国内增强现实教育研究现状、热点与趋势的可视化分析

索笑尘 冯小燕 李兆峰 郑茜茹

摘要：近年来增强现实技术因虚实融合等特征被教育研究者重视，为探究我国增强现实教育研究现状、热点，发掘研究趋势，使用文献计量法对CNKI核心文献进行分析，发现我国增强现实教育研究正处于稳步发展时期，但未形成完整的合作体系；研究热点体现在基于增强现实的技术使用、学习方式、教育应用等方面；研究热点演变呈现从注重增强现实教育具体实现方式的移动学习、游戏化学习向注重学习者体验的交互式设计演变，研究不断向纵深发展；未来增强现实教育对技术融合度要求更高，对学习方式变革影响更深刻，基于增强现实的游戏化学习不断深入，基于多模态过程性学习效果的考量需要进一步加强。

关键词：增强现实；教育研究；文献计量；前沿趋势

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）30-0071-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1数据来源与研究工具

1.1数据来源

将中国知网（CNKI）学术期刊全文数据库为数据来源，搜索方式设置为高级检索，将主题词“AR”和“增强现实”分别与“教学”“教育”“学习”组合，以联合搜索方式进行文献检索，文献来源勾选北大核心、CSSCI与CSCD，检索时间截止于2022年2月10日，共获检索文献465篇，通过阅读文献题目、摘要与关键词进行主观分析后剔除相关度较弱文章，共得到253篇文献作为研究对象。检索发现增强现实教育领域首篇文献出现于2007年，为徐媛在《中国远程教育》学术期刊发表的《增强现实技术的教学应用研究》[1]，因此将文献时间跨度设定为2007至2022年。

1.2研究工具

使用美国费城德雷塞尔大学（Drexel University）陈超美教授开发的CiteSpace5.8.R3为研究工具。CiteSpace是一款以JAVA为开发语言的知识图谱可视化文献分析软件[2]，利用该软件对增强现实教育研究基本时空现状、研究热点以及发展前沿进行多方位阐述，时间分区设为1年，将节点阈值参数设置为Top N%=50%，寻径网络算法为“Pathfinder”。

2增强现实教育研究的时空现状

2.1发文量情况

根据年发文量可知研究领域动态发展情况，统计发现增强现实教育研究存在三个发展阶段，第一阶段为研究起步时期；第二阶段为快速发展时期；第三阶段为稳步发展时期（见图1）。

2007-2010年为研究起步时期，增强现实在当时作为一种新兴技术已初步运用于军事、医学等前沿领域，但该技术普及性不强，仅有少数学者在增强现实技术教育研究方面进行了展望与论述。

2011-2017年为快速发展时期，年发文量呈上升趋势，原因在于增强现实设备开发成本下降，增强现实技术进入大众视野。2017年的发文量最高，增强现实技术与虚拟现实技术一同进入了发展元年，增强现实技术在教育領域的研究闪光点逐步凸显。

2017年后增强现实教育研究进入稳步发展时期，虽然告别了2017年增强现实与虚拟现实技术风口，但增强现实技术在我国教育领域研究仍然存在热度，年发文量呈小幅波动变化状态，近年来5G网络的普及为增强现实教育创造了更加便捷的应用情境，增强现实教育发展前景良好。

2.2机构分析

通过研究机构分析可知该领域研究分布情况。机构图谱中共有节点327个，连线195条，密度为0.0037，节点分布较为稀疏，未充分产生关系连线，说明增强现实教育研究机构的合作较少（见图2）。

华东师范大学产量最高，北京师范大学产量第二，江苏师范大学、北京理工大学、华中师范大学等机构在增强现实教育方面也展开了研究（见表1），各大师范院校是增强现实教育的研究主力。

华东师范大学从模式理论与教学实验等角度展开增强现实教育探究，研究发现增强现实技术可有效用于教学演示[3]。北京师范大学从设备开发、教学实验、调查分析等角度开展增强现实教育研究，该机构研究者认为增强现实技术参与教学过程符合情境学习理论和建构主义学习理论[4]。江苏师范大学从元分析角度出发，分析了增强现实技术对不同学习条件下[5]学习者成绩的影响。北京理工大学教育技术研究所从AR/VR技术角度出发，将虚拟现实技术与增强现实技术结合，提出了VR教学融合框架和混合教学[6]方法，并开发出了有效的漫游式教学平台。

