儿童与父母阅读AR绘本：行为模式和认知成就的分析外文翻译资料

儿童与父母阅读AR绘本：行为模式和认知成就的分析

关键词：小学教育，协作学习，教学策略，虚拟现实

1．引言

增强现实(AR)技术可以让用户实时地看到虚拟元素(或信息)叠加在物理空间上，它在20世纪90年代被开发出来，并用于多种应用，如飞机电缆组装指导，外科培训，激光打印机维护演示。然而，由于AR设备(即头戴式显示器和背包电脑)的限制，AR研究并没有得到普及。直到最近，随着AR技术的成熟，此类研究才开始出现新的成就。2012年，各种AR技术的应用，如智能手机和其他手持设备，先进的投影仪-摄像机系统，以及AR扩展专业设备(如X射线扫描仪)，在许多研究中都有报道。考虑到其在教育方面可能存在的优势，有人建议运用最先进的AR技术，以发挥其潜力和意义。

教育领域的一些研究表明，增强现实技术可以增强学生的学习动机。最近，AR在学习效果方面的好处也进一步得到验证。例如，增强现实学习系统可以帮助学习者更好地理解物理、电磁学、环境保护和建筑工程。通过AR移动端的引导，学生在参观画廊的时候更有体验感，进一步提升绘画鉴赏能力。研究人员还考虑将AR技术集成到物理教室环境中，并提出了教室的AR设计原则。即增强现实环境的启示作用在学习和教学中得到了重视。由于增强现实技术已被应用于多种教育情境中，本研究将重点放在增强现实技术与传统书籍阅读的结合上，通过AR技术将不可观察到的物体或概念可视化，降低学习材料的复杂性，从而避免纸质书籍当中抽象概念被误解的情况。本研究的尝试是进一步探索利用增强现实技术进行书本阅读学习。

1.1 AR技术书的研究

随着教育技术的发展，研究人员继续致力于探索新技术，如交互式电子故事书，通过阅读帮助学生学习。然而，传统的纸质书不太可能被电子书所取代，因为他们的有形性，使人们可以物理地拥有和触摸他们。增强现实书籍，类似于印刷书籍，只是在页面上叠加了计算机生成的图形或信息，从而创造了一个机会，丰富用户的学习体验，超越了电子书籍阅读。这种物理的交互方式可以利用用户从现实世界获得的知识，从而在AR的帮助下自然或直观地使用纸质书籍。对于计算机经验有限的学习者来说，AR环境中的虚拟元素和物理元素之间的无缝感知创造了独特的教育效益和新的教学/学习可能性。AR技术通过与合成视听内容的交互，可以增强儿童对书籍内容的理解。因此，研究“增强现实”书本阅读对学生学习的影响可能是一个值得探索的有趣问题。

关于增强现实书籍的教学应用的各种研究评估了增强现实系统的可用性。这些研究的结果大多显示学生对AR图书系统的有用性、易用性、有效性和满意度的认同。用户也对AR书籍的使用表现出积极的态度。一些研究进一步探讨了增强现实书籍对学习的影响，至少在一定程度上发现了学生在空间能力、概念改变和语言技能等领域的认知素养的提高。然而，涉及深度探索AR相关学习过程的研究有限。也就是说，虽然对于学生通过AR相关学习获得了什么已经有了研究结果，但是对于学生在体验AR内容的过程中是如何学习的还没有很好的了解。

1.2 适合儿童和家长阅读的图画书

在学前学习的背景下，已有文献证明绘本阅读有利于儿童的语言发展、认知参与和艺术思维。如何支持和促进儿童绘本阅读，是值得进一步关注的问题。在绘本阅读的过程中，提出成人、儿童和书籍是三个主要的互动组成部分。研究人员提供的证据表明，在绘本阅读中，父母的阅读行为，如指向图片、对图片进行标记和评论，或就图片或故事提出问题，与儿童的语言学习有关。

