基于MR的远程协作学习系统研究与设计

作     者：蔡菲菲 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯文军

授予年度：2023年

学科分类：1304[艺术学-美术学] 13[艺术学] 0401[教育学-教育学] 04[教育学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 040110[教育学-教育技术学（可授教育学、理学学位）] 

主      题：混合现实 远程协作学习 用户界面 感知信息设计 

摘      要：远程协作学习是一种能促进学习者知识建构,提高社会化技能的灵活高效的学习模式,基于混合现实(MR)的远程协作学习(以下简称MRDCL)能改善传统PC与移动设备显示交互方式的不足。然而,对于如何设计MRDCL使其能满足学习者的知识获取诉求,提升协同操作体验,领域内仍缺乏相关研究。本文旨在通过构建MRDCL教学设计模型与MR三维协作用户界面框架,为系统实例设计提供理论支持。首先,本文根据协作学习环境设计理论提出包括学习共同体、学习活动与学习活动支持三大模块的MRDCL教学设计模型,并详细论述各模块的设计过程与策略。该模型能帮助设计者根据学习者诉求与教材内容,设计适宜在MR环境开展的协作学习活动。其次,本文结合三维用户界面与多用户协作界面范式,提出MR三维协作用户界面的设计要素、层级以及框架,能为MRDCL中用户界面的设计提供设计指导。其中,视图是核心设计要素,在共享视图中提供良好的感知信息能促进协作者的学习有效性和社会临场感。接下来,鉴于领域内缺乏对MR共享视图中感知信息设计研究的现状,本文通过调研梳理,结合Kano与层次灰度集对分析确定感知信息的权重关系,解决“呈现什么的内容问题;并针对核心感知信息进行了三组用户实验,以确定MR环境下核心感知信息在表现形式、空间位置与出现机制上的设计偏好,解决“怎么呈现的设计问题。最后,本文结合前文研究成果与结论,选择高中地理《地貌》课程作为典型应用场景,以此完成MRDCL系统的实例设计。综上,本研究构建了 MRDCL的教学设计模型与MR三维协作用户界面设计框架,并针对共享视图中的感知要素进行设计验证,扩展了 MRDCL设计研究与实践的广度与深度,对未来远程协作学习在MR环境中开展的体验提升有着重要意义。