促進學習情境轉化的增強現實學習資源設計研究

王志軍　劉瀟

摘要：有效學習的發生依賴于學習情境由始源情境（受客觀條件制約的現實世界）向目標情境（有利于學習者知識建構的情境）轉化，AR技術的出現為賦能情境學習、變革學習方式創造了條件。然而，當前的AR學習資源設計理念與方法尚未完全適應學習者的需求，致使現有的許多AR學習資源未能在推動情境轉化方面充分發揮作用。該文基于多媒體畫面語言的視角提出了優化AR學習資源的新理念與新方法，力圖通過系統、科學的設計促使AR學習資源畫面在學習者頭腦中形成“亮點”新質，進而實現情境的轉化。其中，新理念包括：AR學習資源畫面的全新內涵、由學習資源畫面引發的“新質”是實現學習情境轉化的關鍵因素、符合學習者認知規律的AR學習資源畫面設計是形成“亮點”新質的重要途徑;新方法是通過構建AR學習資源畫面設計理論模型與操作模型，促使AR學習資源畫面設計成為規范、具體、流程性的設計活動。

關鍵詞：增強現實;AR畫面;情境轉化;新質

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、引言

情境認知理論（Situated Cognition Theory）主張認知對情境的依賴性，強調信息并非心靈（包括大腦和控制系統）自身的產物，而是智能體和環境耦合的結果。現實世界（Reality，簡稱R）為學習者提供了情境認知的環境基礎，其所包含的多種刺激與支持條件可以使學習者在真實的學習情境中更為自然地展現學習過程。盡管如此，未加干預的現實世界仍存弊端：其受客觀條件約束，在表達抽象知識方面存在較大局限，難以為學習者提供充足的信息資源，不利于認知的形成和學習的真正發生。因此，如何豐富始源情境（學習者所處的現實世界），以使其轉化為更有利于學習者獲取知識、技能和態度的目標情，進而促成學習方式的變革，是迫切需要解決的問題。

增強現實（Augmented Reality，以下簡稱AR）技術的出現，將現實世界與數字媒體的優勢結合起來，為賦能情境學習、變革學習方式創造了條件。許多研究者將實現個性化、協作式、情景化學習視為AR教育應用的主要目的。然而，技術在教育中的運用不僅要“合目的”，還要“合規律”。只有明確了學習者的真正需求，變“人適應技術”為“技術適應人”之后，AR技術的教育優勢才能得到充分發揮。作為AR技術的主要承載物，AR學習資源可以在始源情境的基礎上疊加虛擬化的學習內容，以幫助學習者形成有利于知識建構的目標情境，并通過這種情境促成學習方式的轉變。因此，應將AR學習資源設計作為變革學習方式的重要起點。

大量研究證明，AR學習資源在增進知識深度理解、提升動手實踐能力、促進參與和協作等方面具有較大的理論潛力。但仍有研究發現，AR學習資源在實際應用中存在認知超載現象、注意力隧道效應、學習群體差異性等問題。這說明，現有的AR學習資源在推動學習情境轉化的過程中，缺乏足夠的力度，當前的AR設計理念與方法尚未完全適應學習者的需求。因此，AR學習資源亟待優化，亟需引入設計的新理念與新方法。

二、促進學習情境轉化的AR設計新理念

（一）AR學習資源畫面是一種具有全新內涵的媒體畫面類型

從技術角度看，AR學習資源可分為基于圖像AR（Image-based AR）和基于位置AR（Location-based AR）兩種類型。無論哪種類型，在完成識別過程后，都將向學習者顯示的物理元素添加增強資產（Augmented Assets），包括圖片、文字、聲音、視頻、動畫和3D模型等（如圖1所示）。這些學習資源內容通常以畫面的形式呈現，用于學習過程時可以被學習者直接感知和體驗，是學習者探索現實世界的補充元素，也是幫助其深度認識始源情境的關鍵，因此AR學習資源中對學習有直接影響的、學習者接觸最為頻繁的應是AR學習資源畫面。

