國內(nèi)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)與趨勢的可視化分析

索笑塵 馮小燕 李兆峰 鄭茜茹

摘要：近年來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)因虛實(shí)融合等特征被教育研究者重視，為探究我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)，發(fā)掘研究趨勢，使用文獻(xiàn)計(jì)量法對CNKI核心文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究正處于穩(wěn)步發(fā)展時期，但未形成完整的合作體系；研究熱點(diǎn)體現(xiàn)在基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)使用、學(xué)習(xí)方式、教育應(yīng)用等方面；研究熱點(diǎn)演變呈現(xiàn)從注重增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育具體實(shí)現(xiàn)方式的移動學(xué)習(xí)、游戲化學(xué)習(xí)向注重學(xué)習(xí)者體驗(yàn)的交互式設(shè)計(jì)演變，研究不斷向縱深發(fā)展；未來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育對技術(shù)融合度要求更高，對學(xué)習(xí)方式變革影響更深刻，基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的游戲化學(xué)習(xí)不斷深入，基于多模態(tài)過程性學(xué)習(xí)效果的考量需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；教育研究；文獻(xiàn)計(jì)量；前沿趨勢

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）30-0071-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1數(shù)據(jù)來源與研究工具

1.1數(shù)據(jù)來源

將中國知網(wǎng)（CNKI）學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，搜索方式設(shè)置為高級檢索，將主題詞“AR”和“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”分別與“教學(xué)”“教育”“學(xué)習(xí)”組合，以聯(lián)合搜索方式進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，文獻(xiàn)來源勾選北大核心、CSSCI與CSCD，檢索時間截止于2022年2月10日，共獲檢索文獻(xiàn)465篇，通過閱讀文獻(xiàn)題目、摘要與關(guān)鍵詞進(jìn)行主觀分析后剔除相關(guān)度較弱文章，共得到253篇文獻(xiàn)作為研究對象。檢索發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域首篇文獻(xiàn)出現(xiàn)于2007年，為徐媛在《中國遠(yuǎn)程教育》學(xué)術(shù)期刊發(fā)表的《增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用研究》[1]，因此將文獻(xiàn)時間跨度設(shè)定為2007至2022年。

1.2研究工具

使用美國費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)（Drexel University）陳超美教授開發(fā)的CiteSpace5.8.R3為研究工具。CiteSpace是一款以JAVA為開發(fā)語言的知識圖譜可視化文獻(xiàn)分析軟件[2]，利用該軟件對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究基本時空現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)以及發(fā)展前沿進(jìn)行多方位闡述，時間分區(qū)設(shè)為1年，將節(jié)點(diǎn)閾值參數(shù)設(shè)置為Top N%=50%，尋徑網(wǎng)絡(luò)算法為“Pathfinder”。

2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究的時空現(xiàn)狀

2.1發(fā)文量情況

根據(jù)年發(fā)文量可知研究領(lǐng)域動態(tài)發(fā)展情況，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究存在三個發(fā)展階段，第一階段為研究起步時期；第二階段為快速發(fā)展時期；第三階段為穩(wěn)步發(fā)展時期（見圖1）。

2007-2010年為研究起步時期，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在當(dāng)時作為一種新興技術(shù)已初步運(yùn)用于軍事、醫(yī)學(xué)等前沿領(lǐng)域，但該技術(shù)普及性不強(qiáng)，僅有少數(shù)學(xué)者在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育研究方面進(jìn)行了展望與論述。

2011-2017年為快速發(fā)展時期，年發(fā)文量呈上升趨勢，原因在于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備開發(fā)成本下降，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入大眾視野。2017年的發(fā)文量最高，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一同進(jìn)入了發(fā)展元年，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究閃光點(diǎn)逐步凸顯。

2017年后增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時期，雖然告別了2017年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)風(fēng)口，但增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國教育領(lǐng)域研究仍然存在熱度，年發(fā)文量呈小幅波動變化狀態(tài)，近年來5G網(wǎng)絡(luò)的普及為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育創(chuàng)造了更加便捷的應(yīng)用情境，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育發(fā)展前景良好。

2.2機(jī)構(gòu)分析

通過研究機(jī)構(gòu)分析可知該領(lǐng)域研究分布情況。機(jī)構(gòu)圖譜中共有節(jié)點(diǎn)327個，連線195條，密度為0.0037，節(jié)點(diǎn)分布較為稀疏，未充分產(chǎn)生關(guān)系連線，說明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究機(jī)構(gòu)的合作較少（見圖2）。

華東師范大學(xué)產(chǎn)量最高，北京師范大學(xué)產(chǎn)量第二，江蘇師范大學(xué)、北京理工大學(xué)、華中師范大學(xué)等機(jī)構(gòu)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育方面也展開了研究（見表1），各大師范院校是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育的研究主力。

