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基础教育数字化发展研究|李佳 胡源龙 郭科 李书惠:移动技术对学生博物馆学习效果影响的元分析研究

编辑部 中国教育信息化 2024-01-15

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李佳 胡源龙 郭科 李书惠.移动技术对学生博物馆学习效果影响的元分析研究[J].中国教育信息化,2023,29(10):120-128.DOI:10.3969/j.issn.1673-8454.2023.10.013

基础教育数字化发展研究

移动技术对学生博物馆学习效果影响的元分析研究

李佳 胡源龙 郭科 李书惠

摘 要: 移动技术是否能提升学生博物馆学习效果尚存争议。借助元分析软件分析基于文献检索获得的15篇文献和20个独立效应量。结果显示,移动技术能中等程度地提升学生博物馆学习效果;移动技术对基础教育阶段学生博物馆学习的增益较多,对高等教育阶段学生的学习增益较少;利用移动技术在博物馆中开展非正式学习对东方文化背景学生的促进作用大于对西方文化背景的学生;对比人文社科类学习内容,移动技术更有利于增进学生对理工科技类学习内容的理解;对比单一主题的博物馆学习,移动技术更能增强学生在综合类博物馆中的学习体验,科技类和艺术类博物馆次之,历史类博物馆最弱。为了发挥博物馆的教育功能、提升移动技术在博物馆中的应用成效、健全馆校合作机制,建议探索分区预约模式,健全馆校双向反馈机制,加强学习者多感官体验。关键词: 博物馆;移动技术;学习效果;元分析中图分类号: G434文献标志码: A文章编号: 1673-8454(2023)10-0120-09

作者简介: 李佳,华中师范大学化学教育研究所副教授,博士(湖北武汉 430079);胡源龙,成都树德中学教师,硕士,共同第一作者(四川成都 610014);郭科,成都石室蜀都中学教师,硕士(四川成都 611730);李书惠,南京市第一中学教师,硕士(江苏南京 210006)

基金项目: 国家社科基金2023年度一般项目“数智赋能‘红色草原’构筑中华民族共有精神家园的创新路径研究”(编号:23BMZ032)

一、问题提出               

  作为主要非正式学习场所,博物馆能延伸教育的活动空间。[1]信息化时代背景下,传统的“展览式”教育能否促使学生有效学习得到国际教育界的广泛关注,而在博物馆中又该借助何种方式提升学习者的学习效果也成为学术界普遍关注的问题之一。随着移动技术的迅猛发展,利用移动技术辅助学习成为目前博物馆教育的发展趋势。[2]有学者结合移动终端和AR技术设计博物馆教育文化体验系统,通过实现文化内容的实时交互,能显著提升学习者的学习体验。[3]有学者利用便携式移动设备向参观者实时推送展品背景等信息,通过增加过程化引导和服务,提升参观者与展品之间的交互效果,增强参观体验。[4][5]但移动技术能否增强博物馆学习效果,国内外学者之间仍未达成共识。[6-8]例如,有学者基于情境学习理论、社会学习与认知理论,认为移动技术的有效应用能丰富参观者的直观体验,增强参观者与展品之间的联结,使参观者能以更多元的形式获取信息知识,将实践情境融入真实情境,有助于知识的迁移和学习体验的强化。[9]而有的学者则通过教育实验和学生个案访谈等实证研究,强调真实环境下的物品真实感、亲子活动、娱乐活动和深度学习不能被虚拟体验所取代。[10]有学者进一步指出,移动技术虽能增强参观者与展品的交互作用,但可能会使参观者忽视展品的某些细节,从而削弱学生的学习表现。[11]还有学者认为,教育工作者不能有效利用移动技术开展教学、博物馆学习目标设置过大或表述不明确,也会使学生的学习体验感下降。[12][13]可见,移动技术的应用是否能提升学生博物馆学习效果仍是一个未知数。

