促进学习情境转化的增强现实学习资源设计研究

王志军　刘潇

摘要：有效学习的发生依赖于学习情境由始源情境（受客观条件制约的现实世界）向目标情境（有利于学习者知识建构的情境）转化，AR技术的出现为赋能情境学习、变革学习方式创造了条件。然而，当前的AR学习资源设计理念与方法尚未完全适应学习者的需求，致使现有的许多AR学习资源未能在推动情境转化方面充分发挥作用。该文基于多媒体画面语言的视角提出了优化AR学习资源的新理念与新方法，力图通过系统、科学的设计促使AR学习资源画面在学习者头脑中形成“亮点”新质，进而实现情境的转化。其中，新理念包括：AR学习资源画面的全新内涵、由学习资源画面引发的“新质”是实现学习情境转化的关键因素、符合学习者认知规律的AR学习资源画面设计是形成“亮点”新质的重要途径;新方法是通过构建AR学习资源画面设计理论模型与操作模型，促使AR学习资源画面设计成为规范、具体、流程性的设计活动。

关键词：增强现实;AR画面;情境转化;新质

中图分类号：G434 文献标识码：A

一、引言

情境认知理论（Situated Cognition Theory）主张认知对情境的依赖性，强调信息并非心灵（包括大脑和控制系统）自身的产物，而是智能体和环境耦合的结果。现实世界（Reality，简称R）为学习者提供了情境认知的环境基础，其所包含的多种刺激与支持条件可以使学习者在真实的学习情境中更为自然地展现学习过程。尽管如此，未加干预的现实世界仍存弊端：其受客观条件约束，在表达抽象知识方面存在较大局限，难以为学习者提供充足的信息资源，不利于认知的形成和学习的真正发生。因此，如何丰富始源情境（学习者所处的现实世界），以使其转化为更有利于学习者获取知识、技能和态度的目标情，进而促成学习方式的变革，是迫切需要解决的问题。

增强现实（Augmented Reality，以下简称AR）技术的出现，将现实世界与数字媒体的优势结合起来，为赋能情境学习、变革学习方式创造了条件。许多研究者将实现个性化、协作式、情景化学习视为AR教育应用的主要目的。然而，技术在教育中的运用不仅要“合目的”，还要“合规律”。只有明确了学习者的真正需求，变“人适应技术”为“技术适应人”之后，AR技术的教育优势才能得到充分发挥。作为AR技术的主要承载物，AR学习资源可以在始源情境的基础上叠加虚拟化的学习内容，以帮助学习者形成有利于知识建构的目标情境，并通过这种情境促成学习方式的转变。因此，应将AR学习资源设计作为变革学习方式的重要起点。

大量研究证明，AR学习资源在增进知识深度理解、提升动手实践能力、促进参与和协作等方面具有较大的理论潜力。但仍有研究发现，AR学习资源在实际应用中存在认知超载现象、注意力隧道效应、学习群体差异性等问题。这说明，现有的AR学习资源在推动学习情境转化的过程中，缺乏足够的力度，当前的AR设计理念与方法尚未完全适应学习者的需求。因此，AR学习资源亟待优化，亟需引入设计的新理念与新方法。

二、促进学习情境转化的AR设计新理念

（一）AR学习资源画面是一种具有全新内涵的媒体画面类型

从技术角度看，AR学习资源可分为基于图像AR（Image-based AR）和基于位置AR（Location-based AR）两种类型。无论哪种类型，在完成识别过程后，都将向学习者显示的物理元素添加增强资产（Augmented Assets），包括图片、文字、声音、视频、动画和3D模型等（如图1所示）。这些学习资源内容通常以画面的形式呈现，用于学习过程时可以被学习者直接感知和体验，是学习者探索现实世界的补充元素，也是帮助其深度认识始源情境的关键，因此AR学习资源中对学习有直接影响的、学习者接触最为频繁的应是AR学习资源画面。