華東師范大學(xué)從模式理論與教學(xué)實(shí)驗(yàn)等角度展開增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育探究，研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可有效用于教學(xué)演示[3]。北京師范大學(xué)從設(shè)備開發(fā)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查分析等角度開展增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究，該機(jī)構(gòu)研究者認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)參與教學(xué)過程符合情境學(xué)習(xí)理論和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[4]。江蘇師范大學(xué)從元分析角度出發(fā)，分析了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對不同學(xué)習(xí)條件下[5]學(xué)習(xí)者成績的影響。北京理工大學(xué)教育技術(shù)研究所從AR/VR技術(shù)角度出發(fā)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，提出了VR教學(xué)融合框架和混合教學(xué)[6]方法，并開發(fā)出了有效的漫游式教學(xué)平臺。

從整體上看，研究產(chǎn)量高的機(jī)構(gòu)集中于我國教育水平較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，北京與上海作為我國的南北中心城市，經(jīng)濟(jì)物產(chǎn)豐富，教育水平發(fā)達(dá)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究創(chuàng)造了充沛的動力來源，除此之外的其他研究機(jī)構(gòu)產(chǎn)量較少，未來應(yīng)加強(qiáng)機(jī)構(gòu)間的合作研究。

3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究的熱點(diǎn)

3.1熱點(diǎn)共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是對文獻(xiàn)研究主題與內(nèi)容的核心凝練，對該領(lǐng)域研究文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析，計(jì)量出文章間相同關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率與中心性，突顯增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究熱點(diǎn)。將研究文獻(xiàn)中具有相同意義的重點(diǎn)關(guān)鍵詞如“AR”“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)”合并為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”，運(yùn)行CiteSpace，得到關(guān)鍵詞知識網(wǎng)絡(luò)圖譜（見圖3）。在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜中，共存在435個關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0091，連線數(shù)量為863條。關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率與中心性反應(yīng)研究領(lǐng)域熱點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞依次為“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”“虛擬現(xiàn)實(shí)”“教育應(yīng)用”“人工智能”“移動學(xué)習(xí)”“教育游戲”（見表2）。

關(guān)鍵詞“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”的詞頻與中心性均為最高，表明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為一種新興技術(shù)引起了教育研究者關(guān)注，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體融入現(xiàn)實(shí)情境，不僅為學(xué)習(xí)情境中的操作者提供交互式學(xué)習(xí)方式，也為操作者提供了自由學(xué)習(xí)空間。該技術(shù)將抽象知識具體展示，可視化能力較強(qiáng)，在教學(xué)過程中使用可提升學(xué)習(xí)者專注度與學(xué)習(xí)興趣?！疤摂M現(xiàn)實(shí)”的出現(xiàn)頻率及中心性僅次于“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)可以激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機(jī)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)沉浸感[7]，產(chǎn)生知識遷移，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要良好的設(shè)備支持與設(shè)計(jì)開發(fā)，研發(fā)成本較高，虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)都可呈現(xiàn)虛擬學(xué)習(xí)情境，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境的沉浸性優(yōu)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，但關(guān)鍵詞“移動學(xué)習(xí)”表明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)與移動學(xué)習(xí)方式相關(guān)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)移動性和設(shè)備匹配性較強(qiáng)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境憑借增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡、移動設(shè)備（如平板電腦）便可實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞“教育應(yīng)用”表明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究受到了研究者關(guān)注，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用主題廣泛，研究者往往將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)與普通教學(xué)方式進(jìn)行對比，考量增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下的教學(xué)效果特點(diǎn)。另外“人工智能”“信息技術(shù)”“新興技術(shù)”等關(guān)鍵詞的詞頻與中心性較高，說明前沿技術(shù)仍是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育的研究熱點(diǎn)。

綜合關(guān)鍵詞共現(xiàn)結(jié)果，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域研究熱點(diǎn)集中于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)及人工智能等前沿技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)層面的探索與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用，以移動學(xué)習(xí)為代表的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)方式探究同樣受到關(guān)注。

3.2熱點(diǎn)演變分析

使用CiteSpace的burstdetect功能可分析不同時期研究熱點(diǎn)，體現(xiàn)熱點(diǎn)演變趨勢。突變詞首次出現(xiàn)時間為2011年，2011至2014年的突變詞為“移動學(xué)習(xí)”，表明移動學(xué)習(xí)在此期間研究熱度較高，智能手機(jī)與平板電腦的普及為移動學(xué)習(xí)提供了發(fā)展條件?！敖逃螒颉迸c“圖書館”為2012至2015年的突變詞，表明在此期間游戲化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育受到研究者認(rèn)可且增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在圖書館學(xué)習(xí)情境下的應(yīng)用存在研究熱度。2015至2020年沒有關(guān)鍵詞被突現(xiàn)，說明增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)研究主題較為分散，但并不代表研究熱度下降。2020年至今的突變詞為“交互設(shè)計(jì)”，表明交互式設(shè)計(jì)方式為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育的當(dāng)今研究熱點(diǎn)。

4增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究的前沿趨勢

使用聚類時間線分析功能將熱點(diǎn)主題演進(jìn)時間可視化展示（見圖5），反映研究前沿情況。圖中橫軸表示時間，縱軸表示主題名稱，從結(jié)果可知以“人工智能”為代表的技術(shù)研究主題、 “移動學(xué)習(xí)”等學(xué)習(xí)方式主題、 “教育應(yīng)用”主題以及“游戲化”主題在2021年前后有所演進(jìn)，為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究前沿?zé)狳c(diǎn)。

