增強現實技術助力幼兒漢字學習的效果及策略研究

摘 要：當前增強現實（AR）技術正逐步滲透到幼兒漢字學習當中，但其應用的有效性尚未得到充分證實。文章采用“定量+定性”的研究方法對AR助力幼兒漢字學習的有效性進行了分析。定量研究部分，選取38名幼兒參與2（學習資源類別）×3（漢字類型）隨機化完全區(qū)組實驗，了解幼兒利用不同學習資源學習不同漢字時成績差異的顯著性;定性研究部分，對多名幼兒教師進行了調研，以了解AR識字卡的優(yōu)勢與不足。基于以上研究，總結出AR識字卡的優(yōu)化策略：注重畫面語義設計、畫面語用設計和畫面語構設計。

關鍵詞：增強現實;幼兒;漢字學習;效果;優(yōu)化策略

中圖分類號：G612 " " " " "文獻標志碼：A " " " " " 文章編號：1673-8454（2019）02-0013-06

一、引言

增強現實（Augmented Reality，以下簡稱AR）技術具有虛實融合、實時交互和三維配準（又稱注冊、匹配和對準）三大技術特征[1]，能將多媒體信息疊加于真實環(huán)境之上，從而促進學習者對抽象概念的理解，因此得到教育領域學者的廣泛關注。近年來，AR技術已逐漸滲透到數學、物理、化學、語言等多個學科當中，并在提升學習者的學習效果方面發(fā)揮著積極的作用。

綜觀國內外相關文獻及學習產品，AR技術與語言學習的融合已經成為當前的一個研究熱點。根據戴爾的“經驗之塔”理論，言語符號位于經驗之塔頂端的位置，是人類最為抽象的經驗，也是學習者最難理解和掌握的一類知識。然而，這類知識又恰恰是提升語言能力的關鍵所在。以幼兒漢字學習為例，3-6歲是兒童培養(yǎng)閱讀能力的最佳年齡段，而識字水平是影響孩子閱讀能力和興趣的重要因素之一。但是，受注意力和生活閱歷所限，幼兒在識字時往往無法在文字符號和其意義之間建立有效聯(lián)系，在文字理解和記憶方面存在一定的障礙。AR技術的出現為消除這種障礙提供了可能。張燕等[2]指出，AR教學媒體可以實現“經驗之塔”三種層次經驗（“做的經驗”“觀察的經驗”“抽象的經驗”）的交融，使學習者獲得最大限度的認知刺激和體驗，進而提升學習效果。

可以說，AR技術在幼兒漢字學習方面具有明顯的優(yōu)勢。然而，教育畢竟是一項復雜的系統(tǒng)工程，當前AR技術在教育中的應用尚處于試水階段，現已開發(fā)的幼兒AR識字資源是否能、如何能將AR技術的理論優(yōu)勢切實轉化為實際應用價值，還有待深入探究和思考。

二、相關研究綜述

1.國內外研究現狀

通過對CNKI、Web of Science等國內外數據庫進行檢索，發(fā)現已有不少學者對幼兒AR語言學習資源的教學有效性進行了研究。例如，He等[3]選擇40名學齡前兒童進行了英文單詞學習的對照實驗，發(fā)現使用移動AR軟件學習的幼兒相比對照組得到了更高的學習成績;喻春陽等[4]比較了增強現實與傳統(tǒng)方式在幼兒英語識詞效果上的差異，發(fā)現采用AR教學方式相對于傳統(tǒng)教學方式在幼兒識記單詞的平均個數上更有優(yōu)勢;朱必熙等[5]針對卡片、卡片+圖片、卡片+AR技術三種情況下幼兒識字效率進行了比較，發(fā)現幼兒在利用“卡片+AR技術”進行學習后，識字的遺忘周期和混淆周期均較長。

