MR技术对学习成效影响的研究——基于36项实验和准实验的元分析.docxVIP

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MR技术对学习成效影响的研究

—基于36项实验和准实验的元分析

摘要:混合现实（MixedReality，MR）技术作为一种革新的信息化教学手段不断的得到了各界的关注和重视，在教育领域的应用日渐增多。世界上众多学者进行了大量的实验与准实验研究，探索混合现实技术对学习者的学习成效影响，但是实验结果不甚相同。“MR技术是否能真正的能提高学习成效”这一问题仍然处于摇摆与争议之中。针对这个问题，本研究通过元分析方法对国内外的36项有关MR技术对学习成效影响的实验与准实验进行统计量化分析，重新审查MR技术对学习成效的影响，分析发现：1）从整体看，纳入研究的合并效应量值SMD=0.72，表明MR技术对学习成效具有中等偏上的水平的影响，能够提高学习成效；2）从学段上看，MR技术对中小学学习成效影响程度较高（SMD=0.75）,且与学段呈负相关的影响趋势；3）从学科上看，对工学类、文史类和艺术类具有中上等程度的正向影响（SMD0.65），对理学类影响较低（SMD=0.51），4）从教学时长上看，中期使用MR技术对学习成效的提高作用最明显（SMD=0.61）；5）从教学方法上看，MR技术能够提高传统教学方法的教学效果，在自主探究法中正向影响效果最为显著（SMD=0.91）；6）从MR技术类型和使用场所上看，所有MR技术均对学习成效具有正向影响，其中以校内实验室和分布式MR体验的影响效果最优；7）在教育类型上看，MR技术对职业教育影响（SMD=0.89）大于对普通教育（SMD=0.73）的影响。最后本文基于元分析结果，给出了MR技术在实际教学中应用的具体建议，期望上述研究结果能推动MR技术与教学相结合，提高学生的学习成效，促进教育信息化健康快速发展。

关键词：混合现实技术；教育信息化；元分析；学习成效；效应量

引言

教育部在2018年颁布的《教育信息化2.0行动计划》中提出加快信息技术和教育教学的有机结合，推进教育数字化战略，促进教育高质量发展。大量的新兴技术，如5G、人工智能、云平台、大数据、AR/VR/MR和区块链等，逐步的引入教学实践中，并且不断向前发展。其中混合现实技术（MixedReality，MR）是在虚拟环境中引入现实场景或在现实环境中引入虚拟场景，让现实世界和虚拟世界产生联动，以增强体验的真实感，是对增强现实技术（AugmentReality，AR）和虚拟现实（VirtualReality，VR）的结合和发展[1]。MR技术模糊了AR和VR的边界，更好的将虚拟与现实结合起来，具有直观性、参与性和可操作性，有效的降低学生认知负荷。

在教学过程中应用MR技术是否能够提高学生的学习成效，对学习成效有多大程度的影响，国内外研究人员对此进行了大量的调查、测试、实验和准实验研究。但是研究结果显示出了较大的差异，对MR技术是否能够提高学习成效存在争议，严重阻碍了MR技术在一线教学中的普及和推广[2]。研究成果差异较大的一个原因是大部分研究处于MR技术概念的介绍和理论应用阶段，实践应用案例缺乏，另一个原因可能是MR技术的软硬件成本高，其研究对象大部分在发达国家或经济发达区域，研究样本小而单一，实验数据不能达到显著性差异。目前，MR技术对学习成效影响的研究分为两类结论:一是有助于提高学生的学习成效，二是对提高学习成效没有显著影响。

第一种结论是目前主流的研究结论，论证这一结论的文献、实验和调查报告较多。意大利比萨大学C.Freschi[3]等利用MR开展通过模拟超声进行检测的交互训练，将物理超声探测仪与3D虚拟软件相结合，能够使学生训练的空间感知能力增强，提高训练成效。Salman[4]等学者通过混合现实（MR）技术与小型桌面投影相结合，对4名孩子进行非符号数学训练，表明MR技术能够促进儿童对数学等抽象知识的学习。EkremSolak[5]等研究了在小学语文课堂中应用增强现实技术对词汇进行学习测试，表明增强现实技术在对语文等语言学习中非常有效。国内学者对MR等技术在教学中的效果进也行了详细研究。比如，李远栋[6]等使用VR、AR和MR技术在骨科解剖、手法复位、术前规划、手术培训和手术直播等教学应用中体现出独特的优越性，并且得到将MR应用于骨科临床教学是发展的必然趋势的结论。贾会星[7]等在职业教育中通过MR技术应用于汽车实训教学，通过研究表明了MR技术可以切实提升汽车实训教学效果，能够提高汽车专业学生的汽修技能，同时也解决了职业学校实训教师少、实训器材短缺和实训安全等问题。东北大学贾子熙[8]等将MR技术应用在机器人工程专业，并且对MR环境下倒立摆和机械臂教学效果进行评估，通过沉浸式和交互式使用MR技术可以提高学生的主观能性，增强学生的学习成效。

一部分研究发现与传统的教学方式相比，使用MR等相