美文欣赏之正式教育中增强现实应用现状研究

正式教育中增强现实应用现状研究

摘 要：增强现实技术能帮助学习者在更贴近真实世界的丰富情境中学习知识，被新媒体联盟地平线报告认为是在教育中极具潜力的一种技术。在此背景下，了解增强现实技术在教育中已有的应用来推进其发展具有重要意义。文章以了解正规教育中增强现实应用为主题，采用arksey和o’malley的五个阶段框架，在web of

science中检索主题为“augmented reality and education”2016年至今的ssci文献，选择其中31个在正式教育中应用增强现实技术的案例进行分析。研究结果显示，正式教育中增强现实应用主要是以“移动设备+app”的形式，教学实验对象以大学本科生及小学生为主，教学科目以理工科和语言教学为主，同时研究显示增强现实在正式教学中表现出巨大的潜力，有效提高了学习者的学习态度、动机、满意度、学习成果等。但是增强现实在教育中的应用仍处于初期阶段，还存在许多待解决的问题。

关键词：增强现实；正式教育；研究综述；高等教育

中图分类号：g431 文献标志码：a 文章编号：1673-8454（2018）04-0072-09 一、引言

增强现实（augmented reality，以下简称ar）是虚拟现实（virtual reality，以下简称vr）的延伸，通过用户和三维环境间的模拟技术，让用户能够体验半真实的环境。随着ar技术不断发展，它逐渐显现出优于vr技术的优势。社交媒体研究网站social media today[41]近日分享了关于vr目前的发展状况与未来五年内的市场预期、未来营销趋势等，但作者提到vr较差的现实交互性，并认为ar才是未来市场营销的主要方向。ar技术仍在不断的发展，科技的革命也将一直进行着，从长远来看，它能够带给人们更多的互动体验，而非虚拟世界与现实世界的隔离，是未来的发展趋势。

在教学过程中，针对不同的学习领域和教学内容，教师会选择不同的教学方式和不同形式的媒体，从非互动书籍到高度互动的可以引起各种感官互动的媒体，希望通过动态的内容传递方式提高教学效果。ar作为新兴技术不仅动态地补充了教学概念，而且整合了多种感官形式，如触觉、视觉、听觉。除了在感知上的补充功能，大量的研究揭示了在正式教育中使用ar的潜在益处，如提高学生的学习兴趣、学习动机、参与度和学习成绩等。

2017新媒体联盟地平线报告中国高等教育技术展望认为在2-3年内ar和vr会在高等教育中得到广泛使用[42]，了解ar及在教学过程中如何应用、以及应用效果等具有重要意义。本文我们旨在研究ar在正式教育中的应用现状，引用hsiao[43]等人的观点，我们对正式学习（formal education）的概念界定为有计划有结构的方式下进行的学习，非正式学习（informal education）是日常生活中或业余活动中的学习。 二、研究背景 1.ar定义

近年来，ar技术取得了巨大突破，逐渐从理论框架研究转变到实际应用，并因其广泛使用受到越来越多的关注。ar技术的使用不再局限于某一个特定领域，这种技术在现代生活中很多方面都非常有用。对于ar的定义，不同学者给出了不同的回答。p.milgram等人在1994年定义ar为“一个用户可以实时看到虚拟和真实世界物体结合的情境”。azuma等人[43][44][45]认为ar系统有3种特性：真实和虚拟对象的整合，实时交互性，虛拟和真实对象的3d 配准。chen[51]描述ar为将3d虚拟对象和外部世界整合，允许用户实时和这些真实与虚拟对象交互的技术。广义上ar指能够将计算机生成的对象，如文档、图片、视频和3d对象投射到用户对真实世界的感知上的技术。

根据使用的技术，ar被分为基于标记的和无标记的[44]两类。在基于标记的ar应用中，计算机通过标记和摄像机感知符号图形，将虚拟信息呈现给用户。在无标记应用中，例如在基于位置的ar应用中，通过gps定位技术收集用户的位置，在该地理位置上向用户提供与内容相关的虚拟数据。

ar与vr通常同时谈论，因为ar被认为是vr的一种或扩展。两个系统的共同特点如交互性、沉浸性、信息感知[45]以及允许导航[46][47]。但是vr技术是完全将一个用户沉浸到一个复合环境中，在vr世界中，用户不能看到他们周围的真实环境，而ar技术使得用户能够看到叠加了虚拟信息的真实世界。ar与vr最大的不同在于vr技术使体验者完全沉浸在虚拟世界中，因而大多配合智能硬件来实现，而ar则是将一些虚拟的元素添加到现实环境中，以增强虚拟元素的真实感。

2.ar应用于教育的潜力

不同的ar设备特点各有不同，在此我们仅讨论ar学习体验对教育的影响，对比ar和非ar设备对学习者的影响。目前已有的关于在正式教育中使用ar应用的研究表明，这种应用对学习者的态度有着积极的影响。

ar能够提高学习者的学习动机，“增强学习动机”，“增强积极态度”，“提高满意度”。liarokapis等人研究发现ar可以通过增强情境交互来使得高等教育中一些复杂的理论和系统易于理解[45]。同时大量的研究表明，在某些内容的教学中，使用ar比其它媒体如书本、视频或计算机更有效：①学习空间结构和功能。29%的对比研究发现学习者使用ar学习空间域效果很好[46]，如地理构造、化学结构、天文、人类器官构造等。②学习语言、理解语义。2012年，保加利亚对26名小学儿童进行实证研究通过ar技术学习语言的儿童是否比通过常规手段学习语言的儿童学得更好[47]。 研究结果表明，ar技术有助于促进词汇学习，并且儿童使用ar进行学习满意度比较高。③学习动作技能：如维修等工作，这些技能类用ar教学学习更快，错误率更低[48]。

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