顯然，AR學習資源畫面是一種具有全新內涵的媒體畫面（以下簡稱“AR畫面”），是AR學習資源優化的重點內容。

1.AR畫面的內涵

AR畫面，是將虛擬畫面疊加于現實世界中而形成的畫面，其中，虛擬畫面對現實世界起“增強”作用，可有效促進學習者對現實世界的深度理解。概括來講，AR畫面是一種基于數字化屏幕呈現的，利用圖、文、聲、像、交等多種視、聽覺媒體要素綜合表現的，將虛擬畫面與現實世界畫面按一定約束關系疊加而成的新型媒體畫面。其中起“增強”作用的虛擬畫面可稱為“增強畫面”，即“A畫面”;通過對現實世界的攝取而得到的畫面可稱為“現實畫面”，即“R畫面”。但從本質看，AR畫面的綜合組成元素仍是圖、文、聲、像、交，仍具備多媒體畫面的一般特征，所以還是屬于多媒體畫面的一種，不過又附加了與傳統多媒體畫面不同的全新特征。

2.AR畫面的全新特征

AR畫面區別于傳統多媒體畫面的特征在于“空間視角”“深層交互”和“具身形態”。

（1）采用了“空間視角”而非“平面視角”

視角的不同取決于畫框運動方式的不同。傳統的多媒體畫面采用“平面視角”，畫框獨立于外部世界而靜止，畫面內容只能以多變的形式去適應畫框不變的長寬比，現實世界與虛擬畫面彼此隔離。AR畫面采用了“空間視角”，畫框可以由學習者操縱并與外部世界產生相對運動，畫面內容不再受畫框比例的限制，現實世界與虛擬畫面彼此融合。

（2）實現了“深層交互”而非“淺層交互”

交互功能的不同取決于“智能度”（即學習者獲得的自主性）和“融入度”（學習者對交互功能的難覺察性）兩個指標。傳統的多媒體畫面需要學習者通過操縱鍵盤、鼠標等設備，利用菜單、按鈕等有形控件來完成對預設畫面的切換，交互的“智能度”和“融入度”較低，處于“淺層交互”的水平;AR畫面允許學習者利用集成了很多感應器的手套、戒指、控制棒等自然特殊設備來依據自己的興趣和需求操縱3D模型等畫面要素，明顯的交互標識大量減少，交互的“智能度”和“融入度”較高，處于“深層交互”的水平。

（3）呈現了“具身形態”而非“離身形態”

呈現形態的不同取決于畫面所基于的認知基礎。傳統的多媒體畫面基于“離身認知”而設計，視畫面要素為符號，直接對學習者的心智產生影響，學習者的身體在認知過程中不發揮作用。在這種畫面中，各種媒體符號是機械構建的，畫面所營造的學習情境是“靜態預設”的。AR畫面基于“具身認知”而設計，將學習者的身體運動（如傾斜、旋轉、縮放等手勢）作為重要組成部分，畫面要素借助身體對學習者的心智產生重要影響。在這種畫面中，各種媒體符號是自組織組建的，畫面所營造的學習情境是“動態生成”的。

（二）由AR畫面引發的“新質”是實現由始源情境向目標情境轉化的關鍵因素

1.“新質”的形成是AR畫面的重要功能

“新質”，又稱“格式塔質（Gestalt Value）”，是知覺與畫面客觀刺激之差。具體來說，學習者在觀看AR畫面時所知覺到的內容并非基本要素（AR畫面客觀刺激）本身，而是在基本要素發生合理衍變的基礎上，通過感官系統的感知體驗和運動系統的動作內化，實現對畫面信息的深度加工，進而在大腦中產生了超出畫面刺激之外新的知覺成分，這便是“新質”。學習者通過將“新質”與直接感知到的畫面內容疊加在一起，形成對知識的深度理解。可見，AR畫面并非是只允許學習者被動接受的客觀存在物，其重要價值在于為學習者提供信息加工的原材料，進而幫助其形成“新質”。

