基于用户体验的增强现实教材设计研究

刘潇 王志军 曹晓静

摘要：增强现实教材（简称AR教材）是基于AR技术形成的一种新型教材。目前的AR教材普遍存在设计与应用脱节、用户体验不佳等问题，不利于其教育优势的发挥。文章首先对AR教材的内涵及特征进行了界定，然后在此基础上借鉴了用户体验元素模型和多媒体画面语言学的基本观点，构建出“基于用户体验的AR教材设计模型”，并对模型中各个层级的设计要求进行了详细说明，以期为提升AR教材的设计质量做出贡献。

关键词：增强现实教材 用户体验 教材设计

“教材建设”是教育部部长陈宝生于2018年全国教育工作会议上提出的教育改革十大关键词之一。在“互联网+”时代，传统纸质教材与数字化教学资源融合形成的新形态教材已成为教材建设的新趋势。伴随着增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术在教育领域的日益渗人，增强现实教材（以下简称AR教材）已然成为教育信息化环境下一种新型教材。目前已有不少研究者与出版商建立了合作关系，并开发了一系列AR教材。这些AR教材普遍采用“纸质教材+移动终端+APP（呈现数字信息）”的应用模式，涉及基础教育、高等教育、职业教育等多个教育领域。

尽管AR教材的开发实践正如火如荼地进行，但目前该类教材尚未在教育教学实践中得到大规模应用，优质资源的稀缺是造成这一问题的重要原因，而“稀缺”的根源在于教材设计与应用的脱节。大多数设计人员具备专业的编程能力，但对教育教学规律缺乏足够的认识，这使得他们对应该基于何种价值目标开发AR教材、什么样的AR教材才能满足学习者的需要等关乎用户体验的问题认识不清。

因此，本研究认为有必要对AR教材的设计模式进行深入探讨，从用户体验的视角寻找建设AR教材的有效路径，从而为其设计与教学应用搭建桥梁。

一、AR教材的内涵及特征

对AR教材内涵及特征进行系统化解读，是构建AR教材设计模式的基础。

1.AR教材的内涵

（1）AK教材的概念界定

广义的“教材”包含标准教科书、文本材料、生活经验、社会控制符号四种类型。本研究从内容权威性及知识结构严谨性出发，认为“AR教材”中的“教材”应取其“标准教科书”的本质，即教学活动中的核心资源。

鉴于AR具有“虚实融合”的特性，可将AR教材定义为：通过向纸质教科书的书页或学习者的阅读环境叠加一层虚拟信息（文字、图片、动画、视频、音频、3D模型等），并允许学习者与之互动，以增强学习者对学习内容感知和理解的新型教材。其中，起增强作用的数字部分可称为“增强教材”，即“A教材”;纸质教科书可理解为“现实教材”，即“R教材”。

（2）AK教材與纸质教材、数字教材的区别

AR教材与学习者所熟悉的纸质教材（主要指标准教科书）、数字教材（可指代幻灯、电影、网络课程等）的区别主要表现为教材形态的不同。

纸质、数字教材本质上都属于“虚实分离”的教材形态（前者是纯实物教材，而后者是纯虚拟教材）。AR教材则是在纸质教材的基础上添加了多媒体信息后而呈现出“虚实融合”的新形态。可以说AR教材同时包含了纸质、数字教材的部分成分，借用Milgram等人提出的“真实环境一虚拟环境连续体（Reality-Virtuality（Rv）Continuum）”，可以将三者的关系表示为如图1所示的内容。

2.AR教材的特征

Prieto等人回顾了教育领域关于增强纸方面的文献，并指出增强纸兼具纸媒和数媒的优势。同样的，AR教材同时吸纳了纸质、数字教材的优点，克服了其不足，并具有“合成新创”的效应。具体来讲，其特征如表1所示。

二、AR教材设计的相关研究

1.国内外研究现状

由BiNinghurst设计制作的Magic Book被视为AR技术教育应用的早期典型案例。随后不少研究者针对AR教材的设计与开发进行了探讨，例如，Phadung等人采用ADDIE（分析、设计、开发、实施、评价）框架来设计开发AR书，以便于促进学习者的计算机软件知识学习;周灵等人基于AR技术开发教科书的技术优势，将AR教科书开发过程大致分为四个阶段：需求分析、项目设计、项目实施、调试与发布。蔡苏等人开发了虚实融合的三维立体交互书“未来之书”，并将设计与开发过程划分为两个步骤：制作标记图案并印刷书本、捕获标记并生成虚实融合场景。

2.已有研究存在的不足

现阶段，AR教材的设计研究整体上处于起步阶段，虽也有不少学者从事AR教材（或应用）的设计与开发工作，但这里的“设计”多是技术层面的表达，鲜有文献对与教育及认知相关的设计理念做足够解释，对学习者的用户体验也缺乏关注。

与AR教材设计不同的是，数字教材的设计研究则相对深入。例如，康萍基于思维导图的方法设计了远程教育自主学习条件下立体化电子教材。郭炯等人基于首要教学理论和多媒体认知理论构建了面向1：1数字化学习的电子教材设计与开发模式。王晓晨等人基于用户体验元素模型设计和开发了针对小学语文课程的电子教材。

从电子教材设计研究现状来看，教材的设计已经开始关注学习者的需求与特点，这无疑为AR教材设计的进一步研究指明了方向。

三、基于用户体验的增强现实教材设计模式构建

1.构建基础

（1）用户体验元素模型

Garrett提出的用户体验元素模型（userExperience Element Model，UEEM）侧重用户体验的设计和开发层面，该模型自下而上共分为五个层级：战略层、范围层、结构层、框架层、表现层[姗。在最底层，设计者无需考虑产品的最终外观，只需关心产品如何满足产品战略和用户需求。在最顶层，设计者只需关心产品所呈现的最具体细节。随着层级的上升，设计者要做的决策一点一点变得具体，内容越来越精细。