侯文军，唐力行

DPC：基于增强现实儿童绘本的多视角评估框架

侯文军1,2，唐力行1,2

(1. 北京邮电大学数字媒体与设计艺术学院，北京 100876；2. 北京邮电大学网络系统与网络文化北京市重点实验室，北京 100876)

增强现实(AR)技术作为沟通现实与虚拟场景的桥梁，能够激发使用者的想象力、空间感和创造力。现有AR儿童绘本在虚实结合方面不足、游戏形式和互动种类单一，缺少寓教于乐的AR儿童绘本游戏作为内容。首先试用和研究了59款移动AR游戏并分类。使用Delphi法选择了一些合适的游戏类型，并将其迁移到儿童绘本上。再让6~12岁儿童(=6)试玩并进行观察和访谈。同时，组织家长/老师(=7)与开发者(=5)形成焦点小组并针对绘本和应用进行讨论。最终，提取了开发者(developer)、家长/老师(parents/teachers)和孩子(children)对于AR儿童绘本不同的需求和对应指标，收获了对应3个维度的框架DPC (developer, parents/teachers, children)，且每个维度被细分。使用DPC框架对AR儿童绘本游戏进行了改进。

Delphi法；用户体验；评估框架；增强现实；儿童绘本

增强现实(augmented reality, AR)技术在实际场景中提供了虚拟视图对现实环境的数字增强，从而连接了真实和虚拟世界。随着神奇宝贝Go (Pokémon Go)在全球范围内的兴起，AR被证明为一种有效的游戏技术，并能改变人类的移动模式[1]。AR也被应用于艺术品展览、博物馆、植物种类鉴定和教育环境等[2-4]并被不断改进，取得了良好的效果。而随着移动技术不断普及，在如数学、地理、工图等科目中使用移动AR应用并不罕见[5]。

传统的教育游戏将教育价值和游戏乐趣相结合，但通常很难取得二者的平衡。而AR技术作为一种新的探索方式，旨在通过将教育和娱乐价值整合到AR体验中。AR技术在绘本方面的应用随着MagicBook的问世而变得流行。市面上的AR儿童绘本和配套应用通常以图画着色结合故事叙述为主，种类不够丰富。

本文针对59款移动AR游戏的试用和研究，对目前主流的AR游戏进行了分类。且考虑游戏是否适合儿童及是否适合绘本化2个方面，选择了其中的一些类别，再设计并迁移。

为了探索开发者、孩子和家长/老师3类不同视角需求上的差异，让孩子试玩绘本游戏并进行了访谈。同时对家长/老师和开发者之间形成了焦点小组，通过观察孩子玩并亲身体验的方式提出了讨论和建议。最终收获了3个维度的评定框架DPC (developer, parents/teachers, children)，并以此框架为指导对各类游戏提出了改进建议。

1 相关工作

1.1 教育中的移动增强现实

随着移动设备的不断普及，移动应用在教育领域有着越来越多的尝试。而AR所带来的不可替代的空间性、虚实结合性和创造性等特点，使得越来越多的教育相关的AR移动应用显现[6-9]。越来越多的研究鼓励将AR技术用于教育领域[10]。

相关研究表明，AR可以成为一个创新的教学工具，有助于更有效的教育活动，并支持各个教育领域的认知过程[11]。此外，与传统的基于纸质方法相比，AR可以支持自主学习并提高任务执行效率[12]。

在提升效率的同时，很多应用用于克服教育过程中遇到的障碍。如文献[13]通过增强对用户真实环境的视觉感知，采用新颖形式的内容和教育服务提供的技术增强学习，颇受残疾学习者的青睐。很多研究也被用于改善患有自闭症孩子的相关教育[14-15]。AR游戏也被认为对玩家改变行为的意图会产生积极影响，且比基本的手机游戏更具吸引力和乐趣[16]。

有形界面在计算中越来越受欢迎，反映了更强调物理身体和环境在互动中的作用[17-19]。随之而来的是关于有形接口特定特征的研究，如文献[20]探究了6个有关学习有形界面的观点分析框架，强调了对有形界面设计使用的材料的物理性学习的潜在影响。而目前很多所谓的移动AR游戏在虚实结合方面并不理想，导致其教育价值受到了严重影响。