2.“新質”在促進情境轉化方面發揮著關鍵作用

從現象學視角看，AR技術在人與真實世界中搭建了一個虛擬的層面，體現為“人—（技術）—世界”的關系。借助該圖式，可以將學習者與始源情境的關系表示為“學習者—（AR畫面）—始源情境”。

由始源情境向目標情境轉化的過程實際上是學習者利用AR畫面對始源情境進行“解蔽”的過程：AR畫面豐富了始源情境提供給學習者的感覺材料，延伸了學習者的視、聽、觸覺體驗，讓學習者在感知體驗與動作內化的過程中獲得包含有“新質”的知覺，進而強化對始源情境的理解，此時，目標情境便形成了。可見，“新質”是始源情境順利轉化為目標情境的關鍵，而AR畫面在其中居于重要位置，決定著“新質”的質與量。

（三）符合學習者認知規律的AR畫面設計是形成“亮點”新質的重要途徑

“新質”是“情境轉化”的必要不充分條件，即由始源情境向目標情境的過渡需要“新質”的參與，但“新質”的出現未必能真正實現情境轉化。當“新質”符合學習者的認知規律時，這種“新質”就是“亮點”，能為學習者帶來和諧的知覺美感，有助于加深其對始源情境的理解，進而起到加速情境轉化的作用;當“新質”與學習者的認知規律不一致時，這種“新質”就是“敗筆”，會給學習者帶來失和的知覺效果，并使其對始源情境感到困惑，反而會阻礙情境轉化的形成。因此，我們必須為確保學習者大腦中形成的“新質”是“亮點”而非“敗筆”進行系統、科學的深入研究。

作為“新質”形成的基礎，AR畫面中構成要素的不同類型、屬性與相互組合，會為學習者帶來不同的知覺感受和認知負荷。由于人的工作記憶容量有限，認知負荷的水平與學習者的信息加工能力息息相關。研究者認為，由學習材料的組織與呈現方式所帶來的外在認知負荷是無效的，會占用大量工作記憶資源，大大影響了學習者對信息的深度加工，不利于其對始源情境的理解。因此，要想讓“新質”形成并成為“亮點”，必須對AR畫面進行合理設計，盡可能降低由畫面引起的外在認知負荷。

“如何將A畫面合理疊加于R畫面之上”是AR畫面設計的關鍵問題。從哲學角度看，R畫面所表達的是一種現象，學習者在單純觀看R畫面時，往往只能看到物質的表面，在大腦中所反映的意象也只能體現物質的客觀性，未必能對物質的本質特征進行準確把握，即“眼見不一定為實”。A畫面的作用在于為學習者提供認知的“支架”，幫助其形成對R畫面的深度理解。可見，A、R畫面的疊加是“新質”形成的關鍵，由合理疊加而產生的“新質”是“亮點”，有助于學習者準確把握始源情境的本質特征，從而達到“透過現象看本質”的重要目標;由失當疊加而產生的“新質”是“敗筆”，可能會歪曲學習者對始源情境本質的理解。

綜上所述，符合學習者認知規律的AR畫面設計是形成“亮點”新質并加速情境轉化的重要途徑，其主要任務是：充分利用AR技術虛實融合、實時交互和三維配準的特征，通過對A畫面的設計和對R畫面攝取時的干預，使得由二者疊加而成的AR畫面能夠有效實現如圖2所示的情境轉化過程。

三、促進學習情境轉化的AR設計新方法

運用AR學習資源促進學習情境轉化，需要以科學的AR畫面設計模型為指導，使設計成為規范、具體、流程性的活動，進而充分發揮AR技術的教育應用優勢。

AR畫面設計模型包括理論模型和操作模型兩類。理論模型從理論分析的層面指明AR畫面設計需要重點注意的內容以及總體的設計思路;操作模型則在理論模型的基礎上構建，并以流程圖形式呈現，對于普通設計者更具實用價值。