  教育部、国家文物局发布的《关于利用博物馆资源开展中小学教育教学的意见》中强调,要为学生学习配备必要的教育设备,围绕不同阶段学生的特点,设计不同类型的教育活动。[14]由此可见,移动技术在博物馆中的应用对开展符合现代化特征的教育活动是十分必要的。为此,本文将探讨以下三个问题:①在博物馆中,移动技术的应用是否能提升学习者的学习效果?②如果能提升,提升效果有多大?③提升效果会受到哪些因素的影响?运用严谨而规范的元分析方法,在确定文献检索主题、文献纳入标准以及文献筛选原则的基础上,利用软件Comprehensive Meta Analysis V3(CMA 3.0)讨论国内外的实证研究结论,以帮助相关研究者和教育实践工作者更好地认识利用移动技术提升博物馆学习效果的内在机制与注意事项,从而更好地发挥博物馆的教育功能,实现博物馆的教育价值,健全馆校合作机制。

二、研究方法与分析步骤                     

  元分析(meta-analysis)是指“为了整合研究结论”而对各个研究结果进行统计的分析,是对具有“相同目的”“相互独立”的多个研究进行再分析,以确保研究结论的客观性和可靠性。[15]元分析体现在如下几个步骤。

  (一)确定检索词

  “museum learning”作为英文检索词,其适切性尚无争议,但“场馆学习”与“博物馆学习”作为“museum learning”的译词在内涵上并不等同,“博物馆学习”在范畴上包含于“场馆学习”。[16]哈里斯·库珀(Harris Cooper, 2020)指出,文献检索主题应适当且穷尽。[15]故确定中文检索主题词为:“博物馆学习”OR“场馆学习”AND “移动技术”OR“移动设备”AND“学习成绩”OR“学习效果”OR“学习体验”;英文检索主题词为:“museum learning”AND “mobile technology”OR“mobile device”AND “student achievement”OR“student success”OR“student performance”,在中文数据库(中国知网、万方数据库)、英文数据库(Scopus、Web of Science)中进行文献检索,共获得862篇文献,其中中文文献296篇,英文文献566篇。

  (二)确定文献纳入和筛选标准

  拟定五项标准对文献进行筛选:第一,研究语种为中文或英文,文献年限区间为1985年至2022年,文献类型不限;第二,研究的自变量是在博物馆中是否采用移动技术开展学习,研究的因变量是学习成绩;第三,研究必须为实验研究或准实验研究,研究对象必须是学生,学生的受教育阶段不限;第四,研究包含实验组和对照组,实验组在博物馆中使用移动技术开展学习,对照组则不使用任何移动技术开展学习;第五,研究涉及均值、标准差、样本量或相关性系数等统计信息,确保能够计算出效应量。依据文献纳入与筛选标准,最终纳入15篇文献、20个效应量,其中涉及移动技术与学习效果相关性系数的效应量3个,涉及实验组与对照组的样本量、学习成绩均值与标准差的效应量17个,文献检索与筛选流程如图1所示。

图1   文献检索与筛选流程

  (三)文献编码

  已有研究以不同受教育阶段、不同文化背景的受教育对象为研究群体,在各具特征的博物馆中以不同学科内容为载体开展教育实验,同时,探讨多范式的数字化工具对受教育对象的学习效果产生的影响。有鉴于此,对纳入元分析研究的文献按照如下规则进行编码:第一,对被试受教育阶段进行编码。被试受教育阶段是小学编码为P,初中编码为M,高中编码为H,大学编码为U,未指明被试受教育阶段或被试由多种不同受教育阶段组成编码为N。第二,对被试性别进行编码。被试是男性编码为M,女性编码为F,被试男女混合编码为B。第三,对被试文化背景进行编码。被试是东方群体编码为E,西方群体编码为W。第四,对移动技术类别进行编码。移动技术是指基于无线通信技术或移动通信终端设备的信息技术,参考相关学者对移动技术的分类加以确定。[17]研究中采用移动手机、平板电脑等个人性和便捷性的移动技术编码为A;研究中采用信息亭、信息板等固定性和共享性的移动技术编码为B;研究中采用AR、VR等虚拟现实移动技术编码为C。第五,对被试学习内容类别进行编码。学习内容是人文社科类编码为S,理工技术类编码为T,人文社科类和理工技术类内容均包括编码为B,未报告编码为N。第六,对博物馆类型进行编码。科技类博物馆编码为T,综合类博物馆编码为C,历史类博物馆编码为H,艺术类博物馆编码为A。第七,对学生学习时长进行记录。对每次在博物馆中的学习时长进行记录,以分钟计。对编码后的文献进行整理,如表1所示。