显然，AR学习资源画面是一种具有全新内涵的媒体画面（以下简称“AR画面”），是AR学习资源优化的重点内容。

1.AR画面的内涵

AR画面，是将虚拟画面叠加于现实世界中而形成的画面，其中，虚拟画面对现实世界起“增强”作用，可有效促进学习者对现实世界的深度理解。概括来讲，AR画面是一种基于数字化屏幕呈現的，利用图、文、声、像、交等多种视、听觉媒体要素综合表现的，将虚拟画面与现实世界画面按一定约束关系叠加而成的新型媒体画面。其中起“增强”作用的虚拟画面可称为“增强画面”，即“A画面”;通过对现实世界的摄取而得到的画面可称为“现实画面”，即“R画面”。但从本质看，AR画面的综合组成元素仍是图、文、声、像、交，仍具备多媒体画面的一般特征，所以还是属于多媒体画面的一种，不过又附加了与传统多媒体画面不同的全新特征。

2.AR画面的全新特征

AR画面区别于传统多媒体画面的特征在于“空间视角”“深层交互”和“具身形态”。

（1）采用了“空间视角”而非“平面视角”

视角的不同取决于画框运动方式的不同。传统的多媒体画面采用“平面视角”，画框独立于外部世界而静止，画面内容只能以多变的形式去适应画框不变的长宽比，现实世界与虚拟画面彼此隔离。AR画面采用了“空间视角”，画框可以由学习者操纵并与外部世界产生相对运动，画面内容不再受画框比例的限制，现实世界与虚拟画面彼此融合。

（2）实现了“深层交互”而非“浅层交互”

交互功能的不同取决于“智能度”（即学习者获得的自主性）和“融入度”（学习者对交互功能的难觉察性）两个指标。传统的多媒体画面需要学习者通过操纵键盘、鼠标等设备，利用菜单、按钮等有形控件来完成对预设画面的切换，交互的“智能度”和“融入度”较低，处于“浅层交互”的水平;AR画面允许学习者利用集成了很多感应器的手套、戒指、控制棒等自然特殊设备来依据自己的兴趣和需求操纵3D模型等画面要素，明显的交互标识大量减少，交互的“智能度”和“融入度”较高，处于“深层交互”的水平。

（3）呈现了“具身形态”而非“离身形态”

呈现形态的不同取决于画面所基于的认知基础。传统的多媒体画面基于“离身认知”而设计，视画面要素为符号，直接对学习者的心智产生影响，学习者的身体在认知过程中不发挥作用。在这种画面中，各种媒体符号是机械构建的，画面所营造的学习情境是“静态预设”的。AR画面基于“具身认知”而设计，将学习者的身体运动（如倾斜、旋转、缩放等手势）作为重要组成部分，画面要素借助身体对学习者的心智产生重要影响。在这种画面中，各种媒体符号是自组织组建的，画面所营造的学习情境是“动态生成”的。

（二）由AR画面引发的“新质”是实现由始源情境向目标情境转化的关键因素

1.“新质”的形成是AR画面的重要功能

“新质”，又称“格式塔质（Gestalt Value）”，是知觉与画面客观刺激之差。具体来说，学习者在观看AR画面时所知觉到的内容并非基本要素（AR画面客观刺激）本身，而是在基本要素发生合理衍变的基础上，通过感官系统的感知体验和运动系统的动作内化，实现对画面信息的深度加工，进而在大脑中产生了超出画面刺激之外新的知觉成分，这便是“新质”。学习者通过将“新质”与直接感知到的画面内容叠加在一起，形成对知识的深度理解。可见，AR画面并非是只允许学习者被动接受的客观存在物，其重要价值在于为学习者提供信息加工的原材料，进而帮助其形成“新质”。

2.“新质”在促进情境转化方面发挥着关键作用

从现象学视角看，AR技术在人与真实世界中搭建了一个虚拟的层面，体现为“人—（技术）—世界”的关系。借助该图式，可以将学习者与始源情境的关系表示为“学习者—（AR画面）—始源情境”。

由始源情境向目标情境转化的过程实际上是学习者利用AR画面对始源情境进行“解蔽”的过程：AR画面丰富了始源情境提供给学习者的感觉材料，延伸了学习者的视、听、触觉体验，让学习者在感知体验与动作内化的过程中获得包含有“新质”的知觉，进而强化对始源情境的理解，此时，目标情境便形成了。可见，“新质”是始源情境顺利转化为目标情境的关键，而AR画面在其中居于重要位置，決定着“新质”的质与量。