（一）AR畫面設計的理論模型構建

1.理論依據

（1）多媒體畫面語言學對AR畫面設計的啟示

多媒體畫面語言學（Linguistics for Multimedia Design，LMD）是專門針對多媒體畫面設計而提出的，旨在使信息化教學中多媒體學習材料的設計、開發和應用有章可循。多媒體畫面語言學的突出貢獻在于其從系統論的觀點出發，充分考慮了教學系統各要素之間的相互關聯與作用，構建出包括畫面語義學、畫面語用學和畫面語構學在內的研究框架，全方位揭示了可能會影響“新質”形成的諸多因素，是指導多媒體畫面設計、輔助形成“亮點”新質的理想方案。

AR畫面本質上是一種多媒體畫面，其設計應當遵循多媒體畫面語言學的研究框架來進行;同時，AR畫面又具有區別于傳統多媒體畫面的“虛實融合”特征，其設計不僅要考慮同類畫面要素之間的匹配關系，還應當關注不同類型畫面（即A畫面和R畫面）要素之間的相互關聯。

（2）概念整合理論對AR畫面設計的啟示

概念整合理論（Conceptual Blending Theory，簡稱CBT）似為概念整合是建立在來自不同認知域的輸入空間基礎之上的。兩個輸入空間之間存在部分匹配關系，當這種匹配發生時，就會在類屬空間中映射出它們共有的一些抽象結構，從而定義出跨空間映射的核心內容，進而發展出合成空間的新創結構。

如果將AR畫面中的“A畫面”和“R畫面”視為兩種不同的信息輸入空間，AR畫面實際上就是由二者疊加而成的一種“合成畫面”。根據概念整合理論，要想讓AR畫面產生便于學習者接受的真正有意義的知識“新創”結構，具有超越A、R畫面的“1+1>2”的學習功效，必須保證原有A、R畫面元素間在類屬空間具有一些共同的抽象結構，進而運用合理的畫面設計使兩個畫面發生匹配，實現有機融合。

（3）多媒體學習認知理論對AR畫面設計的啟示

梅耶（Mayer）教授及其研究團隊創建的多媒體學習認知理論（Multimedia Learning Theory）著力探究不同的多媒體學習材料設計如何影響學習者的學習，描述和解釋了多媒體情境下學習的發生機制，可作為多媒體畫面設計的解釋性理論基礎。

在多媒體學習認知理論中，多媒體（Multimedia）是指用“語詞”（Word）和“畫面”（Hicture）共同呈現材料。如果將該理論擴展至AR畫面，可以發現該畫面中的“多媒體”包含兩層含義：從A、R畫面之間的關聯來看，R畫面可視為“畫面”部分，而A畫面中的文本及符號可視為“語詞”部分;從A畫面中各媒體元素的關聯來看，“畫面”包括圖片、視頻、動畫、3D模型等內容，“語詞”則包括文本、聲音等元素。因此，AR畫面設計應緊密圍繞多媒體的兩層含義而展開。

（4）體驗學習理論對AR畫面設計的啟示

體驗學習理論（Experiential Learning Theory）闡明了學習者是如何通過個體經驗來建構意義的。庫伯（Kolb）描述了包含四階段（具體經驗→反思觀察→抽象概念→主動驗證）的體驗式學習圈，認為具體經驗是學習者觀察和反思的基礎，通過觀察可以使學習者形成對抽象概念的理解，并將其付之于新情境下進行測試。

學習者利用AR畫面進行的學習也遵循體驗式學習圈的流程。R畫面提供了學習者所熟悉的真實情境，并利用A畫面幫助學習者形成具體經驗，這種經驗的獲得直接決定了后三個階段的形成。因此，AR畫面設計應充分了解學習者的知識基礎和認知特點，力圖幫助學習者形成其所熟悉的具體經驗。