總體而言，已有研究在驗證幼兒AR語言學習資源的教學有效性時，多采用實驗法進行分析，并根據幼兒的學習成績對AR技術給予了積極的評價。

2.已有研究存在的不足

通過對國內外相關文獻的進一步分析，可以總結出已有研究存在的幾點不足：①研究方法單一：定量研究居多，定性研究偏少，不利于發(fā)現更多深層次、有價值的信息;②研究內容局限：已有研究多以外語單詞作為學習內容，較少思考AR技術對促進幼兒漢字學習的作用，AR技術是否適用于“漢字”這種言語符號的學習還有待繼續(xù)探究;③研究深度欠缺：已有研究多選擇一些形象化的單詞、漢字作為幼兒語言學習的內容，并得出AR技術具有優(yōu)越性的結論，至于AR技術是否適用于全部單詞、漢字，則鮮有提及。

本研究將繼續(xù)對幼兒AR漢字學習資源的教學有效性進行驗證，并努力克服當前研究過程中存在的不足。

三、研究設計

1.研究目的與內容

本研究的主要目標是將AR技術融入幼兒漢字學習中，觀察其針對不同類型漢字的實際應用效果，發(fā)現其優(yōu)勢與不足，并從資源設計的角度有針對性地提出AR技術助力幼兒漢字學習的優(yōu)化策略。具體來講，包括兩部分內容：①AR技術應用于幼兒漢字學習的有效性分析;②AR技術助力幼兒漢字學習的優(yōu)化策略。

2.研究思路與方法

本研究擬采用“前期準備—有效性研究—提出資源優(yōu)化策略”的研究思路。其中，在AR技術的教學有效性分析階段，主要采用“定量+定性”的研究方法，以確保研究所獲得的數據全面、可靠。定量研究選用實驗研究法，以幼兒作為研究對象，觀測其在采用不同類型學習材料和學習不同類型漢字后所獲得的學習結果，進而通過統(tǒng)計分析得到相應結論;定性研究選用調查研究法，以教師作為訪談對象，了解其對AR教學有效性的主觀看法?；诒狙芯克悸返募夹g路線如圖1所示。

四、實驗研究：關于AR助力幼兒漢字學習有效性的定量研究

1.實驗背景

從語言學的角度看，語義學研究該語言與其所表達的信息內容之間的關系[6]。換言之，研究語言不僅要研究語言符號本身，也要研究其所表達的含義。用于幼兒漢字學習的兩類學習資源（普通識字卡、AR識字卡）在表義的呈現方式上有所不同，前者利用純文本語言呈現，后者則利用多媒體畫面語言呈現。由于存在通道效應，學習者在利用多媒體進行學習時往往會獲得比單一媒體學習更好的效果。然而，根據畫面語義學的觀點，這種學習效果并不單純取決于畫面形式，而是取決于不同畫面形式與不同教學內容的匹配。就AR技術來說，AR可以通過讓學生親自接觸3D模型來增強其對現實事物的理解[7]，然而并非所有漢字都用于表達現實事物。因此，以3D模型為基礎的AR技術可能僅對部分表義具象漢字的學習具有優(yōu)勢。

2.實驗目的

探究學習資源類別和漢字類型對幼兒識字效果的影響，從而對AR技術應用于幼兒漢字教學的有效性做出判斷。

3.實驗假設

在幼兒漢字學習中，學習資源類別和漢字類型對幼兒即時和延時識字效果的影響存在顯著差異。具體來講，本研究包括以下四條實驗假設：

（1）學習資源的類別對幼兒即時、延時識字效果的影響存在顯著差異。

（2）漢字的抽象程度對幼兒即時、延時識字效果的影響存在顯著差異。

（3）學習資源的類別和漢字類型的不同組合對幼兒即時、延時識字效果的影響存在顯著差異。

（4）幼兒的即時、延時識字效果存在內在關聯(lián)。

4.被試選擇

實驗選取太原市某幼兒園共38名學生作為被試。其中，小班8人、中班11人、大班19人。小班分為X1組（4人）和X2組（4人）;中班分為Z1組（6人）、Z2組（5人）;大班分為D1組（10人）、D2組（9人）。所有被試都參與了先前知識測試，以確保所學漢字是被試的“新知知識”。