对话阅读是另一种帮助儿童学习的方法，它是学龄前儿童的共享图画书阅读干预，包括父母在一起阅读时与孩子进行对话。PEER (Prompt, Evaluate, Expand, and Repeat)模式是建议父母对4-5岁孩子实施的对话阅读策略之一。具体来说，PEER模型包括四种面向交互的行为:(1)提示:成人提示儿童注意书中的内容(如标记书中的对象或谈论故事);(2)评估:成人评估儿童的反应(例如，赞扬儿童的正确反应，提供替代标签，或纠正错误的反应);(3)扩展:大人扩展孩子的反应(如重复孩子说过的话或增加信息);(4)重复:大人鼓励孩子重复扩展的话语。最近，对话阅读方法已经被整合到基于平板电脑的电子书阅读中，并被认为有利于儿童与家长的合作学习。

1.3 研究目的

无论是传统媒介(如纸质书籍)还是信息技术(如AR书籍)，家长在儿童阅读中的作用，如何表现或参与儿童的学习过程应该是一个重要的研究课题。然而，在增强现实图书研究领域，很少有研究试图探讨这一问题。之前的研究认为，孩子们在阅读增强现实书籍时，可能会在peer-pair settings（同伴配对环境）中受益。本研究假设将家长纳入儿童AR阅读过程中，可能会产生不同的学习经验和学习过程。特别是，通过对话阅读模型的镜头，应该很好地理解当父母和孩子共同阅读增强现实书籍时，可能会展示出什么样的互动模式。根据以往的研究，儿童和家长参与AR相关学习的行为与儿童的学习表现有关。例如，那些参与了更多的AR阅读互动序列的人表现出更好的回忆故事事件的能力。因此，分析儿童-家长在阅读增强现实绘本背景下的学习过程(即行为模式)和儿童的学习结果(即认知成就)构成了本研究的基本研究框架。研究问题如下:

1．在AR阅读活动中，孩子和家长之间是如何行为和互动的？在不同的父母对中，他们表现出不同的行为模式吗？

2．儿童在AR阅读活动中的认知成就如何？父母的行为模式和孩子的认知成就之间有什么联系？不同的亲子行为模式在认知成就上是否存在差异？

2．方法

2.1 AR绘本

为回答研究问题，本研究采用台湾国立交通大学出版社出版的AR绘本《玉玉历险:杨玉玉艺术之旅》对AR绘本学习进行调查。这本书的背景是艺术家杨宇宇的孙子，一个男孩和一只黑猫在他爷爷的工作室里冒险的故事。这只黑猫是杨宇宇家猫的化身。在旅途中，这只猫让小男孩熟悉了他爷爷的艺术作品。AR绘本的目的是通过图片讲故事的方式介绍杨玉玉的艺术作品。将艺术欣赏与数字阅读技术相结合，让儿童借助AR技术阅读绘本。具体来说，通过带摄像头的移动设备(如Android手机、Android pad、iPhone或iPad)聚焦于书籍，将虚拟信息与雕塑或雕刻的图片叠加在页面上，然后显示在移动屏幕上。虚拟信息包括带有音频和字幕旁白的3D模型、视频和呈现艺术作品的交互式媒体。应该注意的是，用于显示作品的扩充信息不是书中故事的表示，而是关于作品描述的脚手架信息。例如，书中的故事说：“那男孩慢慢地溜进了他祖父的工作室。他看见桌子上有一件猫形雕塑。突然，一只黑猫从雕像上跳了起来，跟小男孩打招呼。”孩子们通过平板电脑上的相机聚焦在书本图片上，可以看到真实的雕塑“家猫”以3D的形式叠加在纸质书上，同时还能听到背景和创作构思的声音叙述。转动移动设备或图画书有助于观看3D对象的不同视角。图1展示了增强现实图画书的用法。