（5）具身認知理論對AR畫面設計的啟示

具身認知（Embodied Cognition）理論的出現，對教育領域產生了巨大影響。關于“具身認知”是什么，目前學界尚未給出一個標準的定義。鄭旭東等采用了“作為與環境融為一體”的具身理解，指出認知、身體與環境之間是緊密相連、不可分割的，它們共同構成了一個動態的統一體。

具身認知理論重視身體和環境在認知中的重要作用，強調環境、身體與認知三者彼此存在交互關系，這和AR畫面重視“虛實融合”的觀點不謀而合。多媒體畫面本身具有營造學習情境的功能，AR畫面的設計也應著力為營造具身化的學習情境做出貢獻。具體來說，AR畫面設計需重視具身學習的三個重要參數：身體的參與程度、姿態與學習內容的匹配程度以及沉浸的感知程度。

2.構建思路

（1）AR畫面設計的主要目標：“亮點”新質的形成

多媒體畫面設計規則的功能在于規范基本要素在畫面上的變化、布置及搭配（即“衍變方式”），使其在學習者的知覺中產生可成為“亮點”的新質。對于AR畫面設計來說，也應當將“亮點”新質的形成作為設計的主要目標，力圖使學習者能真正從AR畫面中受益，并獲得“AR>A+R”的效果。

（2）AR畫面設計的重點內容：虛實畫面的有效融合

“新質”的來源主要有兩類：A、R畫面基本要素之間的合理衍變和A畫面中各基本要素之間的合理衍變。在AR畫面中，R畫面是通過對現實世界的攝取而獲得的，是無法預設的，A畫面必須根據R畫面中的內容而設計。因此，去掉R畫面單獨考慮A畫面中各基本要素如何衍變是沒有意義的，應當將A、R畫面要素的搭配問題作為設計時首要考慮的內容。根據概念整合理論對本研究的啟示，只有當A、R畫面實現有效融合時，才能促使“亮點”新質的產生。因此，“虛實畫面的有效融合”是AR畫面設計的重點內容。

（3）AR畫面設計的基本流程：語義融合+語用融合+語構融合

結合多媒體畫面語言學的研究框架以及AR畫面設計的重點內容，可以將AR畫面設計的基本流程制定為：虛實畫面的語義融合設計、語用融合設計以及語構融合設計三大階段。

畫面語義融合設計：考慮A、R畫面中各要素之間的語義邏輯關系，關注各要素與教學內容之間的匹配關系，實現AR畫面的“信息架構”。

畫面語用融合設計：考慮使學習者通過AR畫面建立知識與自身的關聯，關注A、R畫面中構成要素與教學環境（學習者、教師、媒介）之間的匹配關系，使之與特定的學習方式相適應，實現AR畫面的“功能架構”。

畫面語構融合設計：考慮在A、R畫面疊加之后，能使學習者形成“亮點”新質，關注A、R畫面中構成要素之間的匹配關系，實現AR畫面的“知覺表達”。該設計是AR畫面設計的最后一個階段，是在充分考慮語義融合和語用融合的基礎上進行的，目的在于形成集內容、功能和知覺表達為一體的AR畫面，切實解決情境轉化的問題。

（4）AR畫面設計的幾種類型：注釋設計、場景設計、交互設計

依據Santos等人的統計結果，學習者可以通過AR應用獲得包括真實世界注釋、上下文可視化和視覺一觸覺可視化在內的三種學習體驗。AR畫面設計的作用在于通過注釋設計、場景設計和交互設計來對上述三種學習體驗進行優化，進而提升學習效果。