1.2 增强现实儿童绘本

AR绘本最早的产品之一为MagicBook[21]，其是一本普通的书，无需任何额外技术即可阅读。但是，当通过手持显示器查看书页时，三维虚拟图像将叠加在上面。读者可以从任何角度查看这些AR场景，也可以飞入场景并体验其作为沉浸式VR世界。文献[22]报告了一种新型“混合现实书”的设计和开发，同时总结了在不同用户试验和原型演示期间收集的用户反馈。文献[23]提出The haunted book，其不需要标记，就可以实现真实和虚拟元素的无缝集成，以创建所需的氛围。可视化在计算机屏幕上完成，以避免繁琐的头戴式显示器。相机隐藏在台灯中，使观众沉浸更加轻松。

随着越来越多的AR绘本问世，质疑声也随之而来。由于上述的AR绘本缺乏交互性，每一次阅读带来的体验是相同且没有沉浸感的，这样对阅读者的创造力和想象力有很大的制约。DOW等[24]提出的facade演示了2种版本的体验：沉浸式AR和基于桌面计算实现的版本，并发现身临其境的AR可以增强存在感，从而确认普遍持有的期望。KAPADIA等[25]通过一系列的研究，提出了互动叙事创作框架，使用AR来克服以前的创作框架中存在的局限性，同时认为不良的互动会阻碍创造力。

2 研究方法

2.1 增强现实游戏分类与德尔菲法

本文有AR绘本和其他AR应用的设计和开发经验。同时也拥有游戏设计和开发的相关经验，其为本文研究提供了便利。

本文从开发者的角度思考了现有AR儿童绘本面临的问题并指出，目前的AR儿童绘本在虚实结合方面有所欠缺，并且由于游戏形式和互动种类单一，导致其使用过程中的教育价值、乐趣和沉浸感大打折扣。本文借助研究更多的AR游戏得到启发。首先根据59款AR游戏的试玩明确分类，接下来研究什么样的游戏适合迁移到绘本，什么样的游戏是适合儿童的等等。

因此，在对现有的AR游戏分类后，还需要通过一些方法选择适合儿童且适合迁移到绘本的AR游戏。Delphi法[26]是一种结构化的决策支持技术，其目的是在信息收集过程中，通过多位专家独立的反复主观判断，获取相对客观的信息、意见和见解。专家需回答两轮或多轮问卷，每轮结束后，协调人或变革推动者提供了上一轮专家预测的匿名摘要及为判断提供的理由。因此，本文鼓励专家根据其专家组其他成员的答复修改其之前的答案。在此过程中，答案的范围将减小，并向“正确”答案收敛。最后，在预定义的停止标准(例如，轮数，达成共识，结果的稳定性)之后停止该过程，并且最后一轮的平均或中值分数确定结果。

2.2 观察访谈和焦点小组

本文关注的不仅仅是AR绘本给开发者带来的困境，也希望收集用户的意见，比如老师和家长觉得是否有一定的教育价值，孩子是否觉得好玩等等。这种思路在很多其他的AR应用研究中也有体现，如文献[28]使用自然界的植物作为AR标记，邀请儿童试玩并进行观察访谈以及组织俱乐部顾问和小学教师组成焦点小组进行评估。

因此，在第一步完成后，需要完成以下阶段并收集定性数据：

对儿童的观察和访谈包括：①为儿童进行AR绘本简单地介绍和样例演示；②现场观测并记录；③儿童访谈(过程中遇到了哪些问题，觉得绘本怎么样，有什么样的意见或建议等)；④体验完成后的打分(对绘本每一个游戏的难度和乐趣打分)。对老师和家长包括：①AR儿童绘本的演示和体验；②观察孩子体验儿童绘本；③焦点小组讨论关于绘本的想法(教育价值、乐趣、觉得绘本怎么样、有什么意见或建议等)；④定性问卷打分(包括乐趣、教育价值等)。

3 增强现实游戏

3.1 增强现实游戏分类

本文试玩了59款游戏，且搜集的类型如图1所示。

图1 AR游戏截图

(1) AR+FPS。图1(a)和(b)属于第一人称射击游戏的AR版。游戏在真实世界出现怪物，用户点击屏幕来完成射击动作。此类游戏手机移动范围广，用户有时需要自身不断旋转来找到怪物。而游戏的玩法通常是击败怪物而后获得升级或者是对怪物的搜集。

