谈增强现实技术室内设计教学实证范文

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摘要：增强现实技术（AR）作为虚拟现实技术（VR）的延伸，构建增强现实技术（AR）辅助交互式教学模型，进行基于AR技术的室内设计教学实证研究，通过学生学习策略调查问卷的测试研究，探讨该模型的教学效果。研究结果表明：AR辅助交互式教学，得到了大部分学生的接受和认可，学生认为AR辅助交互式教学可以减少学习的焦虑，提高专注力，学习者的创新能力、任务导向、协作能力有大幅提高，综合能力有所提高。

关键词：增强现实技术；交互；室内设计；教学；实证研究

一、增强现实技术在教育领域的应用

目前，增强现实技术（AR技术）在国外教育领域中的应用主要集中在创建教学情境、模拟虚拟校园、模拟教学实验等方面的研究。如哈佛大学教育研究院克里斯托弗•德迪（ChristopherJ.Dede）教授[1]，开发了“增强的现实”移动课程，创建了基于增强现实技术的情境式教学；哥伦比亚大学开发的移动增强现实系统（MobileAug-mentedRealitySystems，MARS，1996）通过增强现实技术建立虚拟校园[2]，以帮助用户了解学校的历史；Shelton和Hedley采用增强现实技术进行九大行星的教学实验[3]，通过使用增强现实技术，帮助学生理解复杂的教学活动，并形成良好的互动。随着移动手持设备的迅速发展，国外AR技术在教育领域的应用更趋于简单化、便捷化的发展。

二、传统的高校室内设计教学模式

在传统的高校室内设计教育领域中，以教师讲授为主，以学生自学为辅，教师讲课应用PPT等演示软件进行理论讲授，学生通过软件CAD、3DMAX、PS等的训练，锻炼空间尺度感觉能力、空间想象力。如设计系列课程，国内高校的课程模式多数为任务驱导的教学模式：教师布置任务书—教师解析任务—学生查阅资料—课上电脑绘制—教师辅导—学生修改—再辅导—再修改—最终完成。在整个方案设计过程中，有经验的教师凭借多年的工作积累与审美经验，可以快速地根据场地制定一套设计方案，然后选择不同风格的家具模型，以更好地适应场地空间。而学生设计前期需要较长的时间思考哪种方案更合适现有场地，然后反复地调动电脑中的各种模型放进场地中，直至换到满意的模型为止，这个过程浪费了学生大量的精力与时间，最终得到的结果往往不尽如人意。

三、AR辅助交互式教学的教学模型设计

“室内装饰材料与构造”由于课程信息量大、内容较晦涩，传统的教学方法采用的是教师讲解辅助PPT演示，而PPT演示的弊端是形式较单一，并且无法完全展开演示房屋构造内部结构，因此这门课程更适合AR辅助交互式教学模型来开展教学实践。该模型构建如图1，包括（1）课前提前构建完整的学习体系，展开必要的适合教学的AR标志物的制作，以完成课前准备工作。（2）为激发学生的内在动机，需在每个模块开始前，设置导读问题，引导学生思考，展开交互。（3）以教师讲授为主，AR作为媒体辅助，辅助教师完成教学任务，实现交互。（4）展开学生的课堂参与讨论环节，鼓励学生在课上应用AR技术进行交互学习，进一步巩固交互效果。（5）通过学生作业的完成，交互学习完成固化。（6）实践教学8周后展开调查问卷测试，进行学生学习的评估、学习策略能力的检测，以及收集学生对教学的反馈意见，以检验AR辅助交互式教学的教学效果。

四、AR辅助交互式教学的实证研究及分析

（一）研究方法本研究主要采用问卷调查与访谈的研究方法。对象为建筑学院同年级的2个本科类A班（建筑学）81人、B班（环境设计）82人，共163人。专业为建筑学理科专业及环境设计文科专业，专业设置相对均衡。以“室内装饰材料与构造”（2007版）第一、二、三单元为例，在2015—2016学年第2学期展开教学与调查问卷测试，教师根据各单元的主题设计教学项目，教学每周2个学时，历时8周，8周后进行调查问卷测试。研究采取定性分析结合定量数据的研究方法对研究结果进行测评，定性数据主要来自AR辅助交互式教学8周后的调查问卷，量表采用Liken5点法计分，从“完全不符合”至“完全符合”依次计为“1—5”分，反向叙述题则反向计分[4]。量表将调查学生通过AR辅助交互式教学学习后，学习策略的能力是否提高，以及学生对AR辅助交互式教学的接受程度及满意度。问卷设计参照美国德克萨斯大学的温斯坦教授等人（1987年）编制的，关于学习策略较为成熟的“学习和探究策略调查表”（LASSI）[5]，又根据室内设计学生的专业特点，补充了创新能力、协作能力和任务导向性三部分内容，补充的选项设计参考了CUCEI量表。问卷的设计包括20个问题，详见表1。进行调查问卷测试后，研究人员利用SPSS软件对量表进行了信度和效度检验，保留了其中的17个问题。修改后的问卷CronbachAlpha信度分析的结果显示各公因子的Alpha统计值均大于0.8，结果非常好；对内容效度分析表明17个调查选项显著水平小于0.05，与总分显著相关，说明量表能准确地反映学习者对AR辅助交互式教学的接受度，具有较高的内容效度。