注釋設計：強調對A畫面的視聽覺設計，用于對R畫面中的要素進行簡單注解，如表1所示。

場景設計：強調對R畫面的干預，通過適當地安排R畫面要素，來為A畫面中抽象的知識內容提供合理的語境，如表2所示。

交互設計：關注學習者在進行AR畫面組接時，如何充分發揮其主觀能動性，如表3所示。

3.理論模型的結構與內容

本研究提出一個AR畫面設計理論模型，如下頁圖3所示。該模型指出了AR畫面設計的兩層框架：認知層中的理論可以為AR畫面設計提供解釋性依據，以滿足學習者的兩大訴求：知識呈現要符合認知加工規律、畫面設計要符合藝術審美規律;設計層可劃分為畫面語義融合設計層、畫面語用融合設計層和畫面語構融合設計層，分別用于實現AR畫面的信息架構、功能架構和知覺表達。從畫面語構融合設計的內容來看，需要基于AR技術的三大特征（虛實融合、實時交互、三維配準）來進行三類設計（注釋設計、場景設計和交互設計）。

4.理論模型的特征與意義

總體而言，AR畫面設計理論模型具有結構化的特征。設計是一項充滿不確定性、模糊的認知活動，與設計者自身的知識經驗、能力素質存在很大的關系，將設計過程結構化有助于科學、系統地考慮設計問題，有助于清晰定義設計問題的解決過程，減少失誤。本研究構建的理論模型理順了AR畫面設計與認知理論之間的因果或相互關系，為后續操作模型的構建提供了可指導的框架。

（二）AR畫面設計的操作模型構建

1.構建思路

操作模型的構建需要回答兩個問題：一是如何根據教學內容選擇合適的設計類型（注釋設計、場景設計和交互設計）？二是各類設計的影響因素有哪些？為找尋這些問題的答案，本研究邀請了從事AR教育、多媒體畫面設計等研究領域的16位專家，通過意見征詢的方式獲得了來自專家的寶貴意見，并在此基礎上進行了歸納和總結。

（1）AR畫面設計類型與教學內容的匹配度分析

為了解各類設計所適合表達的教學內容，本研究首先確定了知識的幾種類別。多媒體畫面語言學中的教學內容，傾向于按照知識的屬性進行分類，將其劃分為“事實性知識”“概念性知識”“程序性知識”和“元認知知識”。安德森對布盧姆的教學目標分類學進行了修訂，并對上述四類知識進行了細化，如下頁表4所示。

利用“問卷星”將所有知識類型呈現出來，邀請專家根據不同設計進行匹配知識的多項選擇，通過征詢得到了各知識類型的被選擇比率，如表5所示。

結合表4、表5可知，在若干知識類型中，元認知知識不適合用AR畫面來呈現，AR畫面的優勢體現在對事實性知識、概念性知識和程序性知識的表達上。其中，AR畫面在表達程序性知識時，應當首選“交互設計”;在表達事實性知識和概念性知識時，應當綜合考慮注釋設計、場景設計和交互設計。

（2）各類AR畫面設計的影響因素分析

確定AR學習效果的影響因素，并梳理各因素之間的關系，有助于使AR畫面設計模型的構建做到“把握重點、有的放矢”。

研究分為三個階段，第一階段通過對AR教育應用相關研究的分析，初步確定影響各類AR畫面學習效果的重要因素（教師、學習者、媒介維度）;第二階段通過第一輪專家意見征詢對初步確定的影響因素進行修改和完善，有效控制AR研究的廣度;第三階段通過第二輪專家意見征詢確定各影響因素的重要等級（1～5分，分數越高表明該影響因素越重要），確定各因素之間的相互關系，為有效實施AR畫面設計提供可執行化的準確依據。各類AR畫面設計的影響因素按重要性排序結果如表6所示。

由表6可知，三類AR畫面的學習效果影響因素均分屬于教學內容、教師、學習者、媒介/環境四大維度，具體設計應當在對上述維度進行充分分析的基礎上進行。同時，各影響因素在不同設計類別中的權重有所差異，這表明在AR畫面的語義和語用設計環節，需依據畫面設計類型的不同，區別化分析各維度的影響因素。

2.操作模型的結構與內容

（1）AR畫面設計操作模型的結構

本研究在理論模型的基礎上，提出一個AR畫面設計操作模型。該模型將對教學內容的分析作為設計的起點，根據理論模型中提到的三類設計（注釋設計、場景設計、交互設計）形成三分支結構，每個分支遵循相似的設計流程（關聯匹配、要素選擇、屬性設置），但在具體的設計內容方面又各具特色。