(2) AR+TPS。图1(c)为第三人称射击游戏的AR版。与FPS同为射击游戏，不过视角上发生了变化，用户通过找到现实空间中的平面放置整个游戏场景。在游戏场景中控制自己的人物使用各种武器与其他NPC之间展开格斗。这类游戏需要用户移动手机并操纵角色在平面内移动和格斗。

(3) AR+LBS。图1(d)所示游戏类似于Pokémon GO，需要手机联网，打开GPS。用户在真实世界的地图上找到自己要去的地方，到达后进入AR场景完成战斗或是怪物搜集等。

(4) AR+解谜。图1(e)为解密类游戏的AR版，用户通过扫描现实场景中的平面放置游戏场景，并通过围绕平面移动手机查看模型，点击屏幕搜集到对应的解谜线索，完成整关解谜后进入下一关。

(5) AR+塔防。图1(f)为塔防游戏的AR版，用户通过扫描现实场景的平面放置游戏场景。游戏进行中会不断出现入侵者，用户需要通过点击屏幕来放置更多的防御塔或释放技能攻击入侵者，获胜条件是保护好自己的基地。

(6) AR+怪物养成。图1(g)所示游戏为宠物养成的AR版。用户可以在任意的真实场景召唤自己的宠物，通过点击屏幕喂食、换装、拍照、分享等。

(7) AR+模型。图1(h)为AR模式下独有的一种模型游戏。用户可以在超市中放置货架、家中放置家居、玩具等，模型比例为1∶1。用户可以观看对应模型是否适合场景，一些游戏可以通过点击模型来进行互动。

(8) AR+RPG。图1(i)所示游戏为角色扮演的AR版。角色扮演有很多种类似且存在差异的玩法。如图游戏用户通过扫描不同的卡片生成不同的怪物，战斗后发生不同的剧情。也有的角色扮演是通过扫描不同的图片来进行的。此类游戏都是扫描以后出现剧情、NPC等，用户通过点击屏幕查看剧情，与NPC对话或战斗。

(9) AR+拼装。图1(j)为拼装类游戏的AR版。在游戏中，用户扫描图书后在AR环境下出现乐高积木，用户可以通过虚拟环境下装配完成不同模型的组装。

(10) AR+竞速冒险。图1(k)为竞速冒险类游戏的AR版。在游戏中，用户在AR场景中控制自己的赛车在赛道行驶，并通过移动手机或点击屏幕更好地控制赛车。

(11) AR+百科。图1(l)为百科类游戏的AR版。在游戏中，用户在扫描图片后出现对应的虚拟模型。并通过点击屏幕与模型进行互动，获取语音、图像、文字等信息进行学习。此方法被用于天文、自然、地理、数学、美术、音乐等各个学科。

3.2 德尔菲法

本文根据Delphi法的流程，首先确定问题：“上述11类游戏，哪6类是最适合儿童且最适合迁移到绘本？”小组成员(=5)根据自己的经验和见解确定游戏是否适合迁移到绘本。根据以往的经验，本文认为单个绘本承载的游戏数在6个左右，因此，选择6类具有代表性的游戏以支持接下来的实验。

由于问题总体类别数量不多，且针对的问题比较集中，其内部成员均有AR绘本的相关经历，通过两轮线上的匿名问卷的形式收集了具有一致性的结果。

本文小组成员在每一轮中被要求对自己选择的6类游戏进行适合儿童(child-friendly score, CS)和适合迁移到绘本(migration score, MS)的程度进行打分(分数为0–9)，即

式(1)考虑了小组成员对两项指标的个人优先级。由于两项评分的最高总分可能为18分(即9+9)，本文将总分除以18，综合指数(composite index, CI)将介于0和1之间。

第一轮的结果见表1，本文统计了选择率、适合儿童的分数、适合绘本的分数及综合指数。

表1 Delphi法第一轮问卷统计结果

本文将那些至少有一个人选择的游戏类型作为选择项，并且将第一轮问卷的结果作为参考项发放给小组成员。经过第二轮的选择，最终得出了6类游戏分别为解谜、模型、拼装、RPG、百科和塔防(表2)。

