增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響

龍紫陽 李鳳英

摘 要：文章通過對21篇英文文獻的系統(tǒng)梳理，分析了2010年至2019年增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的應(yīng)用。首先分析增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的學(xué)科分布、研究方法和對學(xué)生學(xué)習(xí)影響的現(xiàn)狀，然后從學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果三個階段總結(jié)出增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的具體影響。研究發(fā)現(xiàn)，近十年間，增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的研究廣泛分布于工程學(xué)科和人文學(xué)科，研究較多的專業(yè)包括工程科學(xué)、計算機科學(xué)、建筑學(xué)、物理、地理和歷史等。大多數(shù)研究者通過對比實驗探究增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)具有促進作用。同時，教育實踐者應(yīng)該盡量避免增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實技術(shù);高等教育;學(xué)生學(xué)習(xí);文獻綜述

中圖分類號：G434 ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）12-0008-07

隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展，人類已經(jīng)邁入知識經(jīng)濟時代，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才成為世界各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。各國積極推動教育信息化，促進科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)模式的融合。在眾多新興技術(shù)中，增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術(shù)憑借其真實性、交互性、實時性等特點受到國外教育研究者的關(guān)注，國外研究者在將增強現(xiàn)實技術(shù)與教育結(jié)合方面做出了很多探索和努力。本研究通過對國外相關(guān)研究的綜述，分析增強現(xiàn)實技術(shù)在國外高校的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對國外高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，以便總結(jié)國外高校利用增強現(xiàn)實技術(shù)打造高效率的學(xué)習(xí)空間的經(jīng)驗，為國內(nèi)高校發(fā)展增強現(xiàn)實技術(shù)、促進教學(xué)提供建議。

一、AR在教育領(lǐng)域中的研究概述

1.概念界定

增強現(xiàn)實的概念源于20世紀(jì)90年代，AR最先應(yīng)用于航空領(lǐng)域，作為航空公司和空軍飛行員的訓(xùn)練工具[1]。增強現(xiàn)實技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它將計算機生成的場景融合到真實世界中，擴張和補充真實世界而不是完全替代真實世界，從而強化用戶對現(xiàn)實的感官和認知。AR具有真實性、交互性和實用性等特點，已被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、旅游等領(lǐng)域。近年來，隨著教育信息化的推廣，AR逐步被運用于小學(xué)至大學(xué)的各個學(xué)習(xí)階段，研究者依據(jù)AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用狀況開展了一系列的研究。

2.相關(guān)研究

增強現(xiàn)實技術(shù)與教育的結(jié)合推動了教學(xué)的發(fā)展。Wu等人表明在真實物體旁邊顯示虛擬元素，AR讓學(xué)生觀察到肉眼無法觀察到的事物，可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機[2]。Dunleavy等人指出AR最顯著的優(yōu)勢在于為學(xué)生打造沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，AR創(chuàng)造的融合虛擬世界和現(xiàn)實世界的混合學(xué)習(xí)環(huán)境有助于提升學(xué)習(xí)者批判性思考、溝通協(xié)作以及解決問題等各方面的能力[3]。Cuendet等人認為提高空間想象力是學(xué)生理解科學(xué)現(xiàn)象的關(guān)鍵，而AR恰好給予了學(xué)生提高空間想象力的可能性[4]。由此可知，AR對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機、空間想象能力和批判性思考能力等都具有促進作用。

不過，增強現(xiàn)實技術(shù)對教育教學(xué)可能造成一些困擾。部分學(xué)生反映他們在使用AR時經(jīng)常會遇到技術(shù)問題，類似頭戴式顯示器等AR設(shè)備不夠輕便、使用不便等[5][6]。授課教師指出如果想要在教育中有效地使用AR，往往需要較多的額外講課時間，這將延長學(xué)習(xí)時間，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)[7]。因此，AR應(yīng)用于教育領(lǐng)域，既可能因為技術(shù)因素給學(xué)習(xí)者帶來困擾，也可能因為非技術(shù)因素遭到學(xué)習(xí)者的抵觸。

