声音媒体要素在AR教育应用中的影响研究

李烨 李玉肖

摘  要 近年来，AR技术以其沉浸式、真实性的特点逐渐进入教育工作者的视野，教育领域对AR技术的研究多是集中于AR教育软件资源方面，但在有些AR教育APP中存在重技术、轻理论的问题。以Froggipedia为例，说明其用于生物教学的优点，并对其缺乏声音媒体要素的问题进行研究探讨。

关键词 AR技术;教育软件;媒体元素;Froggipedia;生物实验;信息技术

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）04-0110-03

0 引言

近年来，随着科技的不断进步，VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等技术逐渐进入人们的视野，在全球掀起浪潮，受到世界各国、社会各界的广泛关注。这也使得教育研究者有更多的技术可用于教育实践，在理论研究、教学应用、资源建设等方面都进行了相关探索。

AR（Augmented Reality，增强现实）是一种将虚拟信息通过计算机与真实世界巧妙融合的技术，可增强人对真实世界的感知。与VR（Virtual Reality）技术通过计算机构造出完全虚拟的环境、脱离现实环境的方式不同，AR技术是将虚拟放在现实中，使虚拟的事物与真实、现实的环境相结合，产生新的三维信息，并完成展示与交互的功能，继而达到增强现实的效果。AR技术提供的沉浸式场景让课堂以及线上教育的场景更加丰富、生动，其交互性强、沉浸式体验等特点使其为学习者提供了独特的学习体验并取得出色的学习效果。由于AR技术具有一定的虚拟性，使其可以完成许多有时间、地点、材料等方面局限性的学习任务。所以，近年来，AR在教育中的应用软件层出不穷，或多或少地将AR技术与学科相结合，对学习者的学习效果产生了一些积极影响。

但是很少有人关注在AR技术与教育结合开发过程中教学原理、教育理念的重要性，尤其是没有关注多媒体元素包含与否，或者有无综合利用多媒体元素在AR教育应用中的影响。媒体元素（Multimedia elements）包括文本、图形、动画、声音及视像[1]。一些AR教育软件对有无包含多媒体元素、包含了多少媒体元素这个重要的方面缺乏关注，甚至可以说是忽视的。目前，多媒体要素在AR教育应用中的效果影响尚缺乏实证研究。

1 AR技术在教育中的应用与成效

AR技术在教育领域的应用优势

1）革新课堂形式。情境认知理论（Situated Cogni-tion）認为，大多数知识都是人的活动与情境互动的产物[2]。AR技术以其沉浸式、交互性、真实性、个性化等出色、不可复制的特点，为学习者提供接近真实的学习情境，对于提高学习兴趣、加深学习者记忆以及促进对知识的理解大有益处。通过AR技术在教育中的应用，课堂不再以教师单薄的讲述为主体，而以学生亲身的临场体验为主体，对于教育而言，这无疑是革新了课堂的形式。

2）关注特殊学科。运用AR技术可以提供接近真实的学习情境，可以弥补一些特殊学科难以操作实验，单靠教师语言描述不能使学生准确理解的问题。比如与核相关的专业，因为核自身辐射强、危险性高的特点，不可能有太多供学生实验操作、亲身体验的机会，而AR技术的出现可以弥补这一不足。此外，还有医学、民航等专业，一些苛刻条件下才会出现的场景也可通过AR技术创设模拟出画面逼真的学习环境。

3）节约教育成本。在一些学科的教育实验中，许多实验设备成本非常高昂，并且实验设备数量稀少，而AR技术的使用不仅能够降低实验设备的成本，还能降低一些操作的危险性，也方便维护和统一管理。

AR技术在教育领域的研究现状  以“AR教育”为关键词在中国知网上进行文献检索，并筛选“社科”类文献，共检索出159篇，发文趋势如图1所示，可以看出，近几年AR教育才走进教育研究者的研究视野，预测2021年发文量将达到43篇。总体来说，AR教育目前仍是研究热点。

如图2所示，除了关注AR技术本身之外，AR教育的研究多集中于教育游戏、教育出版、教育软件等方面，这恰恰能够反映近些年AR教育软件、AR教育游戏层出不穷，如苹果应用生物实验课软件Froggipedia、物件拆解软件Jig-

Space、天文探索软件Solar等。此外，还有将AR技术与教材出版相结合，学习者通过扫描教材配套的二维码，即可观看内容对应的AR场景。

综上所述，目前AR技术在教育中应用的研究依旧关注AR教育软件的开发，然而在AR教育软件的开发过程中，开发者仅仅关注技术本身，而缺乏对教育原理、理念的关注。所以，一些AR应用APP在发挥其优越性的同时，仍不可避免地存在一些缺点。接下来，笔者将以生物实验课软件Froggipedia为例，进行分析。

2 研究设计

生物实验课软件Froggipedia  Froggipedia应用由印度Designmate（I）Pvt有限公司开发，这是一家创新型电子学习公司，总部设在印度，现在已经为K-12科学和数学课程创建了多项3D动画内容。该公司通过设计强大的可视化和探索性工具来帮助学生理解科学抽象的主题，有助于学生理解高度抽象的领域，并为他们提供了互动学习的平台[3]。该软件被评为2018年度最佳iPad APP。

