2025混合现实MR能提高学习成效吗基于23项实验与准实验的元分析

　　关于混合现实（MR）能否切实提高学习者的学习成效，以及如何运用才能取得理想的教学效果，学界尚未达成共识。鉴于此，本研究检索并筛选了近10年国内外23项相关（准）实验研究，对其进行了系统分析。结果表明：①从综合影响看，MR对学习成效具有中等偏上的积极影响；②从学段看，MR对小学及以下的影响最大，对中学的影响最小；③从看，MR对医学护理类的影响最为显著；④从教学方法看，MR结合讲授法能大幅提高学习成效；⑤从教学目标看，MR对知识类和技能类教学目标的学习成效也产生了中等偏上的积极影响。

　　混合现实（MR）能将现实世界和数字世界动态相融，完成虚实世界的实时交互和信息的及时获取，真正让用户产生身临其境的体验感。

　　凭借虚实融合、自然交互和异时空对象共存的教育特性，MR在教学变革、师资培养、场馆教育、实验室创设等方面展现出独特的技术优势和无限的发展空间。但目前对MR的研究还不成熟，国内外学者关于MR是否能切实提高学习者的学习成效持有异议，这将阻碍“MR＋教学”的深度融合与普及推广。因此，在深入研究MR并将其投入实践应用前，须探明MR对学习成效的实际影响，剖析影响MR教学效果的因素，这对于促进教育事业的高质量发展具有重要意义。

　　近年来，国内外学者对MR的研究逐渐从理论探讨走向实践应用，相继开展了一系列的实证研究，但研究结论却存在较大差异，主要包括以下两种。

　　这种结论是学界的主流观点。凯西·翁（CathyWeng）等[1]以“日食与月食”为学习内容开展研究，实验组使用融合了MR技术的书籍，对照组使用普通书籍，结果表明，融合了MR技术的教学可以提高学习者的学习效果，尤其是对空间能力差的学习者帮助较大。还有研究者以“设计汽车发动机”为学习内容，比较了MR和传统教材支持下学习者在设计方面的学习效果，研究发现，使用MR学习的学习者在几何分析和创造力上显著优于对照组[2]。江荣旺等[3]将MR应用于几何教学，结果表明，与传统教学相比，MR教学更有效地提高了学习效果，并激发了学习者的学习兴趣。

　　部分学者认为MR对学习成效不具有显著影响。吴伟（WuWei）等[4]设计了一个户外木结构建筑实验室，使用MR辅助学习者学习建筑知识，研究发现，是否使用MR对学习者学习效果的影响不存在显著性差异。还有研究者创建了一个MR模拟系统，用来学习“行星天文学”的相关知识，实验组的学习者使用该系统控制行星运动，对照组的学习者使用计算机鼠标和键盘进行控制，研究发现，两组学习者最终分数的差异并不显著[5]。蒋佳霖等[6]将MR应用于脊柱外科教学，实验组学习者佩戴MR眼镜模拟手术场景，对照组学习者通过PPT的案例展示进行学习，结果表明，两组学习者在知识的掌握度以及课堂的专注度上无显著性差异。

　　由此可见，关于MR能否切实提高学习成效这一问题，迄今为止还未形成统一观点。基于此，本研究采用元分析方法，逐一解决以下问题：①相较于传统教学，MR是否更能提高学习者的学习成效？②MR在学段、、教学方法、班级规模、教学目标及知识类型等6类调节变量上对学习者学习成效的影响是否存在显著性差异？

　　元分析是一种可以将多个不一致的研究结果进行整体分析与评价的统计学方法，能解决各项研究之间因样本量、实验流程、统计方法等不同而导致研究结论不一致的矛盾，通过定量与定性两种分析手段，客观地辨析各项研究之间的差异性，从而使研究结论更加真实全面。

　　以中国知网、万方、WebofScience、SpringerLink、ERIC、ScienceDirect等数据库为文献来源，检索时间为2010年1月至2023年12月。中文文献的检索主题词为“混合现实”或“MR”，并含“学习成效”或“学习效果”或“学习成绩”或“教学效果”或“应用效果”或“训练”；外文文献的检索主题词为“MixedReality（混合现实）”或“MR”，并含“learningeffect（学习成效）”或“learningeffectiveness（学习效果）”或“effectoflearning（学习效果）”或“learningperformance（学习成绩）”或“learninggains（学习成绩）”或“teachingeffect（教学效果）”或“licationeffect（应用效果）”或“training（训练）”。汇总检索到的文献并导入EndNote软件进行初步筛选。