5.實驗設計

采用2（學習資源類別）×3（漢字類型）隨機化完全區(qū)組實驗設計。

自變量包括幼兒漢字學習資源類別和所學漢字類型。自變量1為學習資源類別，分為兩個水平：AR識字卡、普通識字卡。自變量2為漢字類型，分為三個水平：表義具象型、表義半具象型、表義抽象型。其中，漢字類型的劃分，是以該漢字表義的具象化程度為依據，經由與專業(yè)幼兒教師共同討論而最終確定。例如，“羊”屬于表義具象型漢字，其含義為具體形象的動物羊;“大”屬于表義半具象型，其含義并非具體實物，但可借助一定的實物形象來進行解釋;“又”屬于表義抽象型，其含義難以進行形象化表達。

因變量主要為幼兒識字測試成績。測試成績包括即時測試成績和延時測試成績兩部分。其中，即時測試在幼兒學完漢字后的10分鐘內進行，延時測試則是在幼兒學完漢字后的一周后進行（兩次測驗之間不對漢字做鞏固練習）。測試的主要形式為：引導幼兒讀出教師所指的漢字，并記錄幼兒讀音正確的漢字個數（讀對1個漢字計1分），將其作為即時和延時測試的成績。由于兩次測試的漢字相同，為了避免出現滯留效應，本研究在延時測試中將漢字的呈現順序進行了隨機調整。

6.實驗材料

（1）不同類型的學習資源

普通識字卡：采用幼兒漢字學習常用的無圖識字卡，以擺脫字卡中圖片對本研究的干擾。

AR識字卡：在普通識字卡的基礎上添加了3D模型的特效，可以利用平板電腦的攝像頭掃描普通識字卡，進而在平板電腦屏幕上看到有關該漢字的立體動畫，并允許幼兒與該動畫進行互動?！把颉薄按蟆薄坝帧痹诒狙芯恐蟹謩e代表了三種不同類型的漢字，以這三個漢字為例，其立體動畫呈現效果分別如圖2-4所示。

（2）不同類型的漢字

實驗所選的漢字是根據幼兒的整體識字水平，結合本研究對漢字類型的認定，與幼兒教師共同確定的，具體內容如表1所示。其中，各年級A、B兩組漢字整體難度均等。

7.實驗過程

實驗過程共包括兩輪，分別進行A組漢字和B組漢字的學習。在每一輪中，各年級所學漢字組別相同（第一輪A組漢字，第二輪B組漢字），但各幼兒組別所用的學習材料類別不同。其中，接受AR識字卡影響的為實驗組，接受普通識字卡影響的為控制組。兩組中教師教學水平相當，教學方法類似。另外，為避免來自幼兒學習能力差異等無關變量的干擾，兩輪實驗中的實驗組和控制組應當對調，具體的實驗安排如表2所示。

8.數據統(tǒng)計與分析

本實驗對幼兒年級的劃分，旨在為不同年齡段的幼兒選擇合適的漢字教學內容，年級本身并不作為數據統(tǒng)計的變量，因此本研究在數據統(tǒng)計與分析階段，將各年級的信息和兩輪實驗的數據整合起來，僅考慮學習資源類別和漢字類型對幼兒識字效果的影響。數據的統(tǒng)計與分析利用SPSS 22.0進行。

以實驗組所學全部漢字的即時測試成績?yōu)槔?，其統(tǒng)計方法是通過求幾個組合成績的平均值來實現的。由表2可知，參與了AR教學的幼兒與漢字組合分別為：X1組幼兒+A組（小班）、X2組幼兒+B組漢字（小班）、Z1組幼兒+A組漢字（中班）、Z2組幼兒+B組漢字（中班）、D1組幼兒+A組漢字（大班）、D2組幼兒+A組漢字（大班）。按照此思路計算所有的成績，可分別得到如表3和表5所示的結果。

（1）即時測試結果

為進一步確定成績差異的顯著性，本研究對實驗組和控制組所學全部漢字的即時測試成績進行了方差齊性分析和獨立樣本T檢驗，發(fā)現Levene統(tǒng)計量為F=0.870，顯著性P值為0.354gt;0.05，故方差齊性。實驗組和控制組間獨立樣本T檢驗統(tǒng)計量t=1.511，P值為0.135gt;0.01，表明學習資源類型對所學全部漢字的即時測試成績影響差異不顯著。

