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移动增强现实的学习系统综述
摘要 从这个世纪开始，研究人员开始看到了在教育环境和预见中使用增强现实（AR）的潜力需要在该领域进一步研究。从那以后，AR研究了采取了许多不同的方法， AR对于教育也是极具意义的。近年来，通过移动增强现实学习由于移动设备越来越小而变得越来越有趣学生们，从而可以让学生自由活动。这个研究调查移动支持的增强现实学习。它试图对学习和教学方面的方法进行系统评价接近文章。基于以往移动文献的回顾用于教学目的的AR系统发表于2000-2017，我们预先发送的研究结果证明了AR研究中使用的移动平台，即教育专注的水平，采用的教学方法和教育子专注。根据这些发现，确定趋势和未来的工作讨论。
关键词 移动增强现实，移动学习，系统评价，增强现实，移动设备
1简介
从这个世纪开始，研究人员开始真正地看到了在教育中使用AR的潜力，并预见到该领域的进一步发展[1][2]。从那时起，在AR的设计中已经采用了许多变化和方法用于教学目的，需要概述已经发生的事情在该领域内研究[3]。
增强现实（AR）是将虚拟对象集成到真实中的字段环境实时。正如[4]所解释的那样，AR补充了现实世界虚拟的，计算机生成的，似乎与空间共存的对象真实世界。
换句话说，AR是一种增强现实世界的方式通过在现实世界之上添加一层虚拟对象来实现。自20世纪90年代以来，由于其高技术，AR成为一个自己的研究领域逻辑要求[4]。[5]对研究领域进行了早期调查，并决定进行定义AR具有以下三个特征：1）结合真实和虚拟，2）交互式实时和3）在3-D注册。
当一个人无法检测到某些东西时，AR技术会很有帮助他或她自己的感官。AR可用于让计算设备处理信息 -其他人会花费更长的时间甚至对人类来说都是不可能的。这包括非主观对象的计算，比较和排序是计算设备擅长执行的任务。
此外，AR可以用于模糊不相关的对象。移动增强现实系统的使用开辟了新的可能性搜索字段。正如[6]所解释的那样，设备上较小的尺寸可以解决之前的问题AR系统的可用性和可扩展性问题。这些更小可以加载AR系统的移动设备已经成为AR系统更加用户友好，在日常生活中变得更加可用。如[6]和[7]写道“消费者对非常小的外形设备有广泛的兴趣像手机和掌上电脑这样的显示器“在移动AR领域取得了进展。
虽然我们很容易想象AR在许多领域的应用，但我们感兴趣AR应用程序可能为教育环境产生什么样的可能性[8]。许多作者[3] [9] [10]已经将学习视为一个有趣且有前途的领域哪个AR可以应用。[3]写道，AR系统可以“ 帮助学习者发展可以在其他技术环境中学习的技能和知识更有效的方式“和[9]写道” AR可以增强我们的位置学习更有效地改善我们的不动产“。根据几个，如[10] [11] [12]，AR增加了学习的有效性和动力。[13]写道，AR可以有效地提高学习者在地理等各种学科中的成绩，历史，数学，生物医学，艺术和人文科学。[13]的研究发现AR技术在提高非高分学习方面发挥了有效作用学生们。
回顾之前针对教学目的的移动AR系统的研究可以看到移动AR系统用于教育的方向标题以及如何设计未来的移动AR系统以最好地满足需求未来的学生可以更有效地提高他们的学习。这篇评论将成为未来研究和研究人员的指针，看看以前的情况在现场完成。
本研究的目的是对mo-的教学用途进行系统评价。
胆汁AR。为了实现这一目标，定义了以下四个研究问题：
RQ1：AR研究中使用了哪些移动平台？
RQ2：AR系统的目标是哪种教育水平？
RQ3：使用哪种教学方法？
RQ4：使用的系统是哪些科目？
2方法论
2.1数据收集
在本节中，部署了系统的文献综述协议这个研究项目介绍了。已使用该协议确保一致性文献综述[14]，其中包括审查中应遵循的具体步骤正在进行。按照预先定义的步骤将允许重现结果由其他研究人员进行相同的文献综述。
2.2文章数据库的选择
为了使文章数量易于管理，文章是从一组文章中检索出来的选定的文章数据库 该项目的选定数据库是IEEE Xplore数字图书馆，Elsevier和ACM数字图书馆。
2.3搜索术语
下面列表中显示的搜索关键字集被定义为vant文章回答研究问题。搜索是在两者之间进行的2017年4月和5月。为了缩小搜索范围，我们使用了布尔搜索字符串搜索关键字。
bull; 增强现实AND;
bull; 手机或平板电脑或智能手机和;
bull; 教育或学习或教育学
2.4论文选择：纳入和排除标准