無論是采用“注釋設計”“場景設計”還是“交互設計”，其設計終點都是形成一個完整的AR畫面，該畫面能夠實現A、R畫面的合理疊加，幫助學習者形成大腦中的“亮點”新質。值得注意的是，上述三類設計各自具有獨立性，但并非相互排斥。在一個成熟的AR畫面中，可以包含一類或是多類設計，因此在具體的設計過程中，也要考慮不同設計類別之間的關系。AR畫面設計操作模型的整體結構如圖4所示。

圖4展示了AR畫面設計的操作流程，與圖3所示的理論模型相對應。教學內容分析（知識類型、知識難度）位于畫面語義融合層，主要圍繞AR學習資源的核心信息——“學習內容”進行信息架構設計，從而做好信息基礎處理工作;學習者分析、教師分析、媒介/環境分析位于畫面語用融合層，需要建立在學習內容的完整表征和架構之上，來進行相關信息的功能架構設計，從而起到學習內容和AR畫面的橋梁式銜接作用;AR畫面的形成直接依賴于畫面語構融合設計，A、R畫面的有效融合需滿足關聯匹配的要求，而這一目的的實現依賴于要素的合理選擇以及在確定要素后屬性的科學設置。

（2）AR畫面設計操作模型的內容

AR畫面設計類型的確定是以對教學內容所屬知識類型的分析為基礎的。知識類型集1、2、3所代表的內容如表5所示。在確定AR畫面設計類型后，需要對教學內容的知識難度、學習者、教師、媒介/環境等進行分析，需要重點分析的影響因素參如表6所示。設計過程共包含三大步驟，其中要素選擇、屬性設置的結果直接決定了關聯匹配的效果，因此有必要對AR畫面的構成要素及屬性進行詳細的分析。AR畫面作為一種新型多媒體畫面，其構成要素較傳統多媒體畫面更為復雜。Diaz等將AR應用中的內容劃分為兩大類別：靜態和動態。其中，靜態內容是指在用戶交互過程中外觀不會發生改變的文本、視覺線索或3D模型;動態內容則會隨時間發生變化并產生運動流，如動畫或視頻。該觀點具有一定的合理性，但其忽視了AR畫面“虛實融合”的重要特征。AR畫面由A、R畫面疊加而成，因此其構成要素需要從A畫面和R畫面各自的組成及其相互關聯來進行分析。

a.A畫面（增強畫面）的構成要素及屬性

A畫面是AR畫面中起增強作用的虛擬畫面，處于“虛實分離”的狀態。3D模型、文本、靜態圖（圖片、靜止圖像）、動態像（動畫、視頻）等媒體符號是AR畫面的構成要素，但更準確地說，它們主要從屬于A畫面。通過對這些要素的分析，可以發現，A畫面中涵蓋了傳統多媒體畫面中的所有媒體符號，即：圖—圖片、靜止圖像;文—文本;聲—解說、背景音樂、音響效果;像—動畫、視頻;交—交互。

對于3D模型來說，在多媒體畫面的五大媒體要素中，似乎很難將其歸到某一特定類別，原因是：當3D模型剛剛呈現時，其處于靜止狀態，屬于“圖”的范疇。但不同于普通的靜態圖，3D模型還可以自動播放或被學習者操控并發生外觀上的改變，此時該模型又屬于“像”的范疇，而且是一種包含了“交”的“像”。究竟應該將3D模型視為靜態還是動態內容呢？本研究認為，3D模型可同時從屬于“圖”或“像”，靜態的3D模型可視為“三維圖”，而動態的3D模型則可視為“三維動畫”，具體的設計應遵循學習需要而進行。

