。

2. 界面設(shè)計(jì)與戶(hù)外環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一

考慮到戶(hù)外研學(xué)環(huán)境的復(fù)雜性，UI 交互設(shè)計(jì)界面采用了冷色調(diào)與中性色相結(jié)合的簡(jiǎn)約風(fēng)格。見(jiàn)圖4（a），圖標(biāo)（icon）形狀簡(jiǎn)潔、線(xiàn)條流暢，提高了在復(fù)雜光線(xiàn)條件下的辨識(shí)度。各個(gè)界面色調(diào)以綠色為主，設(shè)計(jì)風(fēng)格清新自然，不僅與戶(hù)外自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，給人帶來(lái)寧?kù)o、舒適的感覺(jué)，減輕學(xué)生在戶(hù)外學(xué)習(xí)時(shí)的視覺(jué)疲勞，同時(shí)在潛意識(shí)中強(qiáng)化學(xué)生與自然環(huán)境的聯(lián)系，使其更容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。另外，在不同界面中使用了適量的，不同顏色的線(xiàn)條和文字來(lái)突出重點(diǎn)信息，使內(nèi)容更加有層次感，清晰易讀。

AI助手設(shè)計(jì)在與整體界面風(fēng)格統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，基于與青少年兒童建立深層次情感連接的任務(wù)，著重突出可愛(ài)、溫暖和友好的特質(zhì)，吸引注意力并產(chǎn)生親近感。從圖4（b）中可見(jiàn)，AI助手外觀(guān)設(shè)計(jì)采用毛絨質(zhì)感，搭配具有個(gè)性化的背包服飾，給人一種準(zhǔn)備去戶(hù)外探險(xiǎn)的感覺(jué)，與戶(hù)外研學(xué)的主題相契合。該形象擬人化的設(shè)計(jì)使當(dāng)學(xué)生在戶(hù)外遇到問(wèn)題或需要引導(dǎo)時(shí)，讓他們感到親切和安心、成為學(xué)生亦師亦友的“伙伴”，從而更愿意與之互動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生與 App 之間的情感連接，提升了學(xué)習(xí)體驗(yàn)的愉悅感。AI 助手的動(dòng)作和表情設(shè)計(jì)也需進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，例如，當(dāng)學(xué)生成功完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，AI 助手會(huì)做出歡呼慶祝的動(dòng)作，給予學(xué)生積極的反饋，進(jìn)一步激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）戶(hù)外研學(xué)新情境設(shè)計(jì)探索。情境設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以情感、情節(jié)引導(dǎo)為主的設(shè)計(jì)方式，通過(guò)一個(gè)個(gè)故事化的敘事單元的牽引，提高對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力。在實(shí)際研學(xué)過(guò)程中，學(xué)生體現(xiàn)出既有對(duì)現(xiàn)實(shí)自然情境的觀(guān)察需求，也有對(duì)更局部微觀(guān)探索的需求，在原有自然景象上細(xì)化微觀(guān)生態(tài)探秘的情境設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)的情境認(rèn)知局限，從而拓寬他們對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)更深入與全面的理解，通過(guò)以微觀(guān)敘事來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)生態(tài)知識(shí)的的學(xué)習(xí)探索，更有助于培養(yǎng)其主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系的自然科學(xué)素養(yǎng)。如圖5，利用AR 識(shí)圖對(duì)準(zhǔn)植物園里的一抔腐葉土壤識(shí)別其類(lèi)別屬性后可以調(diào)出肉眼難以觀(guān)察的小生物，如蚯蚓、甲殼蟲(chóng)的3D動(dòng)態(tài)模型動(dòng)畫(huà)，并配合AI 研學(xué)助手詳細(xì)介紹這些小動(dòng)物的生活習(xí)性、在土壤改良中的作用，還可深入講述了土壤中微生物群落的構(gòu)成和作用等知識(shí)內(nèi)容。為增強(qiáng)情境的沉浸感，特別設(shè)計(jì)有動(dòng)物在腐葉或沙土中輕微的震動(dòng)聲、小動(dòng)物爬行的沙沙聲等聲音特效。這種情境設(shè)計(jì)讓學(xué)生們直觀(guān)領(lǐng)略生態(tài)系統(tǒng)最基層的物質(zhì)循環(huán)運(yùn)作，突破了對(duì)自然觀(guān)察的常規(guī)尺度，激發(fā)了他們對(duì)微觀(guān)世界的好奇心和探索欲。

