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
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