接著在前沿?zé)狳c(diǎn)主題的基礎(chǔ)上結(jié)合高頻、高中心性關(guān)鍵詞呈現(xiàn)狀況，經(jīng)延伸閱讀聚類結(jié)果解析的文獻(xiàn)后[8]對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域前沿進(jìn)行深入分析，提出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育四大發(fā)展趨勢。

4.1技術(shù)融合是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育的發(fā)展方向

近年來存在不少研究從應(yīng)用層面驗(yàn)證了技術(shù)在教學(xué)上的有效性，但缺少多技術(shù)應(yīng)用的融合探究。隨著2021年“臉書”更名為“元宇宙”，元宇宙進(jìn)入發(fā)展元年，這一概念成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，元宇宙基于AR、VR、AI等技術(shù)可為學(xué)習(xí)者量身定做出逼真、沉浸、交互式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，未來將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育與各技術(shù)融合的教育元宇宙具有無限發(fā)展可能。

4.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)方式改革

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)所支持的移動學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)、替代學(xué)習(xí)等新型學(xué)習(xí)方式順應(yīng)了當(dāng)今快捷高效的學(xué)習(xí)型社會發(fā)展要求，為改革當(dāng)今常規(guī)學(xué)習(xí)方式提供思路。以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支撐的學(xué)習(xí)方式研究一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于學(xué)習(xí)者而言具有很強(qiáng)吸引力，學(xué)習(xí)者與設(shè)備互動提升學(xué)習(xí)過程參與度，主動進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，以直觀方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)更能加深學(xué)習(xí)者理解與內(nèi)化。學(xué)習(xí)方式隨科技進(jìn)步而改進(jìn)，現(xiàn)階段學(xué)習(xí)者處于信息洪流時代，學(xué)習(xí)方式如何更為便捷高效地發(fā)揮作用且被學(xué)習(xí)者所接納是需要深入探究的問題，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)為解決該問題提供了指引。

4.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究更為注重多模態(tài)效果考量

現(xiàn)階段增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用從心理層面進(jìn)行較為完整效果考量，不僅考量學(xué)習(xí)者認(rèn)知水平，還將情緒、沉浸感、學(xué)習(xí)投入、學(xué)習(xí)興趣以及認(rèn)知負(fù)荷等納入教學(xué)效果測量范疇，但教學(xué)效果不應(yīng)只局限于心理認(rèn)知層面的問卷測量，生理方面呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)同樣重要，未來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究應(yīng)采用多模態(tài)數(shù)據(jù)采集方式，將學(xué)習(xí)者心理與生理體驗(yàn)結(jié)合考量，更為完整地分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育效果，從而為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

4.4游戲化增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育前景良好

游戲化的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)為延續(xù)至今的研究熱點(diǎn)，表明游戲化設(shè)計(jì)方式在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域具有較強(qiáng)研究活力。虛擬游戲在一定程度上帶動了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展，3DSmax、Unity、Vuforia、UnrealEngine等現(xiàn)階段市面常用的游戲開發(fā)平臺工具涵蓋了軟件開發(fā)中素材制作、場景搭建、軟件發(fā)布等功能，不僅常用于3D游戲制作，還可進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備開發(fā)，該類平臺憑借免費(fèi)、操作可視化等特點(diǎn)使設(shè)備開發(fā)更易于實(shí)現(xiàn)，在一定程度上推動了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)大眾化發(fā)展。游戲元素豐富了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)呈現(xiàn)形式[9]，增加學(xué)習(xí)過程的趣味性，對于學(xué)習(xí)者而言具有很強(qiáng)吸引力；游戲元素也可降低學(xué)習(xí)者戒備情緒，無須耗費(fèi)過多有意注意便可融入教學(xué)過程。但多數(shù)游戲化設(shè)備在開發(fā)時缺乏學(xué)習(xí)理論導(dǎo)向，將游戲元素融入教育過程目的在于營造良好教學(xué)效果，未來游戲化增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究不應(yīng)只將趣味化學(xué)習(xí)體驗(yàn)作為閃光點(diǎn)，還應(yīng)增進(jìn)理論研究，挖掘?qū)W習(xí)者對游戲元素深層認(rèn)知理解因素。

5結(jié)語

本文旨在呈現(xiàn)我國增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)，發(fā)掘增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育研究前沿與趨勢，為后續(xù)研究提供方向及理論支持。但為保證準(zhǔn)確性與信服性，僅將CNKI中 CSSCI、CSCD以及核心文章作為研究對象，未將其他期刊作為數(shù)據(jù)來源。未來可將國外先進(jìn)期刊，或國內(nèi)重要會議文獻(xiàn)納入研究范疇。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教育發(fā)展提供了有力支持，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育具有良好的發(fā)展前景，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育發(fā)展仍需穩(wěn)步進(jìn)行，努力發(fā)掘技術(shù)優(yōu)點(diǎn)服務(wù)于教育，創(chuàng)造出學(xué)科適應(yīng)性強(qiáng)且高效的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)模式。

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【通聯(lián)編輯：王力】