2. 多場(chǎng)景情境構(gòu)建滿(mǎn)足多元需求。青少年在研學(xué)過(guò)程中渴望從不同角度、不同尺度去探索自然，用AR 多情景疊加的虛實(shí)交互新情景建構(gòu)，不僅設(shè)計(jì)微小場(chǎng)景如腐葉土堆情景外，還設(shè)計(jì)了更大的生態(tài)場(chǎng)景，如池塘生態(tài)系統(tǒng)的情境，利用 GPS 定位和場(chǎng)景識(shí)別技術(shù)，到達(dá)池塘附近時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)池塘生態(tài)系統(tǒng)的 AR 展示。通過(guò)水下攝像頭模擬視角呈現(xiàn)池塘中各類(lèi)生物的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，包括魚(yú)類(lèi)的游動(dòng)、水草的搖曳以及微生物的分布。利用 AR 的信息標(biāo)注功能，為不同生物標(biāo)注名稱(chēng)、習(xí)性、食物鏈位置等關(guān)鍵信息。設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，點(diǎn)擊生物彈出詳細(xì)信息窗口，包含高清圖片、視頻介紹和相關(guān)知識(shí)問(wèn)答，幫助學(xué)生深入了解生物之間的相互關(guān)系。此外，還可以結(jié)合季節(jié)變化模擬，展示池塘在不同季節(jié)的生態(tài)特征變化，讓學(xué)生感受時(shí)間維度對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。

（三）游戲化任務(wù)所產(chǎn)生的交互新行為。由前期調(diào)研可知，戶(hù)外研學(xué)群體不愿被動(dòng)接受知識(shí)而是希望以?shī)蕵?lè)化方式寓教于樂(lè)。因此，研學(xué)任務(wù)的機(jī)制設(shè)計(jì)可在A(yíng)R 技術(shù)支撐的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的游戲化，與平時(shí)經(jīng)典的游戲機(jī)制相結(jié)合，形成游戲化研學(xué)任務(wù)。

1. 基于“消消樂(lè)”游戲機(jī)制的食物鏈匹配任務(wù)研學(xué)互動(dòng)行為，見(jiàn)圖6（a）。青少年在學(xué)習(xí)生態(tài)知識(shí)時(shí)，對(duì)于理論性概念闡述和純文字性的生態(tài)關(guān)系描述往往覺(jué)得抽象和枯燥。在設(shè)計(jì)新任務(wù)以適配戶(hù)外研學(xué)用戶(hù)新行為時(shí)，可采用基于 “消消樂(lè)” 游戲機(jī)制的食物鏈匹配任務(wù)改善生態(tài)知識(shí)學(xué)習(xí)困境。將復(fù)雜的生態(tài)知識(shí)以一種趣味化、互動(dòng)性強(qiáng)的游戲元素形式呈現(xiàn)。過(guò)程中，通過(guò)游戲化湊齊一行則消除的形式，以直觀(guān)視覺(jué)反饋詮釋生態(tài)平衡，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，更加深入地理解生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，促進(jìn)思維的系統(tǒng)性和條理性發(fā)展。

例如，在森林場(chǎng)景中，學(xué)生需要判斷鹿、狼、草等生物之間的食物鏈關(guān)系。同時(shí)，通過(guò)積分等游戲化反饋機(jī)制增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和自我糾錯(cuò)能力，提升學(xué)習(xí)效果。