繼續(xù)依據漢字類型，對實驗組和控制組的即時測試成績進行方差齊性分析和獨立樣本T檢驗，得到如表4所示的結果。表4顯示，對于三種類型的漢字，其即時測試成績的Levene統(tǒng)計量分別為0.854、1.039、0.244，顯著性P值分別為0.358、0.311、0.623，均高于0.05，方差齊性;各類漢字的即時測試成績獨立樣本T檢驗統(tǒng)計量分別為3.326、0.628、0.000，顯著性P值分別為0.001、0.532、1.000。在這些數據中，只有表義具象型漢字的成績差異顯著性P值低于0.01，這表明實驗組和控制組在學習表義具象型漢字時，其即時測試成績具有顯著差異。換言之，AR識字卡在表達表義具象型漢字時，具有超越普通識字卡的明顯優(yōu)勢。而對于表義半具象型漢字和表義抽象型漢字來說，AR識字卡的作用并不明顯。

（2）延時測試結果

為進一步確定成績差異的顯著性，本研究對實驗組和控制組所學全部漢字的延時測試成績進行了方差齊性分析和獨立樣本T檢驗，發(fā)現Levene統(tǒng)計量為F=0.823，顯著性P值為0.367gt;0.05，故方差齊性。實驗組和控制組間獨立樣本T檢驗統(tǒng)計量t=1.132，P值為0.261gt;0.01，表明學習資源類型對所學全部漢字的延時測試成績影響差異不顯著。

繼續(xù)依據漢字類型，對實驗組和控制組的延時測試成績進行方差齊性分析和獨立樣本T檢驗，得到如表6所示的結果。

整體而言，實驗中AR識字卡相比普通識字卡有優(yōu)勢但不明顯，其理論潛力尚未充分發(fā)掘出來。為深入了解造成這一現象的原因，本研究在實驗研究的基礎上，對教師進行了訪談，并收集了一些重要的質性數據。

五、調查研究：關于AR助力幼兒漢字學習有效性的定性研究

1.調查目的

由于幼兒年齡較小，在表達其態(tài)度時存在諸多障礙，因此本研究嘗試對幼兒教師進行訪談調查，以獲得與實驗相關的深層次信息。

2.調查對象及形式

本研究采用個別化、半結構現場訪談形式，選擇6名幼教工作者作為訪談對象。其中，3名教師具有豐富的幼教經驗，并現場觀摩了兩種形式的教學;另外3名教師則親自參與了實驗組和控制組的識字教學活動。

3.調查問題

調查內容主要包括兩個問題：①通過實驗，您認為AR識字卡對幼兒漢字學習有何益處？②通過實驗，您認為AR識字卡在助力幼兒漢字學習方面存在哪些不足？

4.調查結果

（1）AR識字卡在助力幼兒漢字學習方面具備的優(yōu)勢

受訪者的觀點總結如下：①AR識字卡可以極大地吸引幼兒的注意力和學習興趣，在實驗中表現為：幼兒總是迫不及待地想看看字卡可以變出什么樣的“魔法”，并且常常積極踴躍地體驗與3D模型的交互，鮮少有走神現象發(fā)生;②AR識字卡所提供的3D模型可以使幼兒以一種形象化的方式學習所學漢字，相比普通識字卡更符合幼兒的認知特點，從而進一步加深了其對所學漢字的理解和記憶;③AR識字卡的使用升華了師生間的友好關系，減少了過去的“距離感”，能為教學的順利開展奠定良好的基礎。

（2）AR識字卡在助力幼兒漢字學習方面存在的不足

受訪者的觀點總結如下：①過多的特效設計容易使幼兒的注意力發(fā)生偏移，在實驗中表現為：幼兒把注意力集中在對3D模型的觀察和操縱上，常常忽略對漢字本身的記憶，這使得很多幼兒在學習過程中可以很好地讀出漢字，但在僅有字卡的測試中卻難以準確讀出漢字的正確發(fā)音;②以單個漢字為單位的動畫設計容易使幼兒產生歧義，在實驗中表現為：一些幼兒在學習“蟻”這個字時，是通過觀看螞蟻的3D模型來記憶的，但等到測試時，卻誤將“蟻”讀成“螞”，說明幼兒對螞蟻印象深刻，但對“蟻”字沒能很好地辨識;又如一些幼兒在學習“大”這個字時，可以看到屏幕上呈現大小不同的兩個球，其中較大的球呈閃爍狀態(tài)，以提示該漢字為“大”。但在測試時發(fā)現，幼兒對直觀性強的內容有更好的記憶，他們有時會將“大”誤讀為“球”;③現有的AR識字卡所呈現的效果不足以很好地表達所有的漢字。例如，“最”這個字較為抽象，3D模型并非其最好的表達方式，應當根據漢字的類別選擇多樣化的媒體，并利用AR技術加以呈現。