隨著教育信息化進程推進，國外將AR應(yīng)用于教育領(lǐng)域的研究越來越多，大部分的研究關(guān)注AR對某一學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)成效的具體作用。國內(nèi)關(guān)于AR與教育結(jié)合的研究較少，教育領(lǐng)域的AR應(yīng)用研究還不成熟。為了分析增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，本文梳理近十年來國外的相關(guān)文獻，力求總結(jié)AR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗，為開展相關(guān)研究和在教育領(lǐng)域合理使用AR提供參考。

二、研究問題與數(shù)據(jù)來源

1.研究問題

文獻綜述可以揭示某一領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，為尋求合適研究主題的研究者提供線索[8]。高等教育是各個國家和地區(qū)培養(yǎng)科技人才的重要階段，本文以增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響為主線，選取最近十年（2010—2019年）高等教育階段關(guān)于AR的實證研究，通過分析總結(jié)，力求回答以下兩個具體的研究問題：①增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的研究現(xiàn)狀是怎樣的？②增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了哪些影響？

2.文獻搜索的過程

研究者利用EBSCO、知網(wǎng)、百度學(xué)術(shù)等數(shù)據(jù)庫，以“augmented reality”“AR”“mixed reality”“增強現(xiàn)實技術(shù)”等作為關(guān)鍵詞搜索相關(guān)文獻，在文獻搜索過程中，將文獻發(fā)表時間控制在2010年至2019年，文獻來源控制在SSCI索引，初步收集35篇相關(guān)文獻。

為了能夠準(zhǔn)確地回答研究問題，本研究依據(jù)如下三條標(biāo)準(zhǔn)對文獻進行了篩選：以增強現(xiàn)實技術(shù)為研究主題，研究探討的是增強現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，研究對象所處的學(xué)業(yè)階段為高等教育階段。最終，本研究選定21篇英文文獻作為研究資料。

三、研究發(fā)現(xiàn)

對文獻進行梳理歸納后，本文從學(xué)科分布、研究方法以及增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響等方面展開分析。首先，從21篇文獻涉及的學(xué)科領(lǐng)域和所使用的研究方法兩方面，歸納增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的研究現(xiàn)狀;然后，通過逐層編碼探析增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的具體影響。

1.增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的研究現(xiàn)狀

近十年來，國外高等教育階段應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)科多種多樣，研究頻率較高的學(xué)科包括工程科學(xué)、計算機科學(xué)、物理、地理以及歷史等;研究方法集中為實驗研究，大多數(shù)的研究結(jié)果表明AR促進了高校學(xué)生的學(xué)習(xí)。

如圖1所示，從學(xué)科領(lǐng)域分析，超過50%的研究來自STEM學(xué)科，7篇研究歸屬于人文社科，另外1篇是多學(xué)科綜合型研究。總體而言，AR在理工科專業(yè)領(lǐng)域的研究成果較多，人文社會科學(xué)的研究相對較少。具體分析可知，STEM學(xué)科中計算機、工程科學(xué)、解剖學(xué)、建筑學(xué)等專業(yè)應(yīng)用AR技術(shù)較多;在人文社科領(lǐng)域中，地理、歷史和紡織學(xué)等專業(yè)在過去十年間陸續(xù)將AR引入到教育實踐中。無論是STEM學(xué)科領(lǐng)域還是人文社會科學(xué)領(lǐng)域，融合AR進行教學(xué)實踐的往往是對學(xué)生實踐能力要求較高的專業(yè)。例如，解剖學(xué)和紡織學(xué)都要求學(xué)生親自動手實踐，教師在講解知識時融合AR技術(shù)，抽象信息通過AR變得具體，有助于形成高效的學(xué)習(xí)環(huán)境，降低學(xué)生的認知負荷，有效地提升學(xué)生的動手實踐能力[9]。Carboaell指出AR具有呈現(xiàn)3D地形等優(yōu)勢，對距離、空間等立體感要求較高的地理學(xué)科而言，是輔助教學(xué)的有效技術(shù)手段[9]。