一旦通过搜索找到文章，他们就会被进一步评估。如果符合一组预先定义的标准，则只包括在文献综述中（见下表1）。这些标准旨在整理不相关的文章 -研究目标。不符合标准的文章没有进一步检查通过筛选的文章以全文检索并重新检索从分析阶段看。
2.5数据分析
选择内容分析作为本研究的分析方法。动机这项研究的目的是通过研究领域寻找新的主题研究用于教育目的的移动AR系统的现有研究。此外，假设大多数文章不会处理统计数据这很容易比较。通过选择选择的文章过程被解码并分为以下几类：教育水平，研究设计，移动平台，位置，主题，学习成果，和教学方法。
表1. 在教学环境中对AR使用进行系统评价的纳入标准
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入选标准 |
原因 |
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2000-2017期间发表 |
关于教育目的的增强现实的论文开始出现 2000年出版并向前发展。 |
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专注于增强现实 |
这项研究的重点是AR。 |
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移动系统研究要求 |
该研究专注于移动应用。 |
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任何教育水平的教育或教学方法研究 |
这项研究的重点是教学应用。 |
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移动增强现实 |
该研究是用英语撰写的。 |
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同行评审的会议和期刊文章 |
文章必须经过同行评审。 |
3结果
本章介绍了文献综述的结果。表2显示了从各自的文章数据库中检索的研究论文数量。总计604通过预定义的搜索关键词找到研究论文。
应用纳入和排除标准后，共有73篇文章入选。
表2. 在教学领域中对AR使用的系统评价的搜索结果
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数据基础 |
搜索字符串 |
研究论文数量 |
|
IEEE |
（（增强现实）和（移动OR平板电脑或智能手机）和（教育或学习或教育学）） |
316 |
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ACM |
（ 增强 现实）和（移动平板电脑智能手机）和（教育教育学） |
203 |
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爱思唯尔 |
（增强现实）和（手机或平板电脑或智能手机）和（教育或学习或教育学）和局限于（主题，“增强现实”） |
85 |
3.1教育程度
第一类是教育水平，与研究问题有关“AR系统的目标是哪种教育水平？”。在教育层面类别，研究论文可分为六个子类别。这些类别如图1所示。其中三篇研究论文属于两个或两个以上类别。例如，两项研究涉及小学和初中高中生和第三项研究涉及小学生学校，初中到高中。这意味着图中有77个条目从图中可以看出，大部分（46,58％）是研究论文涉及大学教育。第二大研究教育小学水平是小学（24,66％），其次是初中学校（15,07％），高中（8,22％）和学前（8,22％）。最后是两篇论文没有说明任何具体的教育水平（2,74％）。
图1. 教育水平
3.2研究设计
第二类是研究设计。此类别旨在找出答案哪些研究策略用于开展研究项目。总计确定了五个子类别，见图2.最常见的是设计研究方法（49,32％）。在设计研究中，研究人员发现了一个问题。他们试图通过设计，开发和评估来解决的问题假象。另一种常见的方法是实验方法（28,77％）。该实验方法通常涉及一组学生，他们被要求形成通常不属于他们教育的特定任务。其他三个子分类为调查（9,59％），混合方法（6,85％）和案例研究（5,48％）。
图2. 研究策略
3.3 移动平台
图3显示了研究论文中使用的最常用平台。目标是移动平台类别是回答研究问题“ 哪个移动平台形式使用？” 。共有十四篇论文，其中包括多个移动平台智能手机和平板电脑等表格。手机和智能手机就是这样的研究最多的移动平台（43,44％），其次是平板电脑（27,40％）。曾经有20篇研究论文（27,40％）未指明哪个移动平台他们在项目中使用过。五篇论文被放入“其他”子类别中包括三个使用自己平台的研究，一个使用数字笔的研究还有一项使用智能眼镜的研究。