表2 Delphi法第二轮问卷统计结果

4 增强现实绘本设计和游戏开发

4.1 设计流程

在AR儿童绘本设计过程中，其整体流程步骤如下：

(1) 概念设计。选定绘本中故事发生的背景并提取知识点，此过程需要设计师考虑选定的背景是否适合儿童、是否适合用绘本展现及是否能够较好的串联本文可能的游戏类型。

(2) 故事创作。在选定的背景下进行人物设计和故事内容创作，此过程需要设计师创作适合儿童的人物和情节，考虑故事情节是否利于穿插本文可能的游戏类型。

(3) 绘本设计。由设计师根据上述流程得出的概念、故事和人物，经过分镜、草图及上色等过程创作出绘本的实体端(图2)。绘本中的某些页面是软件端的扫描入口，即识别图，这些页面需要考虑识别率，如识别率过低，需要加入一些元素或者重新设计该页面。

(4) 游戏设计与开发。根据之前得出的游戏类型，结合本文的故事概念和情节，创作出不同类型的AR绘本游戏(图3)。每个游戏将结合情节讨论和设计具体玩法，准备相应的识别图、模型、声音、视频等素材，设计UI界面和交互逻辑，最终完成开发。

图2 AR绘本实物端设计

图3 AR绘本游戏识别图

4.2 AR绘本游戏开发

游戏是在Unity 5.6.0f3中开发的，使用Vuforia 5.7.5的unity包为游戏提供了AR开发环境。这款游戏是为具有AR处理能力的安卓和IOS设备设计的。在用户研究中，为测试者提供了三星Galaxy Tab S2 SM-T810，用于满足软件包的硬件要求，以获得足够平滑的AR体验。

本文软件的识别图是某一页绘本的整页或者某个局部。所有的识别图页面通过Vuforia的目标管理器导入本文的工程中。在Vuforia的目标质量等级中，所有识别图页面均在3颗星以上，因此均有比较好的识别率。

本文使用搭载AR应用的设备扫描这些识别图会触发对应的交互事件：

(1) 解谜。图4(a)为用户扫描绘本后，屏幕上出现线索按钮。用户需要依靠观察力识别这些按钮，点击后触发交互事件，完成解谜。

(2) 模型。图4(b)用户扫描绘本后，屏幕上出现未着色的飞机模型。用户根据绘本和屏幕上的多重提醒对模型进行着色。系统会根据实时的着色情况改变模型对应位置的颜色。

(3) 拼装。图4(c)为用户扫描绘本后，屏幕上出现对应的火箭模型线框，空间中出现散落的模型碎片。用户需要根据提示，移动设备在空间中找到模型碎片。当所有碎片拼合完成后，屏幕上出现复原的火箭模型，点击发射按钮可以发射火箭。

(4) RPG。图4(d)为用户通过提示扫描绘本来了解接下来的剧情。此页在右下角通过AR画中画的形式播放对应的剧情视频，帮助用户了解剧情的发展。

(5) 百科。图4(e)为用户扫描绘本后，屏幕上出现对应的太阳系模型组。用户可以旋转和放大模型，点击其中的星球可以查看对应的文字和语音讲解。

(6) 塔防。图4(f)为用户扫描绘本后，屏幕上出现要守护的模型和入侵的怪物。用户通过点击发射子弹来防御，在防御塔血量清零之前杀死所有怪物即胜利。

图4 AR绘本游戏效果图

5 针对儿童的用户研究

5.1 实验前准备

为了研究孩子、家长和教师对绘本的看法，本文开发了上述的软件，并邀请了6名儿童(编号FS-A1至FS-A6)在家长和教师的陪伴下试玩绘本。实验前，需与孩子的父母沟通关于实验的相关事宜并签署知情同意书，包括同意和孩子简单的交谈、拍照等等。测试于2018年10月在中国北京的一个舞蹈培训机构进行。在孩子上课前组织其进行试玩。

参加测试的有3名男孩和3名女孩，年龄在5~8岁，属于本文绘本的目标群体，且均没有AR游戏的体验经历。组织者包括1名老师和4名有相关学术和测试经验的研究生。其中，4名研究生在孩子体验过程中充当观察者和记录者。

试玩开始前，用5 min左右的时间为孩子呈现AR绘本游戏的概念。之后孩子们收到《飞天的梦》应用程序的Android平板电脑，并开始阅读绘本和体验AR游戏。

5.2 试玩《飞天的梦》

先交给孩子1个绘本和1台平板电脑，且不限制他们的阅读方式，只是让其尽可能多地体验绘本游戏。当孩子认为自己体验完毕后，如果还未能体验到的游戏，将会引导他去体验。

每个孩子均有研究人员陪同，观察孩子的行为并记录。记录内容不仅包括孩子玩游戏时的行为和时长等信息，还包括孩子如何使用绘本等。

试玩结束后，可与孩子进行简单地讨论，包括回答设计中遇到的问题，以及提出自己的想法。

5.3 研究结果

对孩子的访谈结果表明，绘本的AR化是非常不错的体验，并觉得一些游戏是有趣的，同时对于一些游戏的玩法感到困惑。这与观察结果一致：所有孩子花在AR游戏的时间远大于阅读绘本本身。当一些孩子扫描出一些游戏时，不知道该怎么玩。当孩子们弄清楚游戏的具体玩法时，愿意至少玩一遍游戏至通关。对于一些游戏他们愿意反复试玩。下面是一些孩子的评论：