表1   纳入元分析研究的文献编码信息

  (四)计算合并效应量

  由于研究所要测量的学习成绩为连续变量,因此,合并效应量应选择SMD(Standardized Mean Difference)。经Q检验发现研究间存在异质性(Q=159.610,p<0.001),说明在探讨移动技术的应用对博物馆学习效果是否有影响时还有其他因素导致各研究结果之间存在差异,故采用随机效应模型,同时也说明对研究结果有必要进行异质性分析。参照Cohen(1988)的标准,SMD值为0.2则为小效应,0.5为中等效应,0.8为大效应。经效应量计算,得出随机效应模型的合并效应量为0.596,说明在未发表偏倚矫正和稳健性检验时,移动技术的应用能中等程度地提升博物馆学习效果。

  (五)异质性分析

  为了检验相互独立的研究间得出的效应量是否存在异质现象,需要进行异质性分析。若存在异质性,则进一步分析哪些因素还会对研究的结果造成影响。第一,通过元分析软件所得出的报告值检验研究间是否存在异质现象。报告所得各研究之间效应量的Q检验均显著(p<0.001),表明元分析中各效应量均存在异质现象。此外,I-squared值(研究间方差/总方差值)为88.096%,表明元分析中各效应量的真实变异占总变异的88.096%,参照异质性判断标准:若I-squared>75%,则表明各研究间具有高度异质性。由此说明,所搜集的研究之间存在高度异质的现象,有必要进行异质性分析的第二个步骤。第二,通过对调节变量的分析深入挖掘影响研究因变量的因素,进一步探讨研究异质性的来源。有学者认为可从设计方案、研究质量等角度选取划分亚组的因素。[18]312参考这一规定,本研究选取性别、受教育阶段、文化背景、移动技术类别、学习内容、博物馆类型,以及在博物馆中学习的时长等7个调节变量纳入元分析。对调节变量中属于类比变量的进行Sub-Group分析,分析结果如表2所示。

表2   调节效应分析

  由表2可知,受教育阶段、文化背景、学习内容以及博物馆类型都是造成各研究效应量存在差异的原因。首先,就受教育阶段而言,跨年级混合式受教育对象在博物馆中利用移动技术开展非正式学习的增益最高(d=1.363)。同时,同为中等效应的小学生(d=0.630)、高中生(d=0.512)以及初中生(d=0.349)中,初中生和高中生的效应量不具有统计学意义;大学生使用移动技术开展博物馆学习的增益最低(d=0.165)。其次,就文化背景而言,利用移动技术在博物馆中开展非正式学习对东方文化背景学生(d=0.736)的促进作用大于对西方文化背景的学生(d=0.259)。再次,就学习内容而言,利用移动技术在博物馆中开展理工科技类内容的学习,其对学生产生的促进作用(d=0.647)优于利用移动技术在博物馆中开展人文社科类内容的学习所产生的促进作用(d=0.587)。最后,就博物馆类型而言,利用移动技术增强综合类博物馆学习效果的效应量最大,为1.530;接着是科技类博物馆和艺术类博物馆,其效应量分别为0.674、0.495,但艺术类博物馆中所产生的学习效果不显著;利用移动技术增强历史类博物馆学习效果的效应量最低,为0.294。调节变量“在博物馆中学习的时长”为连续变量,故采用元分析回归方程进行异质性检验。报告所得Q=9.08,p=0.003,故在博物馆中学习时长能作为解释研究因变量的因素。进一步分析元分析回归曲线:图2中圆圈表示纳入分析的各研究,直线表示回归曲线,图中圆圈越靠近曲线表示该圆圈所代表的研究对该回归的贡献程度越大,即介于40和60分钟之间的学习时长,利用移动技术增强综合类博物馆学习效果最为突出。

图2   元分析回归曲线

  (六)出版偏倚分析

  出版偏倚分析是影响研究结果可靠性的重要因素之一,是元分析研究必不可少的一个环节,其目的在于检验纳入元分析的文献是否系统、全面地反映该领域的真实情况。采用漏斗图分析出版偏倚,如图3所示,该图明显较为对称,表明该研究可能不存在出版偏倚,但漏斗图只是从主观角度初步检查出版偏差,尚需通过Egger检验进行确定,经Egger检验得出的p值,p1=0.385,p2=0.770,则进一步表明该元分析不存在出版偏倚的现象。同时,报告得出,在α=0.050、p<0.001时,Classic失安全系数为672,即说明还需要额外纳入672篇文献,元分析的结论才能被推翻,故元分析结论稳健性较高。