（三）符合学习者认知规律的AR画面设计是形成“亮点”新质的重要途径

“新质”是“情境转化”的必要不充分条件，即由始源情境向目标情境的过渡需要“新质”的参与，但“新质”的出现未必能真正实现情境转化。当“新质”符合学习者的认知规律时，这种“新质”就是“亮点”，能为学习者带来和谐的知觉美感，有助于加深其对始源情境的理解，进而起到加速情境转化的作用;当“新质”与学习者的认知规律不一致时，这种“新质”就是“败笔”，会给学习者带来失和的知觉效果，并使其对始源情境感到困惑，反而会阻碍情境转化的形成。因此，我们必须为确保学习者大脑中形成的“新质”是“亮点”而非“败笔”进行系统、科学的深入研究。

作为“新质”形成的基础，AR画面中构成要素的不同类型、属性与相互组合，会为学习者带来不同的知觉感受和认知负荷。由于人的工作记忆容量有限，认知负荷的水平与学习者的信息加工能力息息相关。研究者认为，由学习材料的组织与呈现方式所带来的外在认知负荷是无效的，会占用大量工作记忆资源，大大影响了学习者对信息的深度加工，不利于其对始源情境的理解。因此，要想让“新质”形成并成为“亮点”，必须对AR画面进行合理设计，尽可能降低由画面引起的外在认知负荷。

“如何将A画面合理叠加于R画面之上”是AR画面设计的关键问题。从哲学角度看，R画面所表达的是一种现象，学习者在单纯观看R画面时，往往只能看到物质的表面，在大脑中所反映的意象也只能体现物质的客观性，未必能对物质的本质特征进行准确把握，即“眼见不一定为实”。A画面的作用在于为学习者提供认知的“支架”，帮助其形成对R画面的深度理解。可见，A、R画面的叠加是“新质”形成的关键，由合理叠加而产生的“新质”是“亮点”，有助于学习者准确把握始源情境的本质特征，从而达到“透过现象看本质”的重要目标;由失当叠加而产生的“新质”是“败笔”，可能会歪曲学习者对始源情境本质的理解。

综上所述，符合学习者认知规律的AR画面设计是形成“亮点”新质并加速情境转化的重要途径，其主要任务是：充分利用AR技术虚实融合、实时交互和三维配准的特征，通过对A画面的设计和对R画面摄取时的干预，使得由二者叠加而成的AR画面能够有效实现如图2所示的情境转化过程。

三、促进学习情境转化的AR设计新方法

运用AR学习资源促进学习情境转化，需要以科学的AR画面设计模型为指导，使设计成为规范、具体、流程性的活动，进而充分发挥AR技术的教育应用优势。

AR画面设计模型包括理论模型和操作模型两类。理论模型从理论分析的层面指明AR画面设计需要重点注意的内容以及总体的设计思路;操作模型则在理论模型的基础上构建，并以流程图形式呈现，对于普通设计者更具实用价值。

（一）AR画面设计的理论模型构建

1.理论依据

（1）多媒体画面语言学对AR画面设计的启示

多媒体画面语言学（Linguistics for Multimedia Design，LMD）是专门针对多媒体画面设计而提出的，旨在使信息化教学中多媒体学习材料的设计、开发和应用有章可循。多媒体画面语言学的突出贡献在于其从系统论的观点出发，充分考虑了教学系统各要素之间的相互关联与作用，构建出包括画面语义学、画面语用学和画面语构学在内的研究框架，全方位揭示了可能会影响“新质”形成的诸多因素，是指导多媒体画面设计、辅助形成“亮点”新质的理想方案。

AR画面本质上是一種多媒体画面，其设计应当遵循多媒体画面语言学的研究框架来进行;同时，AR画面又具有区别于传统多媒体画面的“虚实融合”特征，其设计不仅要考虑同类画面要素之间的匹配关系，还应当关注不同类型画面（即A画面和R画面）要素之间的相互关联。

（2）概念整合理论对AR画面设计的启示

概念整合理论（Conceptual Blending Theory，简称CBT）似为概念整合是建立在来自不同认知域的输入空间基础之上的。两个输入空间之间存在部分匹配关系，当这种匹配发生时，就会在类属空间中映射出它们共有的一些抽象结构，从而定义出跨空间映射的核心内容，进而发展出合成空间的新创结构。