從研究方法分析，21篇文獻都采用實驗研究。實驗研究一般用于測試某一變量對另一變量的影響，研究者通過分析研究參與者在不同的特定研究場景中的變化，分析研究變量的作用[10]。如圖2所示，11篇文獻采用實驗組和控制組的兩組對比實驗方法，6篇文獻采用單組實驗對研究參與者進行前后測試，4篇文獻設(shè)置了三組及以上組別進行多組別對比實驗。Ferrer-Torregrosa等人將來自七所西班牙公立和私立大學(xué)的211名學(xué)生分為兩組，對照組學(xué)生體驗由紙質(zhì)書籍和教學(xué)視頻等構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)課程，實驗組在標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)課程基礎(chǔ)上，使用ARBOOK工具輔助學(xué)習(xí)，研究結(jié)果表明AR有助于提高學(xué)生在解剖學(xué)學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)專注力和空間思維能力[11]。Zarraonandia等通過課堂單組實驗，觀察基于AR的課堂反饋系統(tǒng)能否有效提升師生之間的溝通，研究結(jié)果表明基于AR的課堂反饋系統(tǒng)有效地改善了課堂的溝通和互動[12]。Bursztyn等為了研究基于AR實地考察練習(xí)對學(xué)生學(xué)習(xí)地球科學(xué)的興趣的影響，將來自五個不同學(xué)校的874名學(xué)生劃分為四組，設(shè)置三個實驗組和一個對照組，實驗組的學(xué)生分別完成三個、兩個和一個AR地理空間導(dǎo)向模塊的練習(xí)，對照組學(xué)生不參與AR地理空間導(dǎo)向模塊的練習(xí)，研究結(jié)果表明學(xué)生完成AR地理空間導(dǎo)向模塊的數(shù)量與學(xué)習(xí)地球科學(xué)的興趣成正相關(guān)關(guān)系[13]。

從研究結(jié)果分析，大多數(shù)研究認為增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)具有積極的影響，不過各個研究的側(cè)重點存在差異。例如，Lin等側(cè)重研究AR對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對學(xué)習(xí)效果的影響，Cheng重點研究AR對學(xué)生學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)態(tài)度的轉(zhuǎn)變，Ak？觭aylr等關(guān)注AR對提升學(xué)生實驗素養(yǎng)和實驗?zāi)芰Φ淖饔谩２糠盅芯恐赋鲈鰪姮F(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)實踐中的不足，F(xiàn)onseca等發(fā)現(xiàn)AR確實提高了學(xué)生的課程參與度和學(xué)習(xí)動機，但是對于管理水平較高、管理細節(jié)較多的項目，AR系統(tǒng)難以提供有效支持[14]。總體而言，過去十年的研究表明增強現(xiàn)實技術(shù)一定程度上能夠促進高校學(xué)生的學(xué)習(xí)。

2.增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響

本文重點分析了增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。通過批注和摘錄文獻資料，列出了類似“better academic performance”“increase learning interest”“higher learning motivation”等主題。研究者對所有主題進行歸納并劃分類屬，確定各類屬的編碼，以此分析出AR對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，并按照學(xué)習(xí)的過程將這些影響劃分為前中后三個階段，最終的分析結(jié)果如表1所示。

（1）學(xué)習(xí)準(zhǔn)備

學(xué)習(xí)的第一個階段被編碼為學(xué)習(xí)準(zhǔn)備（Learning preparation）。增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)準(zhǔn)備的影響主要包括兩個方面，分別是提升學(xué)習(xí)興趣（Increase learning interest）和增強學(xué)習(xí)動機（Enhance learning motivation），學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機是獲得好的學(xué)習(xí)結(jié)果的基礎(chǔ)，AR對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機的促進作用得到了多項研究的證實。

①提升學(xué)習(xí)興趣（Increase learning interest）。Bursztyn等人證實了AR可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，該研究以易于使用的移動設(shè)備作為向?qū)W習(xí)者提供模擬實地考察體驗的手段，探究AR實地考察練習(xí)對學(xué)生的興趣水平的影響，結(jié)果表明完成三個地理空間導(dǎo)向游戲模塊的學(xué)生對學(xué)習(xí)地球科學(xué)的興趣遠遠大于僅完成一個模塊的學(xué)生，AR提升了學(xué)生學(xué)習(xí)地球科學(xué)的興趣[13]。