　　阅读全文，对初筛后的文献进行二次筛选，标准如下：①研究主题必须是MR对学习成效（主要指学习者的学业成绩，可以通过测验成绩、操作技能等级等方式体现）的影响；②研究方法必须是实验或准实验研究，其中，单组实验需包括前后测，双组实验需包括使用MR教学或学习的实验组，以及相应的对照组；③研究结论必须提供完整的、易于计算效应值的实验数据，主要包括样本量、平均值、标准差或者是统计检验后的t值、F值等。根据上述标准筛选后，最终纳入元分析的样本文献共计23篇（国内7篇，国外16篇）。

　　为了方便后期数据分析和计算效应值，对样本文献的各项特征值进行编码，包括作者、发表年份、学段、、教学方法、教学目标及实验结果。其中，按照学习者所处的学习阶段，将学段编码为：小学及爱游戏官网以下、中学、大学、成人/社会教育；按照性质，将相近合并，如将工业、土木工程、制造业合并为工程制造，最终将编码为：工程制造类、数理科学类、医学护理类、其他类；按照教学形态，将教学方法编码为：讲授法、探究发现法、任务驱动法；学习成果反映教学目标，按照大多数国家的资格框架，将教学目标编码为：知识、技能、能力；按照研究结论，将实验结果编码为：积极影响、无显著性差异。

　　编码过程由两位研究人员独立完成，若出现归类不一致的情况，由两位研究人员协商，最终确立统一结果，以保证文献特征值编码的一致性和有效性。

　　本研究将MR设为自变量，学习成效设为因变量，学段、、教学方法、教学目标设为调节变量，借助ReviewManager5.3软件进行数据分析。

　　本研究采用定性漏斗图法检验23个样本文献的发表偏移情况，若漏斗图对称，说明发表偏移不明显；若漏斗图不对称，则说明发表偏移明显。如图1所示，绝大多数样本向中线靠拢，对称分布且集中于漏斗图的中上方，说明纳入的样本之间发表偏移不明显，可靠性强、稳健性高。

　　本研究采用I2值衡量样本之间的异质性程度：当I2≤50%时，认为不存在异质性或异质性可以接受，需使用固定效应模型；当I2＞50%时，认为存在异质性，需使用随机效应模型消除异质性。23个有效样本的异质性检验I2＝87%，说明样本之间存在较大的异质性，因此选用随机效应模型，以保证研究结果科学合理。

　　雅各布·科恩（JacobCohen）[7]认为，当效应值为0.2左右时，影响较小；当效应值为0.5左右时，影响中等；当效应值为0.8左右时，影响较大；当效应值为1.0左右时，影响最为显著。经过检验，MR对学习成效综合影响的效应值为0.81（95%置信区间为0.5～1.12），Z＝5.13（p＜0.05），达到显著水平。这表明MR教学相较于传统教学来说，对学习成效具有明显的促进作用。

　　本研究分别按照学段、、教学方法、教学目标4类调节变量的编码进行亚组分析，深度剖析使用MR教学影响学习者学习成效的关键要素。

　　小学及以下、中学、大学、成人/社会教育的效应值均为正值，且都达到了统计显著水平（p＜0.05），说明MR对不同学段均具有显著的积极影响。具体来说，小学及以下（SMD＝1.21）＞大学（SMD＝0.88）＞成人/社会教育（SMD＝0.68）＞中学（SMD＝0.43）。说明MR对小学及以下的影响最为显著，对中学的影响相对较小，处于中等偏下的影响。从组间效应看，Chi2＝4.35，p＝0.230＞0.05，未达到显著水平。因此MR在不同学段之间对学习成效的影响不存在显著性差异，即MR对不同学段下学习者的学习成效都具有促进作用。

　　医学护理类的效应值最大（SMD＝1.20），且达到了统计显著水平（p＜0.05）,说明MR对医学护理类的影响最为显著，具有显著的积极影响。数理科学类的效应值次之（SMD＝0.87），且达到了统计显著水平（p＜0.05），说明MR对数理科学类具有中等偏上的积极影响。然而，工程制造类和其他类的效应值分别为0.05和0.24，且都没有达到统计显著水平（p＞0.05），说明MR对工程制造类和其他类的影响较小，不具有显著的积极影响。从组间效应看，Chi2＝14.94，p＝0.002＜0.05，达到显著水平。因此，MR在不同之间对学习成效的影响存在显著性差异，即MR对不同的作用效果并不一样。

