31、增强现实技术在学生数字素养干预及行为支持中的应用

增强现实技术在学生数字素养干预及行为支持中的应用

在教育领域，如何提升学生的素养以及引导学生形成良好的行为习惯一直是备受关注的问题。近年来，增强现实（AR）技术的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。下面我们将分别探讨AR技术在提升被诊断患有多动症（ADHD）学生的数字素养，以及在积极行为干预和支持（PBIS）方面的应用。

1. AR数字素养干预对ADHD学生的效果

为了提升患有ADHD的小学生的数字素养技能，相关研究开展了特定项目。研究聚焦于8 - 12岁讲英语的ADHD学生，采用了标准化的识字测试（NARA - II和分级单词拼写测试）来评估学生的识字能力。

1.1 实验分组与测试结果

研究设置了对照组和干预组（WWL和WWL + AR）。以下是部分测试数据：
- 控制组正态分布分数变量描述性统计和配对t检验结果 ：
| 变量 | 均值变化 | 标准差 | 均值标准误 | 95%置信区间下限 | 95%置信区间上限 | t检验统计量 | 自由度 | 双侧概率 |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 准确率 | 1.600 | 7.705 | 1.302 | -1.047 | 4.247 | 1.229 | 34 | 0.228 |
| 理解力 | 2.486 | 8.982 | 1.518 | -0.600 | 5.571 | 1.637 | 34 | 0.111 |
| 阅读速度 | -1.229 | 6.873 | 1.162 | -3.590 | 1.132 | -1.057 | 34 | 0.298 |

• 各非正态分布分数变量的描述性统计和Wilcoxon符号秩检验结果 ：
  | 参与组 | 分数 | 均值 | 标准差 | 最小值 | 最大值 | 25%分位数 | 50%分位数 | 75%分位数 | Z检验统计量 | 近似p值 |
  | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
  | 对照组
  拼写后测 | 拼写 | 93.26 | 18.015 | 69 | 131 | 79.00 | 93.00 | 106.00 | -0.204 | 0.838 |
  | 对照组
  拼写初始 | 拼写 | 93.32 | 18.226 | 69 | 131 | 79.00 | 89.00 | 105.00 | | |
  | WWL + AR
  拼写后测 | 拼写 | 91.62 | 15.426 | 69 | 121 | 79.00 | 90.00 | 104.50 | -3.647 | 0.000 |
  | WWL + AR
  拼写初始 | 拼写 | 87.64 | 14.507 | 69 | 118 | 73.00 | 86.00 | 99.00 | | |
  | WWL
  准确率后测 | 准确率 | 108.13 | 13.176 | 74 | 130 | 97.00 | 110.50 | 117.75 | -4.942 | 0.000 |
  | WWL
  准确率初始 | 准确率 | 91.82 | 13.980 | 69 | 123 | 84.00 | 88.50 | 104.50 | | |

从这些数据可以看出，对照组在各项识字指标上没有显著变化，而干预组（WWL和WWL + AR）在提高学生的拼写、阅读准确性和理解力分数以及降低阅读速度方面表现出色。这表明WWL和WWL + AR技术在提升学生识字能力方面优于典型的学校识字课程。

1.2 结果分析

根据以往的研究，当ADHD学生降低阅读速度时，他们能够更专注于任务，获得更多的处理时间。此次研究中阅读速度的降低伴随着阅读理解力的提高，这与项目的目标和结果一致，证实了AR和基于网络的技术可以增强学生的注意力和理解力，有助于有阅读和注意力困难的学生。

2. 开发用于积极行为干预和支持的AR互动组件

学校安全、学生行为和学业成绩是教育议程中需要重点关注的领域。为了支持学生的行为并创造安全的学习环境，学校采用了PBIS框架。

2.1 PBIS框架概述

PBIS是一种预防性方法，旨在减少问题行为，改善对预期行为的指导、后果系统的组织、环境设置的重新设计，并采用基于证据的实践。其干预遵循三层行为支持系统：
1. 第一层 - 全校层面 ：为全体学校成员提供通用干预措施。
2. 第二层 - 小组层面 ：针对从通用干预中未受益的学生提供小组干预。
3. 第三层 - 个体层面 ：为从第一和第二层干预中未受益的学生提供个性化干预。

欧洲实施的PBIS实践基于以下几个支柱：
- 基于共同价值观定义和教授行为期望。
- 系统地强化学生的积极预期行为。
- 处理具有挑战性的学生行为。
- 使用行为数据识别需要额外支持的学生。

当PBIS得到有效实施时，学生、教育工作者和学校都能获得积极的成果，如提高亲社会技能、增强对学校安全的认知、减少问题行为、改善学校氛围以及提高教师的自我效能感和幸福感。

2.2 引入AR技术到PBIS

将AR引入PBIS具有方法论和实用基础。从方法论角度看，PBIS对新方法和干预措施持开放态度。开发的PBIS - AR移动应用基于一个新的理论范式，即整合AR和行为学习，创建了一个被称为增强现实行为学习空间（AR - BLS）的增强空间。

以下是PBIS - AR应用开发的流程mermaid图：

graph LR
    A[参考PBIS框架] --> B[定义AR - BLS概念]
    B --> C[设计行为课程结构]
    C --> D[构建PBIS - AR应用架构]
    D --> E[确定AR解决方案]