“一些游戏很好玩，比如说找火箭(拼装)。” (FS-A2)；

“第一页开始不知道怎么玩(解谜)，打怪物那个有点难。” (FS-A3)；

“可以画画、找火箭、看视频、打怪，很有意思。” (FS-A5)。

本文记录了每一位孩子对于每一款游戏在没有研究人员的提示下的体验率(扫描出游戏并理解玩法)、完成率(成功完成游戏任务)、体验时长，在体验完成以后也邀请孩子们对每款游戏难度和整体印象进行评分(0~9)并取平均分(表3)。

表3 每类游戏对应的5项指标

观察发现，部分孩子是从第一页翻至最后一页去体验游戏的，而部分孩子是随意翻看的。前者(C1：FS-A1，FS-A4，FS-A6)对于每一个游戏在不需要提示的情况下体验率会更高，且更能注意到绘本页上的扫描提示及扫描后来自软件的提示；后者(C2：FS-A2，FS-A3，FS-A5)对于无论是体验率还是体验的总体时长均略低，其更在意自己喜欢的游戏，对于这些游戏完成率更高，愿意反复试玩，体验时长更高(图5)，甚至提出增加游戏难度。部分孩子的评论如下：

图5 C1和C2两类儿童在各种游戏中的体验时长(s)

“我看到书上有这个图案，其代表我可以扫描。” (FS-A1)；

“我觉得找火箭那个还可以再难一点，打怪那个有点难，不过很好玩。” (FS-A3)；

“画画那个我一开始不知道做什么，听到声音以后才知道。” (FS-A6)。

6 针对家长/教师的焦点小组

6.1 参与者和流程

为了更好地从教育者和监护人的角度获取对AR绘本的认知，需组织家长和教师陪同且观察孩子体验游戏，在之后组织了一个焦点小组讨论。

参与者包括6名孩子的家长(编号FS-P1至FS-P6)以及培训机构的1名教师(编号FS-T1)，3名男性和4名女性。会议由3名研究人员组织，讨论进行了30 min左右。

讨论前需让家长和教师结合刚观察的经历体验绘本，可不做任何要求，自由体验。然后针对以下主题展开焦点小组讨论：①对AR绘本的第一印象；②使用AR绘本最关注的方面；③在使用过程中具有吸引力的地方；④在使用过程中担忧的地方；⑤对AR绘本的建议和意见。