图3. 移动平台
3.4 位置
有27篇论文在亚洲研究用于教育目的的移动AR（36,99％）略高于欧洲发生的21项研究（28,77％）。这两个地点之后是南美洲（12,33％）美国（10,96％），中东（6,85％），澳大利亚和大洋洲（4,11％）为如图4所示。
图4. 位置
3.5主题
与研究问题“用于哪些科目的系统？”相关，a绝大多数研究论文涉及自然科学（27,40％），见图5。在这里，自然科学包括物理，化学和生物学。自然科学是其次是语言（10,96％）和历史（10,96％）。
图5. 主题
3.6学习成果
研究项目的学习成果在审查时是相关的移动AR的教学用途，因为它表明移动AR的接收程度实际用户。图6显示了73项研究中确定的常见学习成果文件。总的来说，除了两个以外的所有研究都发现移动AR有积极的学习结果。从这71篇论文中，28篇可以证实他们发现了AR技术提高了学生的学习成绩（34,15％）。大多数论文（548％）认为移动增强现实技术改善了学生的动机并增加了他们对学习的参与。其他学习成果包括提高协作能力（2,44％），提高学生的创造力（3,66％）和提高学生解决问题的能力（4,88％）。
图6. 学习成果
3.7 教学方法
关于研究问题“使用哪种教学方法？”，很多研究论文未明确描述教学方法。相反，他们的研究基于不同的教学方法和策略吉斯。图7.显示了73项研究中使用的学习策略文件。有些论文被归类为多种学习策略在图13中，最常见的学习方法是交互式学习（33,71％）其次是基于探究的学习（30,34％）和协作学习（14,61％）。
图7. 教学方法
4讨论
本系统文献综述旨在提供相关研究的概述 -移动增强现实学习，特别注重学习在正式的教育环境中。结果表明最常见的设备用于移动AR的教学应用是智能手机。而且，在在ACM，IEE和Elsevier发表的文章结果显示最为常见主题AR系统是在自然科学中实施的最多的普通教育水平是大学水平。有几种教学方法在选定的研究中使用，即：互动学习，基于探究的学习，协作学习，身临其境学习，基于游戏的学习，多模式学习 -非正式学习和建构主义学习。从这些学习策略来看三种最常见的方法是互动学习，基于探究学习和协作学习。
文献综述也表明大多数关于教学用途的研究移动AR在正式场合已经在亚洲和欧洲进行。此外，该评价将基于设计的研究确定为最常见的研究策略。在换句话说，大多数研究论文试图解决与学校有关的问题通过人工制品的开发和评估：移动AR系统。最后，分析表明，73篇研究论文中有71篇发现了教学法的使用学校中的移动AR可以带来成功的学习成果。
该研究的局限性在于只有来自三个文章数据库的文章用过的。这意味着如果有其他数据库，结果可能会有所不同被纳入研究。但是，由于三个选定的数据库是相对的大而且包含研究领域潜力的大部分已发表的工作变化被认为相对较小。
未来的研究应该关注移动AR的教学用途而不仅仅是学校。例如，其他研究人员已经确定了移动AR在博物馆，娱乐公园和博物馆推广非正式学习的可能性游戏。可以进一步探索的移动AR的其他教学用途是使用AR在健康教育和工作中的作用。
5参考文献
[1]谢尔顿，比利时（2002年）增强现实和教育当前项目和潜力用于课堂学习。新视野学习卷。9 2002年12月1号。
[2] Billinghaust，M。（2002）增强教育中的现实。2002年12月新视野学习。
[3] Wu，HK，Lee，SW-Y，Chang，HY，Liang，JC。（2012年）。现状，机会和增强现实在教育中的挑战。计算机与教育杂志62（2013）第41-49页。
[4] Krevelen，DWF van（2007）增强现实：技术，应用和限制 。Vrije Universiteit Amsterdam，荷兰计算机科学系。
[5] Azuma，RT（1997）“增强现实的调查”。存在：遥操作员和虚拟环境6，4（1997年8月），第355-385页。https://doi.org/10.1162/pres.1997.6.4.355
[6] Wagner，D.，Schmalstieg，D。（2003）迈向手持增强现实的第一步。第7届可穿戴计算机国际会议论文集，IEEE计算机
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