②增強學(xué)習(xí)動機（Enhance learning motivation）。相較于提升學(xué)習(xí)興趣，研究AR技術(shù)提高學(xué)生學(xué)習(xí)動機的文獻明顯較多，Andújar、Yen、Kai和Turan等團隊先后證實了AR技術(shù)能夠提升計算機科學(xué)、天文學(xué)、歷史和地理等學(xué)科學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。Kai等人采用了基于AR的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)將歷史學(xué)課程中的相關(guān)知識傳授給實驗組的學(xué)生。實驗結(jié)果表明，AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)基于其技術(shù)優(yōu)勢，使得實驗組的學(xué)生更加確定其所學(xué)的知識和自身的表現(xiàn)，有利于增加學(xué)生獲得新知識的信心，從而提高整體學(xué)習(xí)表現(xiàn)和動機。

（2）學(xué)習(xí)過程

學(xué)習(xí)的第二個階段被編碼為學(xué)習(xí)過程（Learning process）。增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的影響主要表現(xiàn)在以下四個方面：

①促進互動溝通（Facilitate communications）。AR促進高校學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的互動，既體現(xiàn)在促進學(xué)習(xí)者和講授者之間的互動，也體現(xiàn)在促進學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)資料之間的互動。當(dāng)研究參與者配備頭戴式AR顯示器教學(xué)時，教師可以隨時觀測到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)并即時接收和反饋學(xué)生的個性化信息，這種技術(shù)為那些害怕在同學(xué)面前表達個人觀點的學(xué)生提供了便捷私密的溝通渠道，研究結(jié)果表明，AR可以改善課堂的師生、生生互動[12]。在紡織工業(yè)中，許多制造工藝需要深入了解機器運動，例如針織涉及一系列動態(tài)過程，在傳統(tǒng)教學(xué)視頻中，學(xué)生經(jīng)常難以理解具體的操作順序，而AR視頻鼓勵學(xué)生和學(xué)習(xí)材料之間的互動。AR學(xué)習(xí)系統(tǒng)允許學(xué)習(xí)者通過選擇學(xué)習(xí)序列設(shè)計個性化的學(xué)習(xí)過程，AR觸發(fā)的多媒體資源與用戶的動作相互作用，促進了學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)資料的互動[16]。

②提高參與度（Raise engagement level）。通過比較AR模擬系統(tǒng)和傳統(tǒng)的2D模擬系統(tǒng)中學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)行為，研究表明兩種模擬系統(tǒng)中學(xué)生都表現(xiàn)出高頻率的查詢行為，AR模擬系統(tǒng)在調(diào)查過程中更加徹底地吸引了學(xué)生，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度[17]。

③降低認知負擔(dān)（Decrease cognitive load）。增強現(xiàn)實是虛擬世界和現(xiàn)實世界的結(jié)合體，AR可以將抽象的物象形象化，促進學(xué)生對抽象和復(fù)雜知識點的認知與理解。Turan等通過成就測試、認知負荷量表和半結(jié)構(gòu)化面試等方法收集數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)AR提高了學(xué)生的成績，并且能夠有效降低學(xué)生的認知負荷水平[18]。Kü？觭ük等和Cheng同樣論證了這一點。

④提升學(xué)習(xí)效率（Improve learning efficiency）。技術(shù)助力學(xué)習(xí)的目的之一是提高學(xué)習(xí)效率。Hsun等和Liou 等分別從學(xué)習(xí)者和講授者角度論述了增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)效率的促進作用，Zarraonandia等提到AR技術(shù)有效地改善了師生之間的溝通，AR有助于使課程的節(jié)奏適應(yīng)學(xué)生的知識水平和學(xué)習(xí)狀態(tài)，只有在學(xué)習(xí)者需要時講授者才會提供輔助理解的例子，這表明AR系統(tǒng)能夠提高學(xué)習(xí)效率[12]。

（3）學(xué)習(xí)結(jié)果

學(xué)習(xí)的第三個階段被編碼為學(xué)習(xí)結(jié)果（Learning outcome）。增強現(xiàn)實技術(shù)不僅影響學(xué)習(xí)準(zhǔn)備和學(xué)習(xí)過程，而且廣泛地影響了學(xué)習(xí)結(jié)果的各個方面。AR深化學(xué)生對知識點的理解（Better understanding）、提高學(xué)習(xí)成績（Enhance learning achievement）、增強學(xué)習(xí)滿意度（Enhance learning satisfaction）;同時，AR與教育的結(jié)合有利于改善學(xué)習(xí)態(tài)度（Provide positive attitude）、提升學(xué)生邏輯思維、實驗技能和自學(xué)水平等各項能力（Improve learning abilities）。