　　讲授法、探究发现法及任务驱动法的效应值均为正值，且都达到了统计显著水平（p＜0.05），说明MR对不同教学方法均具有显著的积极影响。具体来说，讲授法（SMD＝1.25）＞探究发现法（SMD＝0.70）＞任务驱动法（SMD＝0.57）。说明MR对讲授法的影响最为显著，即MR结合讲授法能大幅度提高学习者的学习成效。从组间效应看，Chi2＝2.65，p＝0.270＞0.05，未达到显著水平。因此，MR在不同教学方法之间对学习成效的影响不存在显著性差异，即MR对不同教学方法下学习者的学习成效都具有促进作用。

　　知识、技能及能力的效应值均为正值，且都达到了统计显著水平（p＜0.05），说明MR对不同的教学目标均具有显著的积极影响。具体来说，知识（SMD＝0.91）＞技能（SMD＝0.88）＞能力（SMD＝0.63）。说明MR对知识和技能的影响较大，即MR在知识和技能方面对学习成效的影响均处于中等偏上的程度。从组间效应看，Chi2＝0.53，p＝0.770＞0.05，未达到显著水平。因此，MR在不同教学目标之间对学习成效的影响不存在显著性差异，即MR对不同教学目标下学习者的学习成效都具有促进作用。

　　本研究通过对23份中外文献的元分析，探究了混合现实（MR）对学习成效的影响，结果表明：MR对学习成效具有中等偏上的积极影响；MR对小学及以下阶段的影响最大，对中学阶段的影响最小；MR对医学护理类的影响最为显著；MR结合讲授法能大幅度提高学习成效；MR对知识类和技能类教学目标的学习成效会产生中等偏上的积极影响。

　　MR对学习成效的作用机制可能在于：MR通过营造更加真实、自然和动态的沉浸式学习环境，将抽象知识以3D虚拟的形式进行呈现，刺激学习者从“离身学习”转为“具身学习”，学习内容的“真实”反馈不仅增强了学习的趣味性，还提高了学习者的参与感，进而帮助学习者加深对知识的理解。现阶段，MR在与教育教学初步融合上的表现可圈可点，能为学习者提供“所见即所得”的感官体验，是对传统教学的有效补充。

　　MR对小学及以下阶段的学习成效影响最大，对中学阶段的学习成效影响最小。对于小学及以下阶段的学习者而言，MR可以营造便于感知理解的学习情境和呈现直观生动的知识形象，不仅能最大限度地满足该阶段学习者的主体地位，还能激发他们的求知欲，活跃其思维，让他们在“玩中学、学中乐”的教学活动中开阔学习视野，提高认知水平。中学阶段的学习者已经具备一定的自主学习能力，对知识的探索更倾向于深层次的思辨，且升学压力使他们更加重视学习，所以不太容易受学习爱游戏官网环境中其他因素的影响。

　　MR对不同学习成效的影响存在显著性差异，其中，MR对医学护理类的影响最大。其原因主要是MR应用于虚拟医学课堂，能生动逼真地展示教学内容、激发学习者的学习兴趣，学习者通过身临其境的观察、设身处地的操作，更容易理解和记忆所学内容，真正做到学以致用。MR对工程制造类的影响最小，其原因：一是纳入样本量太少，可能造成偏差；二是工程制造类对程序的实际记忆比抽象知识更多，而新兴技术的使用需要更高的认知负荷，学习者起初在MR环境下无法大量记忆知识或猜测下一步做什么，反而要比传统面对面的学习花费更长的时间。因此，在工程制造类中，MR并不能完全替代面对面的培训，还需要专业的培训人员。

　　MR结合讲授法对学习成效的影响最大，其次是探究发现法、任务驱动法。由此可见，在信息化时代，讲授法依然有着其他教学方法无可替代的优势。MR能将真实世界“搬进”课堂，师生在高度仿真的学习情境中亲身感知知识，结合教师富有经验的多维度讲解，学习者能更加全面地了解学习内容、提高知识保留度。“MR＋讲授法”做到了优势互补、扬长避短，使得课堂形象生动。另外，MR无论是结合探究发现法还是任务驱动法，都能在一定程度上提高学习者的学习成效。

　　MR对知识类和技能类教学目标的学习成效也产生了中等偏上的影响。教学目标的达成度直接关系着学习者学习效果的优劣。在MR课堂中，学习者、环境和资源等要素相互影响

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