六、增強現實助力幼兒漢字學習的優(yōu)化策略：資源設計的角度

綜合實驗和調查研究的結果，可以得出以下結論：AR技術的融入可以對幼兒漢字學習起到一定的助力作用，但這種作用在目前表現得不夠充分，在資源設計方面還有較大的提升空間。AR識字卡本質上是一種多媒體學習資源，“畫面”是其與幼兒直接交互的部分。王志軍等[8]認為，多媒體畫面是基于數字化屏幕呈現的圖、文、聲、像等多種視、聽覺媒體的綜合表現形式，其設計應當包括畫面語義設計、畫面語用設計和畫面語構設計三個層面。

因此，本研究嘗試從這三種設計出發(fā)，針對性地提出了AR識字卡的優(yōu)化建議：

1.畫面語義設計的優(yōu)化建議

畫面語義設計要求處理好各類媒體與其所表達或傳遞的教學內容信息之間的關系。本研究中“漢字”是幼兒識字學習的主要內容。根據實驗研究的結果，AR識字卡在表達不同類型漢字方面所獲得的效果有所不同。因此，AR識字卡畫面的設計需要做到“因字而異”。

首先，AR識字卡所選擇的媒體不必拘泥于3D模型，傳統(tǒng)的圖片、圖像、文字、聲音、動畫、視頻等均可用于畫面設計。3D模型適合表達表義具象型漢字，如“筆”“雞”“梨”等是幼兒在日常生活中可以接觸到的實物，應用3D模型可以使幼兒獲得一種真實感、情境感，進而實現新知漢字與已有經驗的關聯(lián);對于表義半具象型漢字而言，盡可能地讓幼兒從畫面中尋找到規(guī)律性的內容，避免形象化的內容給幼兒造成的歧義;表義抽象型漢字并非一定要用AR來表達，如果需要可以將漢字放在一定的語境（詞語、句子、段落）中，以動畫等形式表達整個語境的含義，并對所學漢字加以強調，使幼兒能深刻理解該漢字的含義。

其次，AR識字卡的畫面設計應注重構建動畫與字形的內在關聯(lián)。在實驗和訪談中發(fā)現的一個問題是，AR識字卡中畫面的設計往往以“字義”為依據，忽視了畫面與字形之間的內在聯(lián)系。例如，幼兒在學習漢字“花”時，看到的是百合花的3D模型，可以輕松地理解“花”所代表的含義。然而，幼兒并未對“花”的字形有深刻理解，這導致他們在測試時常常將“花”與“草”相混淆。漢字按照造字法一般可分為象形字、指事字、會意字、形聲字、轉注字、假借字六種類型（即“六書”），其中象形字是由實物演變而來的，對于這類字的設計可盡量以字形為基礎設計3D模型，并表達由模型向漢字演變的過程。

2.語用設計的優(yōu)化建議

畫面語用設計要求處理好各類媒體與信息化教學環(huán)境之間的關系。AR識字卡的畫面設計應以幼兒特征與教師教學方法為依據。

首先，AR識字卡的畫面設計應符合幼兒的心理特征。3-6歲幼兒的認知處于前運算階段，該階段以具體形象思維為主，并開始向抽象邏輯思維過渡。漢字對于幼兒來說屬于抽象化的知識，單純學習漢字容易讓幼兒感到枯燥、乏味，進而喪失其對識字的興趣。AR識字卡以字卡為漢字的承載媒介，只關注了“字”而忽視了該漢字所在的詞、句和段落，容易使幼兒感到晦澀。因此，有必要讓幼兒在一定的語境條件下來完成漢字的學習。AR識字卡不僅要注重“字”的設計，還應當注重“詞”“句”的設計。這種設計可以將幼兒喜歡的游戲融入進來，讓幼兒在游戲中動手、動腦，在輕松快樂的氛圍中掌握已學知識。例如，可以允許幼兒利用字卡進行組詞、造句，并借助AR技術得到相應的反饋。組詞方面，幼兒可以將“閃”和“電”組合到一起來得到閃電的動畫效果;造句方面，幼兒可以將“我”“最”“漂”“亮”四個字按順序排列成句子來得到獎勵反饋，以加深對“最”字的理解。

