增强现实对生物多样性学习的影响：一项实验研究

《Computers in Human Behavior Reports》：The impact of augmented reality on biodiversity learning: An experimental study

本研究通过实验比较瑞士中学生使用增强现实（AR）与纸质材料学习生物多样性的效果。发现AR组在理论知识得分（49.8% vs 41.3%）和步数（724 vs 645）上显著优于对照组，但未提升环境情感。研究表明AR能有效促进知识获取和探索行为，但需结合动机设计优化情感影响。

　　### 探索增强现实技术在生物多样性教育中的作用

在当今社会，生物多样性教育正变得愈发重要。随着环境问题日益严峻，培养学生的环保意识和行为成为教育领域的重要任务。生物多样性不仅涉及生态系统的复杂性，还包括物种与基因层面的多样性，这些概念对于理解自然界的运作至关重要。然而，由于其跨学科性和抽象性，生物多样性教育在教学实践中面临诸多挑战。如何有效地传授这些知识，并激发学生对自然的情感联系，成为教育工作者亟需解决的问题。

增强现实（Augmented Reality, AR）作为一种新兴的教育工具，因其能够将虚拟信息与现实环境相结合，从而提升学习的沉浸感和互动性，受到越来越多的关注。特别是在户外环境中，AR技术可以让学生在实际观察自然的同时，获得相关的虚拟信息，这种结合有助于加深对复杂概念的理解。研究表明，AR可以提高学生的注意力、学习动机以及知识的获取效率。然而，尽管AR在知识传授方面表现出色，但其在增强学生情感联系方面的作用尚未得到充分验证。

### AR与生物多样性教育的结合

为了探讨AR在生物多样性教育中的实际效果，本研究设计了一个结合AR和类比推理的教学实验。实验对象为169名12至17岁的法国语言瑞士中学生，他们在两个不同的自然区域进行探索，其中一部分使用AR技术，另一部分则使用纸质材料。通过步数计数器测量学生的自然探索行为，并利用多项选择问卷和心理量表评估其理论知识和环境情感的变化。

研究结果显示，与非数字资源相比，基于位置的AR在提升理论知识和自然探索行为方面具有显著优势。学生在使用AR时，能够更深入地了解生物多样性相关的知识，并且在自然环境中行走的步数也明显增加。这表明AR在促进学生对生物多样性的认知和实际接触方面具有积极作用。然而，研究并未发现AR在增强学生环境情感方面有显著影响，这可能是因为AR的沉浸性和屏幕互动可能分散了学生的注意力，使其无法充分体验自然环境的直接感受。

### 类比推理在教育中的应用

类比推理作为一种认知工具，能够帮助学生理解复杂和抽象的概念。通过将新知识与已有经验进行比较，学生可以更好地掌握新内容，并将其应用到实际情境中。在本研究中，类比推理被用于引导学生思考生物多样性相关的环境问题及其解决方案。尽管类比推理在促进知识获取方面表现出色，但其对情感变化的影响尚不明确。

研究中发现，虽然AR与类比推理结合能够提高学生的理论知识和自然探索行为，但在增强环境情感方面并未显示出显著效果。这可能是因为AR的使用方式和类比推理的结合未能有效促进学生对自然的情感连接。此外，学生在使用AR时，可能会受到屏幕互动的干扰，导致对自然的直接体验减少，从而影响情感的形成。

### 研究的局限性与未来展望

尽管本研究取得了一定的成果，但仍存在一些局限性。首先，AR对知识和探索行为的提升可能受到新颖性效应的影响，即学生在初次接触AR时表现出更高的兴趣和参与度。然而，这种效应可能随着时间的推移而减弱，因此需要进一步研究AR的长期影响。其次，本研究未能完全隔离类比推理的影响，因为所有学生都参与了类比推理练习，这可能影响结果的准确性。

未来的研究可以考虑在不同的教学环境中测试AR和类比推理的结合效果，例如在课堂上进行更深入的类比推理练习，以观察其对环境情感的影响。此外，研究还可以探索如何优化AR的设计，以减少屏幕互动对自然体验的干扰，同时增强学生的情感连接。通过引入更多的自主性和反馈机制，AR可以更好地支持学生的自我调节和学习过程。

### 教育实践的启示

本研究的结果为教育工作者提供了重要的参考。在设计生物多样性教育活动时，应充分考虑AR和类比推理的结合效果，以实现知识传授和情感培养的双重目标。AR可以作为一种有效的工具，帮助学生在户外环境中获得丰富的学习体验，而类比推理则能够促进学生对复杂概念的理解。然而，教育者也应注意AR可能带来的负面影响，如过度依赖屏幕互动，从而减少与自然的直接接触。

因此，未来的教育实践应更加注重平衡AR的使用，确保学生在获得知识的同时，也能感受到自然的美丽和重要性。通过结合多种教学方法，如AR、类比推理和实地观察，教育工作者可以更好地培养学生的环保意识和行为，为可持续发展做出贡献。