基于用戶體驗的增強現實教材設計研究

劉瀟 王志軍 曹曉靜

摘要：增強現實教材（簡稱AR教材）是基于AR技術形成的一種新型教材。目前的AR教材普遍存在設計與應用脫節、用戶體驗不佳等問題，不利于其教育優勢的發揮。文章首先對AR教材的內涵及特征進行了界定，然后在此基礎上借鑒了用戶體驗元素模型和多媒體畫面語言學的基本觀點，構建出“基于用戶體驗的AR教材設計模型”，并對模型中各個層級的設計要求進行了詳細說明，以期為提升AR教材的設計質量做出貢獻。

關鍵詞：增強現實教材 用戶體驗 教材設計

“教材建設”是教育部部長陳寶生于2018年全國教育工作會議上提出的教育改革十大關鍵詞之一。在“互聯網+”時代，傳統紙質教材與數字化教學資源融合形成的新形態教材已成為教材建設的新趨勢。伴隨著增強現實（Augmented Reality，簡稱AR）技術在教育領域的日益滲人，增強現實教材（以下簡稱AR教材）已然成為教育信息化環境下一種新型教材。目前已有不少研究者與出版商建立了合作關系，并開發了一系列AR教材。這些AR教材普遍采用“紙質教材+移動終端+APP（呈現數字信息）”的應用模式，涉及基礎教育、高等教育、職業教育等多個教育領域。

盡管AR教材的開發實踐正如火如荼地進行，但目前該類教材尚未在教育教學實踐中得到大規模應用，優質資源的稀缺是造成這一問題的重要原因，而“稀缺”的根源在于教材設計與應用的脫節。大多數設計人員具備專業的編程能力，但對教育教學規律缺乏足夠的認識，這使得他們對應該基于何種價值目標開發AR教材、什么樣的AR教材才能滿足學習者的需要等關乎用戶體驗的問題認識不清。

因此，本研究認為有必要對AR教材的設計模式進行深入探討，從用戶體驗的視角尋找建設AR教材的有效路徑，從而為其設計與教學應用搭建橋梁。

一、AR教材的內涵及特征

對AR教材內涵及特征進行系統化解讀，是構建AR教材設計模式的基礎。

1.AR教材的內涵

（1）AK教材的概念界定

廣義的“教材”包含標準教科書、文本材料、生活經驗、社會控制符號四種類型。本研究從內容權威性及知識結構嚴謹性出發，認為“AR教材”中的“教材”應取其“標準教科書”的本質，即教學活動中的核心資源。

鑒于AR具有“虛實融合”的特性，可將AR教材定義為：通過向紙質教科書的書頁或學習者的閱讀環境疊加一層虛擬信息（文字、圖片、動畫、視頻、音頻、3D模型等），并允許學習者與之互動，以增強學習者對學習內容感知和理解的新型教材。其中，起增強作用的數字部分可稱為“增強教材”，即“A教材”;紙質教科書可理解為“現實教材”，即“R教材”。

（2）AK教材與紙質教材、數字教材的區別

AR教材與學習者所熟悉的紙質教材（主要指標準教科書）、數字教材（可指代幻燈、電影、網絡課程等）的區別主要表現為教材形態的不同。

紙質、數字教材本質上都屬于“虛實分離”的教材形態（前者是純實物教材，而后者是純虛擬教材）。AR教材則是在紙質教材的基礎上添加了多媒體信息后而呈現出“虛實融合”的新形態。可以說AR教材同時包含了紙質、數字教材的部分成分，借用Milgram等人提出的“真實環境一虛擬環境連續體（Reality-Virtuality（Rv）Continuum）”，可以將三者的關系表示為如圖1所示的內容。

2.AR教材的特征

Prieto等人回顧了教育領域關于增強紙方面的文獻，并指出增強紙兼具紙媒和數媒的優勢。同樣的，AR教材同時吸納了紙質、數字教材的優點，克服了其不足，并具有“合成新創”的效應。具體來講，其特征如表1所示。

二、AR教材設計的相關研究

1.國內外研究現狀

由BiNinghurst設計制作的Magic Book被視為AR技術教育應用的早期典型案例。隨后不少研究者針對AR教材的設計與開發進行了探討，例如，Phadung等人采用ADDIE（分析、設計、開發、實施、評價）框架來設計開發AR書，以便于促進學習者的計算機軟件知識學習;周靈等人基于AR技術開發教科書的技術優勢，將AR教科書開發過程大致分為四個階段：需求分析、項目設計、項目實施、調試與發布。蔡蘇等人開發了虛實融合的三維立體交互書“未來之書”，并將設計與開發過程劃分為兩個步驟：制作標記圖案并印刷書本、捕獲標記并生成虛實融合場景。

2.已有研究存在的不足

現階段，AR教材的設計研究整體上處于起步階段，雖也有不少學者從事AR教材（或應用）的設計與開發工作，但這里的“設計”多是技術層面的表達，鮮有文獻對與教育及認知相關的設計理念做足夠解釋，對學習者的用戶體驗也缺乏關注。

與AR教材設計不同的是，數字教材的設計研究則相對深入。例如，康萍基于思維導圖的方法設計了遠程教育自主學習條件下立體化電子教材。郭炯等人基于首要教學理論和多媒體認知理論構建了面向1：1數字化學習的電子教材設計與開發模式。王曉晨等人基于用戶體驗元素模型設計和開發了針對小學語文課程的電子教材。

從電子教材設計研究現狀來看，教材的設計已經開始關注學習者的需求與特點，這無疑為AR教材設計的進一步研究指明了方向。

三、基于用戶體驗的增強現實教材設計模式構建

1.構建基礎

（1）用戶體驗元素模型

Garrett提出的用戶體驗元素模型（userExperience Element Model，UEEM）側重用戶體驗的設計和開發層面，該模型自下而上共分為五個層級：戰略層、范圍層、結構層、框架層、表現層[姍。在最底層，設計者無需考慮產品的最終外觀，只需關心產品如何滿足產品戰略和用戶需求。在最頂層，設計者只需關心產品所呈現的最具體細節。隨著層級的上升，設計者要做的決策一點一點變得具體，內容越來越精細。