6.2 焦点小组结果

总体而言，AR绘本被认为是吸引人的。家长们最关注的是其教育价值，其次孩子是否觉得好玩，也有部分家长关注绘本是否能带给孩子持续的关注：

“平时给孩子买一些教育类的游戏，这种绘本的形式让我眼前一亮。” (FS-P1)；

“除了教育性，游戏也要有趣的，我觉得里面有些游戏是不错的。” (FS-P2)；

“家里有很多传统绘本孩子看一遍就扔了，里面的一些游戏可以让他反复使用。” (FS-P5)。

家长们对提升孩子对于艺术、天文等方面知识的游戏非常感兴趣，也担心孩子沉迷于游戏。教师肯定了其中部分游戏的教育价值，但家长们也对部发游戏的教育价值提出了质疑：

“像涂涂乐和天文模型这样的游戏我认为是很有教育价值的。” (FS-P2)；

“拼模型和塔防是很吸引孩子的，不过需要考虑他们是不是会沉迷。” (FS-P3)；

“像涂涂乐、拼装火箭还有太阳系这类的游戏是很有教育价值的，但我担心其他的游戏教育价值不够。” (FS-T)。

关于AR绘本的构想，部分家长认为其中一些游戏可用到更多的科目，家长期待教育性和乐趣充分结合的游戏，同时还发现一些游戏有孩子和家长一起玩的可能性：

“太阳系这样的游戏是很有教育价值的，也适合教孩子认识各种动物、植物。” (FS-P1)；

“我们关注的更多是教育，孩子只管好不好玩，所以这里面取得平衡很重要。” (FS-P4)；

“涂涂乐这样的游戏，我觉得家长和孩子一起玩可能会更有趣，教孩子涂的过程也是陪伴的过程。” (FS-P6)。

最后邀请家长/教师对各游戏的教育价值和整体印象进行评分(0~9)并取平均分(表4)。

表4 家长/教师评分表

7 讨论与总结

7.1 增强现实儿童绘本

本文为了改进现有AR儿童绘本的不足，提升AR绘本游戏的体验，分别从开发者、儿童和家长/教师等多个视角获得了反馈。

作为开发者，本文使用了将AR游戏分类并迁移至绘本的方法。迁移过程中，关注的是游戏是否适合儿童以及游戏是否适合绘本化，并以这两点为判定依据，使用Delphi法选出了需要的游戏。

孩子在体验的过程中，有部分孩子是从头到尾阅读绘本，也有部分孩子更专注于感兴趣的部分。对于所有孩子来说，游戏部分的吸引远远超过绘本，并且均更愿意在好玩程度高的游戏上花更多的时间。除此之外，部分孩子对于游戏的难度认为，有些游戏难度可以提升，而有些则比较难。

在焦点小组中，可发现家长/教师更关注的是绘本游戏的教育价值。对于系统整体的教育性是肯定的。同时也关注孩子的体验，希望游戏能够寓教于乐，能使孩子有充分的体验时间，但不沉迷其中。也提出其中一些游戏的教育性不足，以及一些游戏是可以迁移至其他学科的。

总体而言，本文开发者关注游戏是否适合儿童以及游戏是否适合绘本化，二者综合形成评分的主要依据。孩子对于游戏的评分依据主要是吸引程度，其次是难度。此外，还搜集了体验率、完成率、体验时长作为改进时的参考数据。而影响家长评分的主要因素是教育价值，其次是孩子的体验。

7.2 多视角评分框架DPC

本文将各个视角的综合评分归一化后制成表5，并以DPC框架为基础对游戏未来的改进提出了指导性的建议。

表5 多视角评分表——DPC 框架

百科类和拼装类的游戏综合评分高，是非常受欢迎的游戏类型。将会继续保持此类游戏的基本玩法，并跟据建议尝试更多的科目。

解谜类游戏由于是第一次尝试，故设计得比较简单。从反馈来看，难度过于简单(体验时间短)且缺乏引导，对于家长来说教育价值不够。下一步工作将完善新手引导机制，加入更多样的解谜方式，同时在谜题中加入教育元素(如数字谜题)。

塔防类游戏最需要改进的是如何提升教育价值。这意味着需要加入一些教育元素在里面(如将发射炮弹由直线调整为抛物线，且需要蓄力)。也可以在游戏场景以及背景知识中加入教育元素。

模型游戏(涂涂乐)总体上是令人满意的。后续将根据建议调整一些细节，如完善新手的引导，增加更多的互动元素等。

RPG类游戏对于孩子的吸引力不够。根据观察发现，视频对于孩子是有吸引力的(体验率高，体验时间短)，但需要在视频播放之后加入更多的互动提升体验的多样性。而事实上，RPG类游戏本身就有很多展现形式值得尝试(如与NPC模型战斗)。

8 结束语

本文通过AR游戏的分类和Delphi法找出了6款AR游戏并迁移至绘本。通过孩子的体验和与家长/教师的焦点小组，收集了很多数据和建议，并提出了AR绘本游戏的多视角评分框架。并以此为基础，验证了通过Delphi法选出的游戏基本符合多视角的要求。

同时，对不同游戏提出了各自的改进建议。如图6所示，首先参照DPC框架得出需要改进的大方向，再根据讨论结果和评分进行具体的改进设计。如在DPC框架中孩子整体评分低，将回溯到表3中的体验率、完成率、平均体验时长、难度平均分等数据，并根据孩子们的反馈和建议改进游戏。

图6 DPC框架系统示意图

本文研究的整体流程以及最后提出的DPC框架是对现有AR绘本游戏新的探索，为了解决现有AR绘本缺乏交互性及阅读沉浸感等问题。从研究结果看，本文提出的6款游戏整体评分良好，同时得到了进一步的改进方向。从可迁移性方面，这样的流程和框架可以被用于更多解决方案的研究之中。

未来的工作主要是继续完善流程和探究框架，与更先进的技术相结合，探究三类使用群体存在的内在联系、如何协调三者的关系，以及探究AR绘本游戏更多的应用场景和玩法。

[1] COLLEY A, THEBAULT-SPIEKER J, LIN A Y, et al. The geography of Pokémon GO: beneficial and problematic effects on places and movement[C]//In Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI’17). New York: ACM Press, 2017: 1179-1192.