A畫面中各要素的屬性如表7所示。

b.R畫面（現實畫面）的構成要素及屬性

R畫面是通過對現實世界的攝取而得到的畫面，是現實世界在屏幕中的真實反映。R畫面的一個重要特征是可以隨著攝取到的真實場景的變化而發生同步變化。這種“變化”和A畫面中“像”的變化存在差別：A畫面中的“像”主要指動畫和視頻，其變化產生于二維平面當中，且可以被預先設計;R畫面的變化則屬于三維空間的動態變化，相對于二維平面的變化更為復雜。同理，當攝取到的真實場景沒有發生變化時，也不能簡單地將R畫面視為“圖片”“圖像”等靜態畫面。

因此，R畫面既不是動畫也不是視頻，既不是圖片也不是圖像。我們很難對R畫面的構成要素進行確切地描述，也就是說，R畫面的構成要素具有不確定性，它們不是“靜態預設”的，而是“動態生成”的，需要結合具體的、實時的情境進行分析。但無論由攝像頭攝入的內容是什么，R畫面中的要素都可分為景、場和交三大類。

“景”是指R畫面（由取景框攝入的現實世界）中的學習對象及其關聯客觀存在物，是一種“疊加”的景，是由取景框對真實的景進行選取和運動后產生的結果。

“場”是指R畫面中各類“景”之間的相互影響與相互作用。事實上，學習者的個別差異性體現在對“場”而非“景”的理解。

“交”是指R畫面的組接功能，具體體現為呈現R畫面的屏幕角度發生變化，或是由學習者直接對實物進行操縱等情況。

R畫面中各要素的屬性如表8所示。

（3）A、R畫面的關聯要素及屬性

AR畫面并不是A、R畫面的簡單疊加，而是應當能在A、R畫面疊加之后形成二者均不具備的“亮點”新質。因此，必須考慮兩種畫面之間的關聯，并將其作為AR畫面的一個關鍵要素。具體來講，A、R畫面的關聯要素屬性包括時間關聯、空間關聯、內容關聯和動態關聯，如表9所示。

時間關聯表示A、R畫面呈現的先后順序;空間關聯表示A、R畫面的相對位置;內容關聯表示A、R畫面所表達知識的相關性;動態關聯表示A、R畫面在動/靜方面的相對狀態。值得注意的是，以上四種關聯屬性是相互影響、相互制約的，在設計AR畫面時，需要對其綜合考慮。

3.操作模型的特征與意義

AR畫面設計操作模型整體呈現流程圖形式，在關鍵分支和步驟節點都指明了需要重點關注的內容。總體而言，該模型具有較強的實用性和可操作性，包含兩方面的意義：一是在操作層面為設計者搭建了理論與實踐的橋梁，使得理論分析更加“落地”，從而為設計者的實踐活動提供有價值的參考;二是為下一步的命題推理以及模型的多維驗證奠定基礎，保證操作模型建立在科學研究的基礎之上，并為AR畫面設計規則的提煉提供依據。

四、結語

情境的創設，是實現有效學習的重要條件。但學習者所處的現實世界作為一種始源情境，在提供足夠信息資源方面受限。由始源情境向目標情境的轉化，需要AR學習資源的參與。由“畫面”所產生的“新質”，是實現學習情境轉化的關鍵，A、R畫面的合理疊加有助于使“新質”成為“亮點”，從而形成對始源情境本質的理解。

本研究將科學的AR畫面設計視為產生“亮點”新質、解決情境轉化問題的重要途徑，在分析AR畫面內涵、特征的基礎上，著力實現A、R畫面的合理疊加，構建AR畫面設計的理論模型和操作模型，使AR畫面設計成為系統化、科學化的過程，保證AR學習資源的設計與開發有章可循。

本研究屬于AR畫面設計研究的初步嘗試，得到的兩大模型均屬于階段性成果。后續研究將嘗試由操作模型推理得出若干命題，圍繞命題開發AR應用，進行實驗、訪談、視頻分析等研究，從多維角度驗證模型的科學性和合理性，并通過大數據的方法做更為深入的數據論證，最終得出有利于學習情境轉化的AR畫面設計規則。