①深化知識理解（Better understanding）。AR技術(shù)具備3D映射和人機交互等優(yōu)點，促進了學(xué)生對地質(zhì)地貌的3D立體化的理解[19]。Chin等人的研究表明基于AR的新穎的交互式無處不在的學(xué)習(xí)系統(tǒng)有力地支持了學(xué)生對文化遺產(chǎn)相關(guān)知識的理解[20]。Lin等和Turan等分別表明AR加深了學(xué)生對物理實驗和地理知識的理解。

②提高學(xué)習(xí)成績（Enhance learning achievement）。AR對學(xué)生學(xué)習(xí)最直觀的影響是學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，F(xiàn)onseca等紛紛證實了AR技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)成績的促進作用。對建筑學(xué)大三學(xué)生的研究表明，基于AR的可視化學(xué)習(xí)系統(tǒng)受到了學(xué)生的歡迎，新的方法運用到學(xué)習(xí)中提高了學(xué)生在學(xué)術(shù)課程中的參與度和動機，并提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績[14]。

③增強學(xué)習(xí)滿意度（Enhance learning satisfaction）。學(xué)習(xí)滿意度往往與學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和自我效能緊密相關(guān)，F(xiàn)onseca 等不僅表明AR有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，而且學(xué)生的滿意度問卷的總體評估值較高，學(xué)生對學(xué)習(xí)中融入使用AR技術(shù)感到滿意[14]。Yip等同樣表明相較于對照組，實驗組的學(xué)生在學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效率方面表現(xiàn)更好，并且他們認為基于AR的學(xué)習(xí)是令人滿意的學(xué)習(xí)體驗[16]。

④改善學(xué)習(xí)態(tài)度（Provide positive attitude）。學(xué)習(xí)者適應(yīng)新技術(shù)的過程主要與他們的態(tài)度有關(guān)，基于技術(shù)接受模型的研究已經(jīng)證明，當(dāng)學(xué)習(xí)者認為新技術(shù)易于使用且有用時，他們往往表現(xiàn)出積極的學(xué)習(xí)態(tài)度[21]。一項跨工程科學(xué)、社會科學(xué)和藝術(shù)學(xué)科的多學(xué)科研究表明學(xué)生認為ARBOOK有助于他們的閱讀，他們對AR書籍閱讀活動持積極態(tài)度[22]。

⑤提升學(xué)習(xí)能力（Improve learning abilities）。AR對學(xué)習(xí)者最有意義和最深遠的影響是將知識轉(zhuǎn)化為能力，不同的研究證實了AR對學(xué)生邏輯思維能力、實驗操作能力和自我學(xué)習(xí)能力的塑造作用。在解剖學(xué)教學(xué)中引入ARBOOK，深化了學(xué)生對肌肉組織運動的理解，提升了學(xué)生的空間理解和邏輯思維能力[11]。Ak？觭aylr 等人通過對大一學(xué)生長達五周的物理實驗的考察，證明AR技術(shù)顯著提高了大學(xué)生實驗技能的發(fā)展[23]。Wang 等人則認為增強現(xiàn)實技術(shù)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)[17]。

通過對21篇英文文獻的梳理，本文從學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果三個階段總結(jié)出增強現(xiàn)實技術(shù)對高校學(xué)生學(xué)習(xí)的促進作用。AR有利于深化學(xué)生對知識點的理解、改善學(xué)生學(xué)習(xí)成績、提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力。不過，新技術(shù)與教育的融合會有一些沖突和挑戰(zhàn)，首先，AR技術(shù)對學(xué)生來說存在使用困難，如果沒有良好的設(shè)計界面，學(xué)生在使用AR技術(shù)時可能會遇到困難[6]。其次，AR使用初期需要學(xué)習(xí)者投入更多的時間和精力。Gavish等人表明與非AR組相比，AR組學(xué)生平均需要更長的訓(xùn)練時間[24]。此外，全球定位系統(tǒng)錯誤導(dǎo)致的AR應(yīng)用感知方位錯誤，以及觸發(fā)識別中靈敏度低等可能會降低學(xué)習(xí)效率，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。不過，這些挑戰(zhàn)一般出現(xiàn)在增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)教育階段的研究中，在高等教育階段的研究中很少提及，這可能是因為隨著學(xué)習(xí)層次的提高，學(xué)生接受新事物的能力提升，能夠迅速適應(yīng)并使用學(xué)習(xí)過程中的新技術(shù)。因此，在高等教育階段，增強現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)的影響主要表現(xiàn)為積極影響。