2.2 参与者

在阅读增强现实图画书的过程中，本研究不仅试图考察儿童是如何学习的，还试图考察他们的父母在互动中扮演的角色。据此，台湾地区33对儿童父母，包括12对女孩/母亲、19对男孩/母亲、1对女孩/祖母、1对男孩/父亲，自愿参与AR绘本阅读活动。父母的平均年龄为37.91岁(SD = 5.51)，儿童的平均年龄为7.85岁(SD = 1.58)。只有5名儿童是学龄前儿童，其余都是小学生。这些孩子的年龄从5岁到10岁不等。大多数家长有使用智能手机或平板电脑的经验(82%)；然而，他们对“增强现实”的体验相对较少(24%)和使用“增强现实”的体验相对较少(12%)。

2.3 过程与数据收集

每对父母都被要求使用平板电脑自由阅读增强现实绘本 (本研究中使用的是ipad)。平均阅读时间约为20分钟。一名研究人员在活动前简要描述了如何使用增强现实绘本。当阅读活动开始时，研究者不允许干预参与者的阅读过程，如提供技术指导。参与者都承认他们参与了一个研究项目，并正式同意为研究分析的目的录制视频。将被试在阅读过程中所发生的包括操作行为在内的所有事件进行录像，以便于进一步的数据分析。活动结束后，对每个孩子进行访谈，在阅读AR绘本的同时反思自己的学习经验。访谈的主要目的是调查儿童阅读此书后的认知素养。由于5-10岁的孩子可能不能很好地应对关于艺术的纸笔测试，所以我们采用访谈的方法来了解他们对于艺术理解的学习结果。以下是主要的面试问题:

1.你在这本书里看到了什么AR元素？你能描述一下他们的外貌吗？它们有什么明显的特征吗？

2.关于AR绘本所呈现的内容，您还有什么其他的想法吗？例如，你读过的故事，你看过的书的细节，或者任何你想和我们分享的有趣的事情。

图1 本研究使用增强现实图画书的示范

2.4 编码方案与数据分析

2.4.1 行为模式

对录制的视频数据的初步回顾揭示了四种主要类型的亲子共享阅读行为，如表1所示，包括(1)叙述(父母)或阅读(儿童)行为，(2)关于书籍内容的互动导向行为，(3)关于AR元素的面向交互的行为，(4)操作AR书籍的行为。更深入地研究互动导向行为的细节，孩子和他们的父母展示了一些具体的阅读动作，如指向图片或评论图片。在阅读增强现实图画书时，研究对象之间也会互动。例如，父母就图片提供提示或提出问题，孩子对此做出回应。因此，基于之前的研究和PEER对话阅读模型，本研究开发了一种编码方案来揭示AR绘本阅读可能的行为。观察儿童及其父母的行为，并按表1所示的准则进行分类。该编码方案主要由参与者的8种主要行为(PN、PIC、PIAR、POAR、CR、CIC、CIAR、COAR)组成，其中包括几种特定的行为。例如，父母关于书籍内容(PIC)的面向交互的行为包括6个特定行为，分别是指向(p2)、评论(p3)、提示(p4)、评价(p5)、展开(p6)和重复(p7)，见表1。由于父母的管教行为(p10)、儿童干预操作行为(ca10)和活动分心行为(c1 1)与AR绘本阅读行为没有直接联系，因此被归为其他行为。

通过对录像数据的内容分析，研究者首先回顾了孩子和父母的行为。在每5秒的时间跨度内，根据表1中定义的具体行为，将被试的行为按时间顺序编码。附录1给出了一个代码示例。人们认为，编码较长的时间跨度(如10秒)的行为，可能会忽略参与者的一些重要行为。然而，在1 s的短时间跨度内，参与者的行为很难被观察到。经过一些试点试验，认为5秒的编码时间足够充分地代表儿童-家长的阅读行为。另一名研究助理参与编码，编码的内部评级可靠性被验证为令人满意的(科恩kappa值frac14;0.82,p lt; 0.000)。基于编码数据，定量内容分析的报告可以描述参与者在学习活动中的行为。

表1 儿童与家长AR阅读行为的编码方案