如果将AR画面中的“A画面”和“R画面”视为两种不同的信息输入空间，AR画面实际上就是由二者叠加而成的一种“合成画面”。根据概念整合理论，要想让AR画面产生便于学习者接受的真正有意义的知识“新创”结构，具有超越A、R画面的“1+1>2”的学习功效，必须保证原有A、R画面元素间在类属空间具有一些共同的抽象结构，进而运用合理的画面设计使两个画面发生匹配，实现有机融合。

（3）多媒体学习认知理论对AR画面设计的启示

梅耶（Mayer）教授及其研究团队创建的多媒体学习认知理论（Multimedia Learning Theory）着力探究不同的多媒体学习材料设计如何影响学习者的学习，描述和解释了多媒体情境下学习的发生机制，可作为多媒体画面设计的解释性理论基础。

在多媒体学习认知理论中，多媒体（Multimedia）是指用“语词”（Word）和“画面”（Hicture）共同呈现材料。如果将该理论扩展至AR画面，可以发现该画面中的“多媒体”包含两层含义：从A、R画面之间的关联来看，R画面可视为“画面”部分，而A画面中的文本及符号可视为“语词”部分;从A画面中各媒体元素的关联来看，“画面”包括图片、视频、动画、3D模型等内容，“语词”则包括文本、声音等元素。因此，AR画面设计应紧密围绕多媒体的两层含义而展开。

（4）体验学习理论对AR画面设计的启示

体验学习理论（Experiential Learning Theory）阐明了学习者是如何通过个体经验来建构意义的。库伯（Kolb）描述了包含四阶段（具体经验→反思观察→抽象概念→主动验证）的体验式学习圈，认为具体经验是学习者观察和反思的基础，通过观察可以使学习者形成对抽象概念的理解，并将其付之于新情境下进行测试。

学习者利用AR画面进行的学习也遵循体验式学习圈的流程。R画面提供了学习者所熟悉的真实情境，并利用A画面帮助学习者形成具体经验，这种经验的获得直接决定了后三个阶段的形成。因此，AR画面设计应充分了解学习者的知识基础和认知特点，力图帮助学习者形成其所熟悉的具体经验。

（5）具身认知理论对AR画面设计的启示

具身认知（Embodied Cognition）理论的出现，对教育领域产生了巨大影响。关于“具身认知”是什么，目前学界尚未给出一个标准的定义。郑旭东等采用了“作为与环境融为一体”的具身理解，指出认知、身体与环境之间是紧密相连、不可分割的，它们共同构成了一个动态的统一体。

具身认知理论重视身体和环境在认知中的重要作用，强调环境、身体与认知三者彼此存在交互关系，这和AR画面重视“虚实融合”的观点不谋而合。多媒体画面本身具有营造学习情境的功能，AR画面的设计也应着力为营造具身化的学习情境做出贡献。具体来说，AR画面设计需重视具身学习的三个重要参数：身体的参与程度、姿态与学习内容的匹配程度以及沉浸的感知程度。

2.构建思路

（1）AR画面设计的主要目标：“亮点”新质的形成

多媒体画面设计规则的功能在于规范基本要素在画面上的变化、布置及搭配（即“衍变方式”），使其在学习者的知觉中产生可成为“亮点”的新质。对于AR画面设计来说，也应当将“亮点”新质的形成作为设计的主要目标，力图使学习者能真正从AR画面中受益，并获得“AR>A+R”的效果。

（2）AR画面设计的重点内容：虚实画面的有效融合

“新质”的来源主要有两类：A、R画面基本要素之间的合理衍变和A画面中各基本要素之间的合理衍变。在AR画面中，R画面是通过对现实世界的摄取而获得的，是无法预设的，A画面必须根据R画面中的内容而设计。因此，去掉R画面单独考虑A画面中各基本要素如何衍变是没有意义的，应当将A、R画面要素的搭配问题作为设计时首要考虑的内容。根据概念整合理论对本研究的启示，只有当A、R画面实现有效融合时，才能促使“亮点”新质的产生。因此，“虚实画面的有效融合”是AR画面设计的重点内容。