其次，AR識字卡的畫面設計應符合教師的教學風格?？梢詫R識字卡定位為傳統(tǒng)識字教學的補充而非替代。在傳統(tǒng)的識字教學中，有一些長期總結出來的優(yōu)秀方法是值得借鑒的，如字源識字法、分類識字法、聽讀法、游戲教學法等。AR識字卡的畫面設計應關注如何與這些方法相匹配，以保證其能在關鍵環(huán)節(jié)切實發(fā)揮輔助作用。

3.畫面語構設計的優(yōu)化建議

畫面語構設計要求處理好各類媒體之間的結構和關系。游澤清[9]認為，多媒體畫面的藝術設計應遵循三大基本規(guī)則：“突出主體（或主題）”規(guī)則、“媒體匹配”規(guī)則和“有序變化”規(guī)則。AR識字卡的畫面語構設計也應從這三大規(guī)則入手來進行。

首先，在“突出主體（或主題）”方面，AR識字卡的畫面設計應盡可能簡單明了，不要增加太多無用的特效，以排除冗余信息的干擾。

其次，在“媒體匹配”方面，應當充分了解畫面中各類媒體（圖、文、聲、像）的特性，切實發(fā)揮各媒體在表達具體教學內容時的優(yōu)勢。媒體的組合搭配需要符合Mayer提出的“多媒體原則”“通道原則”“鄰近原則”等，盡可能減少幼兒在學習過程中形成的外在認知負荷。

最后，在“有序變化”方面，同類漢字的AR效果應當統(tǒng)一、一致，按照有序的規(guī)律發(fā)生變化。

七、結束語

AR技術的出現為提升幼兒漢字學習水平創(chuàng)造了更多的可能性。但鑒于國內AR的教育應用尚處于初級階段，其理論優(yōu)勢向實踐效益的轉化還需要一段很長的過程。本研究通過實驗和訪談對AR技術助力幼兒漢字學習的有效性進行了驗證，了解了其具備的優(yōu)勢與存在的不足，并有針對性地從資源設計角度提出了優(yōu)化建議。后續(xù)研究計劃嘗試以這些建議為依據，設計新的AR漢字學習資源，并通過“定量+定性”的研究方法驗證建議的有效性和合理性，從而盡可能地提高AR技術在幼兒漢字學習方面的應用價值。

參考文獻：

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[2]張燕翔，朱赟，董東等.從“經驗之塔”理論看增強現實教學媒體優(yōu)勢研究[J].現代教育技術，2012（5）：22-25.

[3]J He，J Ren，G Zhu，et al.Mobile-Based AR Application Helps to Promote EFL Children’s Vocabulary Study[A].IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies[C].2014：431-433.

[4]喻春陽，蒲佳寧，鄭凌騰等.增強現實與傳統(tǒng)方式在幼兒英語識詞效果上的差異[J].東北大學學報（自然科學版），2016（9）：1250-1253.

[5]朱必熙，卓皓.AR技術在幼兒教育領域中的應用——以幼兒識字為例[J].陜西學前師范學院學報，2018（4）：63-66.

[6]游澤清.多媒體畫面藝術應用[M].北京：清華大學出版社，2012：31.

[7]蔡蘇，王沛文，楊陽等.增強現實（AR）技術的教育應用綜述[J].遠程教育雜志，2016（5）：27-40.

[8]王志軍，王雪.多媒體畫面語言學理論體系的構建研究[J].中國電化教育，2015（7）：42-48.

[9]游澤清.多媒體畫面藝術設計（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2013：238-245.

（編輯：李曉萍）

*基金項目：2017年國家社科基金教育學立項課題“信息化教育資源優(yōu)化設計的語言工具：‘多媒體畫面語言學’創(chuàng)新性理論與應用研究”（編號：BCA170079）。