四、總結(jié)與討論

近十年間，增強現(xiàn)實技術(shù)在高等教育階段的英文研究廣泛分布于工程學(xué)科和人文學(xué)科，研究較多的專業(yè)包括工程科學(xué)、計算機科學(xué)、建筑學(xué)、物理、地理和歷史等。研究者們多通過對比實驗研究探究AR對學(xué)生學(xué)習(xí)的一個方面或多個方面的影響，絕大多數(shù)的研究結(jié)果表明AR促進了高校學(xué)生的學(xué)習(xí)。

增強現(xiàn)實技術(shù)對高等教育階段學(xué)生的學(xué)習(xí)影響涵蓋學(xué)習(xí)的全過程。在學(xué)習(xí)準(zhǔn)備階段，AR能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動機，促進學(xué)生對學(xué)習(xí)的渴望。在學(xué)習(xí)過程中，AR可以促進課堂互動溝通、提高學(xué)生參與度、降低學(xué)生的認知負擔(dān)并提升學(xué)習(xí)的效率。在學(xué)習(xí)結(jié)果階段，AR在深化理解知識、提高學(xué)習(xí)成績、增強學(xué)習(xí)滿意度、改善學(xué)習(xí)態(tài)度和提升學(xué)習(xí)能力等方面均有促進作用。

在大力推進“雙一流”建設(shè)和教育信息化的時代，我國的高校可以借鑒國外經(jīng)驗，多開展增強現(xiàn)實技術(shù)與教育結(jié)合的探索，將AR的技術(shù)優(yōu)勢融入到教育大數(shù)據(jù)的分析實踐中，提升學(xué)習(xí)效果。充分利用AR“虛實結(jié)合、自然交互”的技術(shù)特點，將難以理解的抽象知識通過AR具象化，促進學(xué)生對抽象概念的理解;利用AR“強交互性”的特性，鍛煉學(xué)生的實踐操作能力，增強學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與講授者以及學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)資料的互動。此外，在教育中探索增強現(xiàn)實技術(shù)時，應(yīng)該充分考慮學(xué)習(xí)者的技能水平和學(xué)科的特點，盡量避免AR與教育融合的初期可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)，優(yōu)化學(xué)習(xí)者的AR學(xué)習(xí)體驗，真正做到技術(shù)助力學(xué)習(xí)。

本研究梳理2010年至2019年增強現(xiàn)實技術(shù)與高等教育結(jié)合的英文文獻，分析AR在高等教育階段的研究現(xiàn)狀，并通過逐層編碼分析AR對高校學(xué)生學(xué)習(xí)過程的三個階段的不同影響，豐富了關(guān)于增強現(xiàn)實技術(shù)對高等教育學(xué)生學(xué)習(xí)具體影響的研究。不過，本研究僅梳理最近十年的英文文獻，未能涵蓋增強現(xiàn)實技術(shù)對高校所有學(xué)科學(xué)生學(xué)習(xí)的影響，這有待往后的研究進行探索和補充。

參考文獻：

[1]Azuma R，Baillot Y，Behringer R，et al.Recent advances in augmented reality[J].IEEE Computer Graphics and Applications，2001，21（6）：34-47.

[2]Wu H K，Lee W Y，Chang H Y，et al.Current status， opportunities and challenges of augmented reality in education[J].Computers & Education，2013，62：41-49.

[3]Dunleavy M，Dede C，Mitchell R.Affordances and limitations of immersive participatory augmented reality simulations for teaching and learning[J].Journal of Science Education and Technology，2009，18（1）：7-22.

[4]Cuendet S，Bonnard Q， Do-Lenh S， et al. Designing augmented reality for the classroom[J].Computers & Education，2013，68：557-569.