（3）AR画面设计的基本流程：语义融合+语用融合+语构融合

结合多媒体画面语言学的研究框架以及AR画面设计的重点内容，可以将AR画面设计的基本流程制定为：虚实画面的语义融合设计、语用融合设计以及语构融合设计三大阶段。

画面语义融合设计：考虑A、R画面中各要素之间的语义逻辑关系，关注各要素与教学内容之间的匹配关系，实现AR画面的“信息架构”。

画面语用融合设计：考虑使学习者通过AR画面建立知识与自身的关联，关注A、R画面中构成要素与教学环境（学习者、教师、媒介）之间的匹配关系，使之与特定的学习方式相适应，实现AR画面的“功能架构”。

画面语构融合设计：考虑在A、R画面叠加之后，能使学习者形成“亮点”新质，关注A、R画面中构成要素之间的匹配关系，实现AR画面的“知觉表达”。该设计是AR画面设计的最后一个阶段，是在充分考虑语义融合和语用融合的基础上进行的，目的在于形成集内容、功能和知觉表达为一体的AR画面，切实解决情境转化的问题。

（4）AR画面设计的几种类型：注释设计、场景设计、交互设计

依据Santos等人的统计结果，学习者可以通过AR应用获得包括真实世界注释、上下文可视化和视觉一触觉可视化在内的三种学习体验。AR画面设计的作用在于通过注释设计、场景设计和交互设计来对上述三种学习体验进行优化，进而提升学习效果。

注释设计：强调对A画面的视听觉设计，用于对R画面中的要素进行简单注解，如表1所示。

场景设计：强调对R画面的干预，通过适当地安排R画面要素，来为A画面中抽象的知识内容提供合理的语境，如表2所示。

交互設计：关注学习者在进行AR画面组接时，如何充分发挥其主观能动性，如表3所示。

3.理论模型的结构与内容

本研究提出一个AR画面设计理论模型，如下页图3所示。该模型指出了AR画面设计的两层框架：认知层中的理论可以为AR画面设计提供解释性依据，以满足学习者的两大诉求：知识呈现要符合认知加工规律、画面设计要符合艺术审美规律;设计层可划分为画面语义融合设计层、画面语用融合设计层和画面语构融合设计层，分别用于实现AR画面的信息架构、功能架构和知觉表达。从画面语构融合设计的内容来看，需要基于AR技术的三大特征（虚实融合、实时交互、三维配准）来进行三类设计（注释设计、场景设计和交互设计）。

4.理论模型的特征与意义

总体而言，AR画面设计理论模型具有结构化的特征。设计是一项充满不确定性、模糊的认知活动，与设计者自身的知识经验、能力素质存在很大的关系，将设计过程结构化有助于科学、系统地考虑设计问题，有助于清晰定义设计问题的解决过程，减少失误。本研究构建的理论模型理顺了AR画面设计与认知理论之间的因果或相互关系，为后续操作模型的构建提供了可指导的框架。

（二）AR画面设计的操作模型构建

1.构建思路

操作模型的构建需要回答两个问题：一是如何根据教学内容选择合适的设计类型（注释设计、场景设计和交互设计）？二是各类设计的影响因素有哪些？为找寻这些问题的答案，本研究邀请了从事AR教育、多媒体画面设计等研究领域的16位专家，通过意见征询的方式获得了来自专家的宝贵意见，并在此基础上进行了归纳和总结。

（1）AR画面设计类型与教学内容的匹配度分析

为了解各类设计所适合表达的教学内容，本研究首先确定了知识的几种类别。多媒体画面语言学中的教学内容，倾向于按照知识的属性进行分类，将其划分为“事实性知识”“概念性知识”“程序性知识”和“元认知知识”。安德森对布卢姆的教学目标分类学进行了修订，并对上述四类知识进行了细化，如下页表4所示。

利用“问卷星”将所有知识类型呈现出来，邀请专家根据不同设计进行匹配知识的多项选择，通过征询得到了各知识类型的被选择比率，如表5所示。

结合表4、表5可知，在若干知识类型中，元认知知识不适合用AR画面来呈现，AR画面的优势体现在对事实性知识、概念性知识和程序性知识的表达上。其中，AR画面在表达程序性知识时，应当首选“交互设计”;在表达事实性知识和概念性知识时，应当综合考虑注释设计、场景设计和交互设计。