从整体上看，研究产量高的机构集中于我国教育水平较为发达的地区，北京与上海作为我国的南北中心城市，经济物产丰富，教育水平发达，为增强现实教育研究创造了充沛的动力来源，除此之外的其他研究机构产量较少，未来应加强机构间的合作研究。

3增强现实教育研究的热点

3.1热点共现分析

关键词是对文献研究主题与内容的核心凝练，对该领域研究文献进行关键词共现网络分析，计量出文章间相同关键词的出现频率与中心性，突显增强现实教育研究热点。将研究文献中具有相同意义的重点关键词如“AR”“增强现实技术”合并为“增强现实”，运行CiteSpace，得到关键词知识网络图谱（见图3）。在关键词共现图谱中，共存在435个关键词节点，网络密度为0.0091，连线数量为863条。关键词出现频率与中心性反应研究领域热点，增强现实教育领域的高频关键词依次为“增强现实”“虚拟现实”“教育应用”“人工智能”“移动学习”“教育游戏”（见表2）。

关键词“增强现实”的词频与中心性均为最高，表明增强现实作为一种新兴技术引起了教育研究者关注，增强现实技术将计算机生成的虚拟物体融入现实情境，不仅为学习情境中的操作者提供交互式学习方式，也为操作者提供了自由学习空间。该技术将抽象知识具体展示，可视化能力较强，在教学过程中使用可提升学习者专注度与学习兴趣。“虚拟现实”的出现频率及中心性仅次于“增强现实”，将虚拟现实技术应用于教学可以激发学习者学习动机，加强学习沉浸感[7]，产生知识迁移，但虚拟现实技术的实现需要良好的设备支持与设计开发，研发成本较高，虚拟现实与增强现实都可呈现虚拟学习情境，虽然虚拟现实学习情境的沉浸性优于增强现实，但关键词“移动学习”表明增强现实学习与移动学习方式相关，增强现实技术移动性和设备匹配性较强，增强现实学习情境凭借增强现实眼镜、移动设备（如平板电脑）便可实现。关键词“教育应用”表明增强现实教育应用研究受到了研究者关注，增强现实教育应用主题广泛，研究者往往将增强现实教学与普通教学方式进行对比，考量增强现实技术背景下的教学效果特点。另外“人工智能”“信息技术”“新兴技术”等关键词的词频与中心性较高，说明前沿技术仍是增强现实教育的研究热点。

综合关键词共现结果，增强现实教育领域研究热点集中于增强现实、虚拟现实及人工智能等前沿技术应用于教学层面的探索与增强现实教育应用，以移动学习为代表的增强现实学习方式探究同样受到关注。

3.2热点演变分析

使用CiteSpace的burstdetect功能可分析不同时期研究热点，体现热点演变趋势。突变词首次出现时间为2011年，2011至2014年的突变词为“移动学习”，表明移动学习在此期间研究热度较高，智能手机与平板电脑的普及为移动学习提供了发展条件。“教育游戏”与“图书馆”为2012至2015年的突变词，表明在此期间游戏化的增强现实教育受到研究者认可且增强现实技术在图书馆学习情境下的应用存在研究热度。2015至2020年没有关键词被突现，说明增强现实研究主题较为分散，但并不代表研究热度下降。2020年至今的突变词为“交互设计”，表明交互式设计方式为增强现实教育的当今研究热点。

4增强现实教育研究的前沿趋势

使用聚类时间线分析功能将热点主题演进时间可视化展示（见图5），反映研究前沿情况。图中横轴表示时间，纵轴表示主题名称，从结果可知以“人工智能”为代表的技术研究主题、 “移动学习”等学习方式主题、 “教育应用”主题以及“游戏化”主题在2021年前后有所演进，为增强现实教育研究前沿热点。

接着在前沿热点主题的基础上结合高频、高中心性关键词呈现状况，经延伸阅读聚类结果解析的文献后[8]对增强现实教育领域前沿进行深入分析，提出增强现实教育四大发展趋势。

4.1技术融合是增强现实教育的发展方向

近年来存在不少研究从应用层面验证了技术在教学上的有效性，但缺少多技术应用的融合探究。随着2021年“脸书”更名为“元宇宙”，元宇宙进入发展元年，这一概念成为人们关注的热点，元宇宙基于AR、VR、AI等技术可为学习者量身定做出逼真、沉浸、交互式虚拟学习环境，未来将增强现实教育与各技术融合的教育元宇宙具有无限发展可能。