[5]Squire K D， Jan M.Mad City Mystery：Developing scientific argumentation skills with a place-based augmented reality game on handheld computers[J]. Journal of Science Education and Technology，2007，16（1）：5-29.

[6]Yu D，Jin J S，Luo S，et al.A useful visualization technique： a literature review for augmented reality and its application，limitation & future direction[M].Boston，MA： Springer US，311-337.

[7]Munoz-Cristobal J A，Jorrin-Abellan I M，Asensio-Perez J I，et al.Supporting teacher orchestration in ubiquitous learning environments：a study in primary education[J]. IEEE Transactions on Learning Technologies，2015，8（1）：83-97.

[8]Hwang G J，Tsai C C.Research trends in mobile and ubiquitous learning： a review of publications in selected journals from 2001 to 2010[J].British Journal of Educational Technology，2011，42（4）：65-70.

[9]Carbonell C C，Bermejo L A. Augmented reality as a digital teaching environment to develop spatial thinking[J].Cartography and Geographic Information Science，2017，44（3）：259-270.

[10]Creswell J W.Educational research：planning，conducting，and evaluating quantitative and qualitative research [M]. Boston：Pearson，2012：318.

[11]Ferrer-Torregrosa J，Torralba J， Jimenez M A，et al. ARBOOK： development and assessment of a tool based on augmented reality for anatomy[J].Journal of Science Education and Technology，2015，24（1）：119-124.

[12]Zarraonandia T，Aedo I，Díaz，P，et al.An augmented lecture feedback system to support learner and teacher communication[J]. British Journal of Educational Technology，2013，44（4）：616-628.

[13]Bursztyn N，Walker A，Shelton B，et al.Increasing undergraduate interest to learn geoscience with GPS-based augmented reality field trips on students' own smart phones[J].Geological Society of America Today，2017，27（5）：4-11.

[14]Fonseca D，Martí N，Redondo E， et al.Relationship between student profile， tool use，participation，and academic performance with the use of Augmented Reality technology for visualized architecture models[J].Computers in Human Behavior，2014，31：434-445.

[15]Kai-Yi C，Ching-Sheng W，Yen-Lin C.Effects of an augmented reality-based mobile system on students' learning achievements and motivation for a liberal arts course[J].Interactive Learning Environments，2018，27（7）：927-941.

[16]Yip J，Wong S H，Yick K T，et al.Improving quality of teaching and learning in classes by using augmented reality video [J].Computers & Education，2019，128：88-101.

[17]Wang H Y，Duh B L，Li N，et al.An investigation of university students' collaborative inquiry learning behaviors in an augmented reality simulation and a traditional simulation[J].Journal of Science Education and Technology，2014，23（5）：682-691.

[18]Turan Z，Meral E，Sahin I F.The impact of mobile augmented reality in geography education：achievements， cognitive loads and views of university students[J].Journal of Geography in Higher Education，2018，42（3）：427-441.

[19]Carrera C C，Perez J L S，Cantero J D L T.Teaching with AR as a tool for relief visualization： usability and motivation study[J].International Research in Geographical and Environmental Education，2017：1-16.

[20]Chin K Y，Lee K F，Chen Y L. Using an interactive ubiquitous learning system to enhance authentic learning experiences in a cultural heritage course[J].Interactive Learning Environments，2017，26（4）：444-459.

[21]Davis F D.Perceived Usefulness，Perceived Ease of Use，and User Acceptance of Information Technology[J].MIS Quarterly，1989，13（3）：319-340.

[22]Cheng KH.Reading an augmented reality book： An exploration of learners' cognitive load，motivation，and attitudes[J].Australasian Journal of Educational Technology，2016，33（4）：53-69.

[23]Ak？觭aylr M，Ak？觭aylr G，Pektas H M，et al. Augmented reality in science laboratories： the effects of augmented reality on university students' laboratory skills and attitudes toward science laboratories[J].Computers in Human Behavior，2016，57：334-342.

[24]Gavish N，Gutierrez T，Webel S，et al. Evaluating virtual reality and augmented reality training for industrial maintenance and assembly tasks[J].Interactive Learning Environments，2013，23（6）：1-21.

（編輯：魯利瑞）