（2）各类AR画面设计的影响因素分析

确定AR学习效果的影响因素，并梳理各因素之间的关系，有助于使AR画面设计模型的构建做到“把握重点、有的放矢”。

研究分为三个阶段，第一阶段通过对AR教育应用相关研究的分析，初步确定影响各类AR画面学习效果的重要因素（教师、学习者、媒介维度）;第二阶段通过第一轮专家意见征询对初步确定的影响因素进行修改和完善，有效控制AR研究的广度;第三阶段通过第二轮专家意见征询确定各影响因素的重要等级（1～5分，分数越高表明该影响因素越重要），确定各因素之间的相互关系，为有效实施AR画面设计提供可执行化的准确依据。各类AR画面设计的影响因素按重要性排序结果如表6所示。

由表6可知，三类AR画面的学习效果影响因素均分属于教学内容、教师、学习者、媒介/环境四大维度，具体设计应当在对上述维度进行充分分析的基础上进行。同时，各影响因素在不同设计类别中的权重有所差异，这表明在AR画面的语义和语用设计环节，需依据画面设计类型的不同，区别化分析各维度的影响因素。

2.操作模型的结构与内容

（1）AR画面设计操作模型的结构

本研究在理论模型的基础上，提出一个AR画面设计操作模型。该模型将对教学内容的分析作为设计的起点，根据理论模型中提到的三类设计（注释设计、场景设计、交互设计）形成三分支结构，每个分支遵循相似的设计流程（关联匹配、要素选择、属性设置），但在具体的设计内容方面又各具特色。

无论是采用“注释设计”“场景设计”还是“交互设计”，其设计终点都是形成一个完整的AR画面，该画面能够实现A、R画面的合理叠加，帮助学习者形成大脑中的“亮点”新质。值得注意的是，上述三类设计各自具有独立性，但并非相互排斥。在一个成熟的AR画面中，可以包含一类或是多类设计，因此在具体的设计过程中，也要考虑不同设计类别之间的关系。AR画面设计操作模型的整体结构如图4所示。

图4展示了AR画面设计的操作流程，与图3所示的理论模型相对应。教学内容分析（知识类型、知识难度）位于画面语义融合层，主要围绕AR学习资源的核心信息——“学习内容”进行信息架构设计，从而做好信息基础处理工作;学习者分析、教师分析、媒介/环境分析位于画面语用融合层，需要建立在学习内容的完整表征和架构之上，来进行相关信息的功能架构设计，从而起到学习内容和AR画面的桥梁式衔接作用;AR画面的形成直接依赖于画面语构融合设计，A、R画面的有效融合需满足关联匹配的要求，而这一目的的实现依赖于要素的合理选择以及在确定要素后属性的科学设置。

（2）AR画面设计操作模型的内容

AR画面设计类型的确定是以对教学内容所属知识类型的分析为基础的。知识类型集1、2、3所代表的内容如表5所示。在确定AR画面设计类型后，需要对教学内容的知识难度、学习者、教师、媒介/环境等进行分析，需要重点分析的影响因素参如表6所示。设计过程共包含三大步骤，其中要素选择、属性设置的结果直接决定了关联匹配的效果，因此有必要对AR画面的构成要素及属性进行详细的分析。AR画面作为一种新型多媒体画面，其构成要素较传统多媒体画面更为复杂。Diaz等将AR应用中的内容划分为两大类别：静态和动态。其中，静态内容是指在用户交互过程中外观不会发生改变的文本、视觉线索或3D模型;动态内容则会随时间发生变化并产生运动流，如动画或视频。该观点具有一定的合理性，但其忽视了AR画面“虚实融合”的重要特征。AR画面由A、R画面叠加而成，因此其构成要素需要从A画面和R画面各自的组成及其相互关联来进行分析。

a.A画面（增强画面）的构成要素及属性

A画面是AR画面中起增强作用的虚拟画面，处于“虚实分离”的状态。3D模型、文本、静态图（图片、静止图像）、动态像（动画、视频）等媒体符号是AR画面的构成要素，但更准确地说，它们主要从属于A画面。通过对这些要素的分析，可以发现，A画面中涵盖了传统多媒体画面中的所有媒体符号，即：图—图片、静止图像;文—文本;声—解说、背景音乐、音响效果;像—动画、视频;交—交互。