2. 基于傳統(tǒng)拼圖合作機(jī)制的AR 拼圖任務(wù)共創(chuàng)行為。在戶(hù)外研學(xué)中，培養(yǎng)青少年的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)具有重要意義。前者有助于他們?cè)谖磥?lái)更好地適應(yīng)團(tuán)隊(duì)工作環(huán)境，學(xué)會(huì)合作共贏(yíng)；后者則能激發(fā)學(xué)生的積極性和進(jìn)取心，促使他們不斷挑戰(zhàn)自我，提升個(gè)人能力。AR 植物拼圖任務(wù)的設(shè)計(jì)，旨在創(chuàng)造一個(gè)有趣且富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)新情境，讓學(xué)生在合作完成任務(wù)的過(guò)程中激發(fā)新行為——學(xué)會(huì)溝通、協(xié)調(diào)和互相支持，提高團(tuán)隊(duì)合作能力與上進(jìn)心。

基于此，設(shè)計(jì)了AR 植物拼圖任務(wù)以促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)。見(jiàn)圖6（b），植物園工作人員提前設(shè)定多種本地特色植物及珍稀植物的拼圖任務(wù)，每個(gè)小組領(lǐng)取不同植物主題任務(wù)后，需在園內(nèi)利用AR 技術(shù)四處探索識(shí)別，收集拼圖碎片（被隨機(jī)隱藏在不同植物展區(qū)角落，靠近后會(huì)以虛擬光影閃爍形式提示位置）。收集齊后小組成員會(huì)合，共同在A(yíng)pp 內(nèi)合作拼湊出植物全貌。拼湊成功瞬間觸發(fā)該植物詳細(xì)科普動(dòng)畫(huà)彈出，介紹其獨(dú)特結(jié)構(gòu)、繁殖方式等。完成后各小組作品還能匯總展示在植物園公共大屏上形成 “植物拼圖墻”，激發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)作自豪感與競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

小結(jié)：《學(xué)趣》研學(xué) AR 交互設(shè)計(jì)的突出亮點(diǎn)在以下多方面。通過(guò)多模態(tài)交互，利用AR 與AI 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能識(shí)別和多感官信息融合，滿(mǎn)足了不同學(xué)習(xí)習(xí)慣學(xué)生的需求，提升了信息獲取效率和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。界面設(shè)計(jì)與戶(hù)外環(huán)境高度協(xié)調(diào)，色彩心理學(xué)原理的應(yīng)用和精心設(shè)計(jì)的圖標(biāo)及 IP 助手，增強(qiáng)了學(xué)生的情感連接和學(xué)習(xí)愉悅感。微觀(guān)生態(tài)探秘情境和多場(chǎng)景情境構(gòu)建豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，拓展了他們的視野，通過(guò)深入的知識(shí)呈現(xiàn)、跨學(xué)科整合和個(gè)性化支持，培養(yǎng)了學(xué)生的多種能力。游戲化任務(wù)將生態(tài)知識(shí)與游戲機(jī)制巧妙結(jié)合，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，并促進(jìn)了知識(shí)的遷移應(yīng)用能力。

總結(jié)

綜上，本研究基于媒介情境理論“新媒介—新情境—新行為”模式，以《學(xué)趣》研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)為例探討了研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)的理念思路與實(shí)踐策略、以期實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的創(chuàng)新型研學(xué)體驗(yàn)?！秾W(xué)趣》AR 交互完成了情境映射所倡導(dǎo)的主體參與、情境創(chuàng)設(shè)和知識(shí)建構(gòu)的任務(wù)。然而，當(dāng)前仍存在個(gè)性化推薦的精確度、沉浸式體驗(yàn)的真實(shí)感、社會(huì)情感層面的教學(xué)支持等問(wèn)題有待進(jìn)一步優(yōu)化的交互。我們期待在技術(shù)的持續(xù)革新與青少年教育改革過(guò)程中，研學(xué)AR 交互設(shè)計(jì)能進(jìn)一步發(fā)揮其尊重個(gè)體差異、強(qiáng)化實(shí)踐操作、培養(yǎng)創(chuàng)新思維等方面的價(jià)值，為戶(hù)外研學(xué)注入了新活力，為 AR 技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展提供了新思路。