图 3 出版偏倚检验

三、研究结果与建议

          

  (一)研究结果

  在博物馆中利用移动技术开展学习能中等幅度地提升学习效果(合并效应量d=0.596),这支持相关学者的研究成果;[19][20]同时,受教育阶段、博物馆类型、学习内容会造成各实证研究结论之间的差异。

  第一,不同教育阶段学生在博物馆中使用移动技术对学习效果的增益幅度存在差异。小学生在博物馆中利用移动技术开展学习的成效优于高中生和初中生,大学生在博物馆中利用移动技术开展学习的增益效果最低。高年级学生对移动技术的熟悉程度更高,而且具有更广泛和更深入的经验基础,从而使高年级学生在博物馆中利用移动技术探索未知的目的性更明确,场馆学习效果更佳。[21]但相比高年级学生,低年级学生在面对众多未知和新鲜事物时开启对话的主观能动性更强,故而学习表现更优。有学者强调,传统场馆学习过程中的表达与交流能使学习者的身份从被动的接受者转变为主动的参与者,从而增进学习者的认知、提升学习成效。[22]移动技术应用下的场馆学习过程在注重学习者自身体验的同时有可能弱化学习者面对面的交流,但移动技术应用下与异质群体的对话给场馆学习带来的成效是否仍然显著还需更多实证探讨。

  第二,相较于单一主题的博物馆学习,移动技术更能增强学生在集自然、历史、革命史、艺术等内容于一体的综合类博物馆中的学习体验。统计结果如表1所示,在具有感染力和科技感的综合类博物馆中,大多采用手机、平板电脑等便捷性移动设备,通过加强学习交互提升学习成效,而在具有人文性和跨时空性的艺术类和历史类博物馆中,大多借助AR、VR技术提升身体参与增强学习效果。艺术类和历史类博物馆所蕴含的文字性展出内容较多,且展出内容距离学习者日常认知较远,借助AR、VR技术能在一定程度上增强学习成效,但相关研究指出,长期佩戴AR/VR设备会造成不适感,[13]而且学习者还需对相关设备进行一系列操作,可能会占据更多的认知资源。同时,具身认知理论提出,多感官的体验模式更能提升认知效益,[23]历史类或艺术类等单一主题的博物馆,移动技术往往只能辅以“视”这一感官,而综合类博物馆移动技术能增加“触”“听”等多感官体验;此外,综合类博物馆所具有的分众化展览系统也能使移动技术的应用范围更广、普适性更强,这在一定程度上能解释学生在综合类博物馆中的学习表现。

  第三,和人文社科类学习内容相比,移动技术更有利于增进学生对理工科技类学习内容的理解。有学者分别将移动技术用于实现博物馆文化体验交互、实现科技类博物馆过程化引导服务,均显著提升学生的学习体验。[3][5]此外,有学者将移动技术应用于正式课堂上的科学课程和政治课程,利用移动技术重构教材体系,从而增强课堂教学的时代感和吸引力,提升学习成效。[24][25]理工科技类内容蕴含多种宏观与微观现象,移动技术通过对微观现象的动态呈现、与学习者进行真实情境下的交互,与学习者认知中宏观视角的认识形成强烈反差,这一沉浸式的学习体验能促进学习者的深度学习;[26]而对于人文社科类内容,通过历史场景再现,移动技术虽能实现学习者与历史的深度对话,或通过严肃游戏、交互叙事等手段增强学习者的情境感知,但多体现在仅是利用移动技术提供文字、图片、视频等形式来辅助场馆学习,尚未达到预期效果。

  (二)研究建议

  为了发挥博物馆的教育功能、提升移动技术在博物馆中的应用成效、优化馆校合作机制,提出几点建议。

  第一,保障博物馆的移动技术应用建设,探索分区预约模式,提升移动技术应用率。博物馆以其受纳群体广、内容广泛、影响持久等特征成为校外重要教育基地。[27]元分析结论表明,在博物馆中利用移动技术开展学习能中等幅度地提升学习效果,然而,现有场馆仍存在便携式移动设备收费较高、AR/VR技术普及率和应用率较低等问题。一方面,各地教育、文物部门应加强协作,给予博物馆经费、人员方面的保障,允许博物馆有能力、有条件免费或低资费向公众开展基于AR、VR、信息亭、展示板、眼动等移动技术的辅助学习活动;另一方面,对场馆内具象程度高的展厅可在普及基础性移动设备的条件下继续推行现有的多人同时预约和参观的模式,对场馆内抽象程度高、探索性和跨时空性强的展厅则可应用AR/VR技术辅助学习,探索分时段、限流参观的预约模式,提升AR/VR技术应用率。