学习者可以通过Froggipedia软件将青蛙模拟至自己的实验台上，并观看体验青蛙不同层面的各种神经、肌肉、内脏。得益于AR技术，这款APP真实模拟了青蛙从卵到蝌蚪再到青蛙的过程，分层展示青蛙的身体构造，并配以讲解各部分功能作用以及青蛙不同阶段的生活习性。该APP模拟分层解剖了青蛙，使得学习者不用通过亲自“杀生”，就可以模拟解剖、观察青蛙的构造、器官等复杂结构，探索和发现青蛙独特的生命周期和复杂的解剖细节。Froggipedia APP应用截图如图3、图4所示，分别为“肝脏解剖细节”“骨骼系统”和“皮肤系统”。

多媒体元素在Froggipedia软件中的使用  媒体元素 包括文本、图形、动画、声音及视像。从图3、图4不难看出，该AR生物APP中集成了文本、图形、动画、视像等多媒体元素，但是在笔者的体验中发现，该APP中并没有声音元素的使用，而学习者的注意力极容易被生动、沉浸式的青蛙画面所吸引，所以画面上方的文字极容易被忽视。由于声音元素的缺少，画面上方的解释性文字只能通过视觉方式学习，学习者的学习顺序也大概率为“画面—文字”。然而由于学习者的新鲜感，极有可能将文字忽视跳过，这势必会影响学习效果、学习效率。

该软件在课堂使用过程中，由于iPad设备数量的有限性，只能满足3～4人，即一个小组使用一部iPad，因此，单单靠文字对知识进行描述供学习者学习，可能无法使组内的每个人都学习到知识。此时，如果可以即时播放声音讲解，学习效率将大大提升，取得更好的学习效果。所以，声音元素在该软件中是不可缺少的。

实验设计  基于上述论述，笔者设计了相关实验，探索声音元素在AR教育软件中对学习者学习效果的影响，以证明声音等媒体要素的综合运用在AR教育软件中的重要性。

1）实验对象。选取小学六年级的两个班级的学生作为实验对象，两个班级的绝大部分学生没有青蛙的结构、器官、发展形态等方面的知识基础和经验。在开始之前进行青蛙知识的相关测试（前测），并对测试结果进行独立样本t检验，两个班的前测结果应无显著性差异。

2）实验内容。在实验过程中，两个班级分别采用有即时声音讲解和无即时声音讲解的Froggipedia软件进行实验干预：实验班使用配合即时声音讲解的Froggipedia软件进行青蛙知识的学习，对照班使用常规的没有声音讲解的Froggipedia软件进行青蛙知识的学习。两个班均分为若干个3～4人的小组在Froggipedia软件上开展合作探究式学习，教师在课堂中观察记录，并起到监督作用。根据软件中青蛙基础知识的内容，实验周期为三节课。实验结束后，分别对两个班级的学生进行青蛙基础知识的后测，并对测试结果进行独立样本t检验。

3）研究方法与测量工具。本研究以有即时声音讲解和无即时声音讲解的Froggipedia软件为自变量，以学生对青蛙基础知识的掌握程度为因变量，探索声音媒体元素在AR技术应用中的重要性。

研究假设

1）形成性评价。根据教师观察，在课堂上的合作探究中，实验班的课堂气氛比对照班的课堂气氛好，学习态度也更认真。

2）总结性评价。根据后测结果，在学习效果方面，实验班学生对青蛙基础知识的掌握程度比对照班的掌握程度好。

3 讨论与展望

虽然目前AR教育的应用已具备一定的效果与规模，但是也面临一定的挑战，表现在以下两个层面。

从教师层面看，教师应提升信息技术素养  首先，教师应该提升自己有意识使用AR类教育APP的思维意识，摒弃电子设备、具有一定娱乐性的新应用的使用会扰乱课堂秩序的旧观念。在AR教育的应用中，教师需要注意的是，教学方法应从“教师中心”向“学生中心”转变[4]。并且在AR教育APP的使用过程中，教育工作者必须具备与之相匹配的教学设计技能，确保AR教育APP的使用不会偏离教学目标，并使AR技术在教育领域的运用价值实现最大化。

从技术层面看，应避免出现“唯技术论”的现象  AR类教育应用的开发者的教育原理、理论基础相对缺乏，在APP开发过程中应重视技术的应用和教育理念的支撑，做到理论与实践并重。比如本文提到的Froggipedia软件，也应根据“多”媒体理论进行一些调整，比如加入即时的声音讲解等。■

参考文献

[1]沈晓荣.多媒体元素在高年级小学语文教学中的应用[J].考试周刊，2013（6）：45.

[2]高文.情境学习与情境认知[J].教育发展研究，2001（8）：

30-35.

[3]王淑佳，刘凯于.增强现实技术（AR）在中学生物学教学中的应用[J].生物学教学，2020，45（1）：39-40.

[4]王国华，张立国.增强现实教育应用：潛力、主题及挑战[J].现代教育技术，2017，27（10）：12-18.

3809501908265