4.2增强现实技术促进学习方式改革

增强现实所支持的移动学习、增强学习、替代学习等新型学习方式顺应了当今快捷高效的学习型社会发展要求，为改革当今常规学习方式提供思路。以增强现实技术为支撑的学习方式研究一直是该领域的研究热点。增强现实技术对于学习者而言具有很强吸引力，学习者与设备互动提升学习过程参与度，主动进行探究性学习，以直观方式呈现学习经验更能加深学习者理解与内化。学习方式随科技进步而改进，现阶段学习者处于信息洪流时代，学习方式如何更为便捷高效地发挥作用且被学习者所接纳是需要深入探究的问题，增强现实技术的出现为解决该问题提供了指引。

4.3增强现实教育研究更为注重多模态效果考量

现阶段增强现实教育应用从心理层面进行较为完整效果考量，不仅考量学习者认知水平，还将情绪、沉浸感、学習投入、学习兴趣以及认知负荷等纳入教学效果测量范畴，但教学效果不应只局限于心理认知层面的问卷测量，生理方面呈现的数据同样重要，未来增强现实教育应用研究应采用多模态数据采集方式，将学习者心理与生理体验结合考量，更为完整地分析增强现实教育效果，从而为增强现实教育持续发展提供有力支持。

4.4游戏化增强现实教育前景良好

游戏化的增强现实教学为延续至今的研究热点，表明游戏化设计方式在增强现实教育领域具有较强研究活力。虚拟游戏在一定程度上带动了虚拟现实技术与增强现实技术发展，3DSmax、Unity、Vuforia、UnrealEngine等现阶段市面常用的游戏开发平台工具涵盖了软件开发中素材制作、场景搭建、软件发布等功能，不仅常用于3D游戏制作，还可进行增强现实与虚拟现实设备开发，该类平台凭借免费、操作可视化等特点使设备开发更易于实现，在一定程度上推动了增强现实等技术大众化发展。游戏元素丰富了增强现实教学呈现形式[9]，增加学习过程的趣味性，对于学习者而言具有很强吸引力；游戏元素也可降低学习者戒备情绪，无须耗费过多有意注意便可融入教学过程。但多数游戏化设备在开发时缺乏学习理论导向，将游戏元素融入教育过程目的在于营造良好教学效果，未来游戏化增强现实教育研究不应只将趣味化学习体验作为闪光点，还应增进理论研究，挖掘学习者对游戏元素深层认知理解因素。

5结语

本文旨在呈现我国增强现实教育研究现状与热点，发掘增强现实教育研究前沿与趋势，为后续研究提供方向及理论支持。但为保证准确性与信服性，仅将CNKI中 CSSCI、CSCD以及核心文章作为研究对象，未将其他期刊作为数据来源。未来可将国外先进期刊，或国内重要会议文献纳入研究范畴。增强现实技术为教育发展提供了有力支持，将增强现实技术应用于教育具有良好的发展前景，增强现实教育发展仍需稳步进行，努力发掘技术优点服务于教育，创造出学科适应性强且高效的增强现实教学模式。

参考文献：

[1] 徐媛.增强现实技术的教学应用研究[J].中国远程教育，2007（10）：68-70.

[2] 陈悦，陈超美，刘则渊，等.CiteSpace知识图谱的方法论功能[J].科学学研究，2015，33（2）：242-253.

[3] 陈向东，张茜.基于增强现实的教学演示[J].中国电化教育，2012（9）：102-105，123.

[4] 蔡苏，王沛文，杨阳，等.增强现实（AR）技术的教育应用综述[J].远程教育杂志，2016，34（5）：27-40.

[5] 倪慧文，胡永斌.增强现实技术能促进学习吗？——基于2010—2018年国际英文期刊35项研究的元分析[J].开放教育研究，2019，25（1）：62-72.

[6] 李小平，张琳，赵丰年，等.虚拟现实/增强现实下混合形态教学设计研究[J].电化教育研究，2017，38（7）：20-25，50.

[7] 刘德建，刘晓琳，张琰，等.虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战[J].开放教育研究，2016，22（4）：25-31.

[8] 李刚，李树英.我国农民工教育研究的热点主题和发展趋势——基于知识图谱分析[J].成人教育，2022，42（2）：31-45.

[9] 王辞晓，李贺，尚俊杰.基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J].中国电化教育，2017（8）：99-107.

【通联编辑：王力】