对于3D模型来说，在多媒体画面的五大媒体要素中，似乎很难将其归到某一特定类别，原因是：当3D模型刚刚呈现时，其处于静止状态，属于“图”的范畴。但不同于普通的静态图，3D模型还可以自动播放或被学习者操控并发生外观上的改变，此时该模型又属于“像”的范畴，而且是一种包含了“交”的“像”。究竟应该将3D模型视为静态还是动态内容呢？本研究认为，3D模型可同时从属于“图”或“像”，静态的3D模型可视为“三维图”，而动态的3D模型则可视为“三维动画”，具体的设计应遵循学习需要而进行。

A画面中各要素的属性如表7所示。

b.R画面（现实画面）的构成要素及属性

R画面是通过对现实世界的摄取而得到的画面，是现实世界在屏幕中的真实反映。R畫面的一个重要特征是可以随着摄取到的真实场景的变化而发生同步变化。这种“变化”和A画面中“像”的变化存在差别：A画面中的“像”主要指动画和视频，其变化产生于二维平面当中，且可以被预先设计;R画面的变化则属于三维空间的动态变化，相对于二维平面的变化更为复杂。同理，当摄取到的真实场景没有发生变化时，也不能简单地将R画面视为“图片”“图像”等静态画面。

因此，R画面既不是动画也不是视频，既不是图片也不是图像。我们很难对R画面的构成要素进行确切地描述，也就是说，R画面的构成要素具有不确定性，它们不是“静态预设”的，而是“动态生成”的，需要结合具体的、实时的情境进行分析。但无论由摄像头摄入的内容是什么，R画面中的要素都可分为景、场和交三大类。

“景”是指R画面（由取景框摄入的现实世界）中的学习对象及其关联客观存在物，是一种“叠加”的景，是由取景框对真实的景进行选取和运动后产生的结果。

“场”是指R画面中各类“景”之间的相互影响与相互作用。事实上，学习者的个别差异性体现在对“场”而非“景”的理解。

“交”是指R画面的组接功能，具体体现为呈现R画面的屏幕角度发生变化，或是由学习者直接对实物进行操纵等情况。

R画面中各要素的属性如表8所示。

（3）A、R画面的关联要素及属性

AR画面并不是A、R画面的简单叠加，而是应当能在A、R画面叠加之后形成二者均不具备的“亮点”新质。因此，必须考虑两种画面之间的关联，并将其作为AR画面的一个关键要素。具体来讲，A、R画面的关联要素属性包括时间关联、空间关联、内容关联和动态关联，如表9所示。

时间关联表示A、R画面呈现的先后顺序;空间关联表示A、R画面的相对位置;内容关联表示A、R画面所表达知识的相关性;动态关联表示A、R画面在动/静方面的相对状态。值得注意的是，以上四种关联属性是相互影响、相互制约的，在设计AR画面时，需要对其综合考虑。

3.操作模型的特征与意义

AR画面设计操作模型整体呈现流程图形式，在关键分支和步骤节点都指明了需要重点关注的内容。总体而言，该模型具有较强的实用性和可操作性，包含两方面的意义：一是在操作层面为设计者搭建了理论与实践的桥梁，使得理论分析更加“落地”，从而为设计者的实践活动提供有价值的参考;二是为下一步的命题推理以及模型的多维验证奠定基础，保证操作模型建立在科学研究的基础之上，并为AR画面设计规则的提炼提供依据。

四、结语

情境的创设，是实现有效学习的重要条件。但学习者所处的现实世界作为一种始源情境，在提供足够信息资源方面受限。由始源情境向目标情境的转化，需要AR学习资源的参与。由“画面”所产生的“新质”，是实现学习情境转化的关键，A、R画面的合理叠加有助于使“新质”成为“亮点”，从而形成对始源情境本质的理解。

本研究将科学的AR画面设计视为产生“亮点”新质、解决情境转化问题的重要途径，在分析AR画面内涵、特征的基础上，着力实现A、R画面的合理叠加，构建AR画面设计的理论模型和操作模型，使AR画面设计成为系统化、科学化的过程，保证AR学习资源的设计与开发有章可循。

本研究属于AR画面设计研究的初步尝试，得到的两大模型均属于阶段性成果。后续研究将尝试由操作模型推理得出若干命题，围绕命题开发AR应用，进行实验、访谈、视频分析等研究，从多维角度验证模型的科学性和合理性，并通过大数据的方法做更為深入的数据论证，最终得出有利于学习情境转化的AR画面设计规则。