课后互动环境对概念学习的影响：混合现实与实体教学在本科STEM教育中的随机比较
人机交互
2026-07-04 v1
摘要
培养工程学概念理解要求学习者将空间推理与抽象表征联系起来，然而基于讲座的教学往往对此过程提供的支持有限。互动学习环境，包括混合现实（MR）和实体工具，可能通过行动、反馈和可见的系统响应帮助学生重温困难概念。这项试点随机研究在本科固体力学课程中比较了两种课后干预措施——一个沉浸式MR应用和一个实体工程工具包——与仅讲座教学的效果。二十四名参与者完成了基线评估、一次共同讲座和一次教学后知识测试；互动条件下的参与者还完成了可用性和学习者体验测量。学习成果使用以基线知识为协变量的ANCOVA进行分析，并辅以归一化学习增益。教学方式对测试后成绩有显著影响，F(2, 20) = 3.60，p = .048，偏η² = .263。在计划对比中，两种互动条件均优于仅讲座教学。MR显示出最高的归一化学习增益（g = .57），而实体工具包显示出更高的可用性和学习者信心。在MR条件下，通过虚拟现实晕动症问卷测量的虚拟现实晕动症状在干预前后均保持较低水平，表明该MR应用被参与者良好耐受。这些结果表明，课后互动环境可能支持即时概念学习，同时提供不同的模态特定优势，这需要更大规模、时间匹配的后续研究。
引用
@article{arxiv.2607.03896,
title = {Post-Lecture Interactive Environments for Conceptual Learning: A Randomized Comparison of Mixed Reality and Tangible Instruction in Undergraduate STEM Education},
author = {Sharmin Akter and Mohammad Abu Nasir Rakib and Eshwara Prasad Sridhar and Somik Biswas and Mahmudur Rahman and Md Rassel Raihan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.03896},
year = {2026}
}