这个应用的开发过程包括：
1. 参考PBIS框架，明确其需求和目标。
2. 定义AR - BLS概念，将AR与行为学习相结合。
3. 设计行为课程，根据学校的行为价值观指导学习者。
4. 构建PBIS - AR应用架构，作为AR PBIS生态系统的一部分。
5. 确定并采用合适的AR解决方案。

通过这种方式，AR技术为PBIS的实施提供了新的途径，有望进一步提升学生的行为表现和学习效果。

3. AR技术在教育领域应用的优势与挑战

3.1 AR技术在提升学生素养方面的优势

AR技术在提升ADHD学生数字素养方面展现出显著优势，以下是具体分析：
- 个性化学习支持 ：标准化的识字测试能够精准识别学生的具体问题区域，AR和基于网络的技术可以根据学生的测试结果提供个性化的学习内容和指导，满足不同学生的学习需求。例如，对于拼写困难的学生，系统可以针对性地提供更多的拼写练习和纠错指导。
- 增强注意力和理解力 ：如前文所述，AR和基于网络的技术可以帮助ADHD学生降低阅读速度，从而更专注于任务，增加处理时间，提高阅读理解力。这种技术通过生动的视觉和交互体验，吸引学生的注意力，使学习过程更加有趣和高效。
- 提高学习效果 ：与典型的学校识字课程相比，WWL和WWL + AR技术在提高学生的拼写、阅读准确性和理解力分数方面表现更优。这表明AR技术能够为学生提供更有效的学习支持，促进学生的学习进步。

3.2 AR技术在PBIS应用中的优势

在PBIS框架中引入AR技术也带来了诸多优势：
- 创新学习体验 ：AR - BLS的创建为学生提供了一种全新的学习体验，将虚拟信息与现实环境相结合，使行为学习更加直观和生动。学生可以在增强现实的场景中模拟各种行为情境，更好地理解和实践学校的行为价值观。
- 提高参与度 ：AR技术的交互性和趣味性能够吸引学生积极参与行为学习。通过游戏化的方式，学生可以在轻松愉快的氛围中学习和巩固行为技能，提高学习的积极性和主动性。
- 实时反馈和指导 ：PBIS - AR应用可以实时监测学生的行为表现，并提供及时的反馈和指导。当学生做出正确的行为时，系统会给予奖励和肯定；当学生出现问题行为时，系统会及时提醒并提供纠正建议，帮助学生及时调整行为。

3.3 AR技术应用面临的挑战

尽管AR技术在教育领域具有巨大的潜力，但也面临一些挑战：
- 技术成本 ：开发和部署AR应用需要投入大量的资金和技术资源。包括硬件设备的采购、软件开发、维护和更新等方面都需要耗费较高的成本，这对于一些学校和教育机构来说可能是一个较大的负担。
- 技术普及和培训 ：AR技术相对较新，很多教师和学生对其了解和掌握程度有限。为了确保AR技术能够有效地应用于教学中，需要对教师进行相关的培训，使其能够熟练掌握AR应用的使用方法和教学策略。同时，也需要引导学生适应和接受这种新的学习方式。
- 数据安全和隐私 ：在AR应用的使用过程中，会涉及到学生的个人信息和行为数据。如何确保这些数据的安全和隐私，防止数据泄露和滥用，是一个需要重视的问题。学校和教育机构需要建立完善的数据安全管理制度，采取有效的技术措施来保护学生的数据安全。

4. 未来展望

随着技术的不断发展和教育需求的不断变化，AR技术在教育领域的应用前景十分广阔。未来，我们可以期待以下几个方面的发展：
- 更广泛的应用场景 ：除了提升学生的数字素养和支持行为干预，AR技术还可以应用于更多的学科和教学环节。例如，在科学实验教学中，AR技术可以模拟实验过程，让学生更加直观地观察和理解实验现象；在历史教学中，AR技术可以重现历史场景，让学生身临其境地感受历史的魅力。
- 与其他技术的融合 ：AR技术可以与人工智能、大数据、物联网等其他技术相结合，实现更加智能化和个性化的教学。例如，通过人工智能算法分析学生的学习数据，为学生提供更加精准的学习建议和指导；通过物联网技术实现AR设备与其他教学设备的互联互通，提高教学的效率和效果。
- 国际合作与交流 ：随着全球化的发展，教育领域的国际合作与交流日益频繁。各国可以分享AR技术在教育应用方面的经验和成果，共同推动AR技术在全球教育领域的普及和发展。

总之，AR技术为教育领域带来了新的机遇和挑战。通过合理应用AR技术，我们可以为学生提供更加优质、高效的教育服务，促进学生的全面发展。

以下是一个总结表格，对比了AR技术在不同教育场景中的应用效果和面临的挑战：
| 应用场景 | 应用效果 | 面临挑战 |
| ---- | ---- | ---- |
| 提升ADHD学生数字素养 | 提高拼写、阅读准确性和理解力分数，降低阅读速度，增强注意力和理解力 | 技术成本高，技术普及和培训难度大，数据安全和隐私问题 |
| PBIS行为支持 | 创新学习体验，提高参与度，实时反馈和指导 | 技术成本高，技术普及和培训难度大，数据安全和隐私问题 |

通过以上的分析和探讨，我们可以看到AR技术在教育领域具有巨大的潜力和发展前景。在未来的教育实践中，我们应该积极探索和应用AR技术，充分发挥其优势，克服面临的挑战，为学生创造更加美好的学习未来。