（二）实验结果及分析我们对修改后的量表使用SPSS16.0进行了数据分析，分析结果如表1所示。从表1看出，4个因子均值分别为4.06、4.09、4.21、4.18，均超过4，这表明AR辅助交互式教学得到了大部分学生的认可，并且学生认同自己在专业能力、合作学习能力、综合能力方面都有所提高。下面将从调查问卷测试的四个维度分别进行分析研究。1.学生对AR辅助交互式教学的态度和看法。学生对AR辅助交互式教学的态度和看法这部分因子均值为4.13，这表明AR辅助交互式教学得到了大部分学习者的接受和认可。教学实践证明，AR辅助交互式教学不仅能实现“可望且可及”的演示效果，而且提供更多的交互式体验，把学生作为学习的主体，进行交互，激发学生的学习动机（均值4.31），更能提供高沉浸性的虚拟场景，有效减轻学生的认知负荷，减少学习的焦虑感（均值4.13），使学生更加专心地投入学习（均值3.92），从而获得积极的教育教学意义（均值4.13）。2.专业应用能力。专业应用能力这部分的因子均值为4.09，这说明通过AR辅助交互式教学的学习，学生认同他们的信息加工能力有所提高，他们认为对“室内装饰材料与构造”课程的3个单元内容的理解能力都有了很大的提高（均值分别为3.88、4.41、4.18），这也证明对比传统的室内设计教学，AR辅助交互式教学所提供的虚实结合演示，不仅扩大了教学内容的广度和深度，更重要的是所演示的内容更具针对性，使知识内容的呈现与学生的所见所闻所感有机结合，从而加深学生的理解力，形成更为深刻的学习印象，可以达到较为理想的教学效果（考试策略：均值4.05）。3.合作学习能力。合作学习能力这部分的因子均值为4.21，为四个因子维度的最高分，这说明通过AR辅助交互式教学的学习，学生认同他们的创新能力（均值4.21）、任务导向（均值3.89）、协作能力（4.52）都有大幅提高。AR辅助交互式教学的特点正是不单依赖教师的活动，还需要学生与教师、学生与学生相互交流与协作才能保证课程顺利进行。AR技术的体验式教学能创造多种多样的教学形式，让学习者共同协作，并在协作与交互中一起讨论交流，进行学习讨论，从而锻炼了学生的协作、沟通、交流能力，进而促进学生的创新能力[6]。4.综合能力。综合能力的因子均值为4.18，这说明通过AR辅助交互式教学的学习，学生认同他们的综合能力有所提高。AR辅助交互式教学实践证明，把学生作为主体，利用AR辅助进行教学，学生认同他们的学习辅助能力（均值4.19），自我测试能力（均值4.35），时间管理能力（均值4.01）都得到了一定程度的改善与提高。进一步使学生形成更加系统的学习认知，促进其系统性、科学性学习思维的发展，学生的系统性学习思维形成后，他们便可以更自如地安排学习进度、选择知识点，基于AR辅助交互式教学的实践也证明了这一点。综合分析可知，在4个维度的因子均值中，最高的是合作学习能力，因子均值为4.21，这也说明学生通过AR辅助交互式教学，认为他们的合作学习能力得到了很大的提高，尤其对创新能力、协作能力有重要的提高，而这部分能力对于室内设计专业的学生来讲，是最欠缺却最重要的；得分最低的是专业应用能力，因子均值为4.09，这说明学生认为虽然AR辅助交互式教学的形式更能调动他们的学习积极性，其交互性也可以提高他们的合作学习能力及综合能力，但是对于专业应用能力的提高不是特别大，尤其是对部分章节的理解（均值为3.88）并不理想，以及并不能锻炼他们选择要点的能力（均值为3.91）。通过以上教学实践及分析的结果，对于高校室内设计专业较为枯燥的理论课，AR辅助交互式教学的虚拟结合、高沉浸性、灵活互动性的特点，给学生带来全新的感受，减少学生的学习焦虑，学习更加专心，学生的学习主动性大幅提高，合作学习能力及综合能力得到大幅提升。

五、结论与展望

AR技术作为虚拟现实技术（VR）的延伸，作为一种快速发展的新形态的软件，正不断向教育领域渗透，逐渐推动着高校教学领域的发展。它凭借灵活性、实用性、虚实结合性等诸多优势给学习者带来奇妙的体验[7]。此外，高校的室内设计教学，长期受教学演示的限制，已严重影响到室内设计学科的科学性、系统性发展，因此在高校中有必要结合AR技术辅助室内设计教学来解决这些矛盾。本研究采用一种AR辅助交互式教学模型，在“室内装饰材料与构造”这门课中进行了教学改革，获得了理想的教学效果，并通过学习策略能力的调查问卷测试，获得了实证研究验证，结果令人满意[8]。

参考文献：

[1][3]张洪波.增强现实技术在教学中的应用研究[D].开封：河南大学，2012.

[2]宋善威.数字技术在现代商品展示中的应用研究[D].上海：上海交通大学，2011.

[4]李西，谢颖.基于MOOC的大学英语视听说教学模式研究———以《新视野大学英语视听说》课程为例[J].教育现代化，2016，（12）.

[5]黄威威.大学生自主学习现状调查研究———以M大学为例[D].南昌：江西师范大学，2014.

[6]慧英.交叉融合突出特色———面向交通运输类专业的《城乡规划与交通》课程转型探索[J].教育教学论坛，2014，（41）.

[7]周大镕.基于增强现实的体验式教学演示软件的设计与实现[D].桂林：广西师范大学，2014.[8]郑雅慧.基于绿色室内设计理念的办公空间设计课程研究[J].装饰，2014，（5）.

作者：郑雅慧 单位：烟台大学