  第二,健全馆校双向反馈机制,拓宽博物馆移动技术影响面。元分析结论表明,不同阶段受教育群体在博物馆中的学习效果存异,其中大学生的学习效果最差。在场馆学习活动的构建层面,馆方应结合传统媒体和新媒体征集不同阶段学生和教师的实际需求,以此为基础设计形式多样化、板块丰富化的场馆学习形式和活动。例如,对低年级学生可多开展基于AR/VR技术的严肃游戏、交互叙事等学习活动,而对高年级学生可多开展基于便携式移动设备的探索性、解密性学习活动。在场馆学习活动的实施层面,利用移动技术的交互功能给予低年级学生更多的过程化引导,而对高年级学生则设计梯度式的博物馆学习内容,注重设计“为什么”的高级知识,促进学生博物馆学习的主动意义建构,提升非正式学习的成效和层次。在场馆学习活动的反馈层面,在应允前提下,利用电话、问卷、访谈等常规形式对已经体验博物馆学习活动的群体展开现场调查或追踪调查,将获得的反馈信息通过大数据分析,以云平台的形式同步分享给校内教师,以进一步完善和修订博物馆学习活动和形式。

  第三,利用移动技术加强多感官体验,使场馆学习路径多样化。元分析结论表明,不同类型博物馆所体现的教育价值不同,且学生更倾向于探索性强、体验感丰富的学习内容。针对展品丰富、展厅多样的综合类博物馆或情境化较高的理工科技类学习内容,应注重利用移动技术强化学习者的语言交流,在无声条件下从记忆问题、综合问题、开放性和创造性问题,以及批判性和评价性问题等角度增加交互界面下的问题设计,在有声条件下建设群体学习的社交环境,搭建学习者语言表达的平台。对展品系统性高的单一主题博物馆或抽象程度较高的人文社科类学习内容,应注重利用移动技术强化学习者的感受,以提升学习的目的性。例如,历史类展厅在学习内容设计时可尝试让学生探索编钟的重量、声音、材质以及制作工艺,革命类博物馆在学习内容设计时可借助虚拟现实技术再现革命场景,尝试让学生以角色扮演的形式进行话语和行动的交流。


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Meta-analysis of the Impact of Application of Mobile Technology on Students’ Museum Learning Effectiveness

Jia LI1, Yuanlong HU2, Ke GUO3, Shuhui LI4

(1.The College of Chemistry, Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei;

2.Shude Middle School, Chengdu 610014, Sichuan;

3.Shishi Shudu Middle School, Chengdu 611730, Sichuan;

4.Nanjing NO.1 Middle School, Nanjing 210006, Jiangsu)

Abstract:  There still exists controversy over whether the application of mobile technology can improve the learning effect of learners in museum. Fifteen literatures and 20 independent effect sizes were obtained based on literature retrieval and analyzed by Comprehensive Meta-analysis (CMA 3.0). The results show that mobile technology can moderately improve the learning effect of students in museums; mobile technology has more benefits for students in the basic education stage, but less in the higher education stage; the use of mobile technology to carry out informal learning in museums is more beneficial to students with eastern cultural background than students with western cultural background; compared with the learning content of humanities and social sciences, mobile technology is more conducive to improving students’ understanding of the learning content of science and technology; compared with the single-theme museum learning , mobile technology can better enhance students’ learning experience in comprehensive museums, followed by technology and art museums, and history museums are the weakest. To utilize the educational function of museums, improve the application effect of mobile technology in museums, and enhance the cooperation mechanism between museums and schools, it is suggested to explore the partition reservation mode, improve the two-way feedback mechanism between museums and schools, and strengthen the multi-sensory experience of learners.
Keywords: Museum; Mobile technology; Learning effectiveness; Meta-analysis

编辑:王天鹏   校对:王晓明


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