[2] PUCIHAR KČ, KLJUN M, COULTON P. Playing with the artworks: engaging with art through an augmented reality game[C]//In Proceedings of the 2016 CHI Conference Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (CHI EA’16). New York: ACM Press, 2016: 1842-1848.

[3] ALAKÄRPPÄ I, JAAKKOLA E, VÄYRYNEN J, et al. Using nature elements in mobile AR for education with children[C]//In Proceedings of the 19th International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services (Mobile HCI’17). New York: ACM Press, 2017: 13, 41.

[4] KAMARAINEN A M, METCALF S, GROTZER T, et al. EcoMOBILE: integrating augmented reality and probeware with environmental education field trips[J]. Computers & Education, 2013, 68: 545-556.

[5] ABLES A. Augmented and virtual reality: discovering their uses in natural science classrooms and beyond[C]//In Proceedings of the 2017 ACM Annual Conference on SIGUCCS (SIGUCCS’17). New York: ACM Press, 2017: 61-65.

[6] ERIC CESAR E V, JAYZON F T, NICKO R C, et al. MAGIS: mobile augmented-reality games for instructional support[C]//In Proceedings of the 3rd Asia-Europe Symposium on Simulation & Serious Gaming (VRCAI’16). New York: ACM Press, 2016: 191-194.

[7] ANMOL S, PRADEEP Y. Design of multimodal instructional tutoring agents using augmented reality and smart learning objects[C]//In Proceedings of the 18th ACM International Conference on Multimodal Interaction (ICMI’16). New York: ACM Press, 2016: 421-422.

[8] SCHWELLING E, YOO K. Automatic 3D modeling of artwork and visualizing audio in an augmented reality environment[C]//In Proceedings of the 24th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST’18). New York: ACM Press, 2018: 2, 72.

[9] ANMOL S. Enriching student learning experience using augmented reality and smart learning objects[C]//In Proceedings of the 18th ACM International Conference on Multimodal Interaction (ICMI’16). New York: ACM Press, 2016: 572-576.

[10] WICHROWSKI M. Teaching augmented reality in practice: tools, workshops and students’ projects[C]//In Proceedings of the International Conference on Multimedia, Interaction, Design and Innovation (MIDI’13). New York: ACM Press, 2013: 10.

[11] TOMÁŠ J, VLADIMÍR R, RADKA W. Specifics of visual perception of the augmented reality in the context of education[EB/OL]. [2019-11-15]. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.12.432.

[12] LIN C Y, CHAI H C, WANG J Y, et al. Augmented reality in educational activities for children with disabilities[EB/OL]. [2019-11-15]. http://xueshu. baidu. com/usercenter/paper/show?paperid=43d324806c2ad3757bdb905bcd884c98&site=xueshu_se.

[13] ARVANITIS T N, ARGEROULA P, Knight J F, et al. Human factors and qualitative pedagogical evaluation of a mobile augmented reality system for science education used by learners with physical disabilities[J]. Personal Ubiquitous Computing, 2009, 13: 243-250.

[14] ZHEN B. Augmenting imagination for children with autism[C]//In Proceedings of the 11th International Conference on Interaction Design and Children (IDC’12). New York: ACM Press, 327-330.

[15] ZHEN B, BLACKWELL A F, COULOURIS G. Can we augment reality with "mental images" to elicit pretend play?: a usability study[C]//In CHI’13 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (CHI EA’13). New York: ACM Press, 2013: 1-6.

[16] CARMEN J M, FURIÓ D, ALEM L, et al. ARGreenet and basic-greenet: two mobile games for learning how to recycle[C]//In Proceedings of the 19th International Conference on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision (WSCG’2011).Central Europe: Computer Graphics, 2011: 25-32.

[17] DOURISH P. Where the action is: the foundations of embodied interaction[J]. Leonardo, 2003, 36(5): 412-413.

[18] HORNECKER E, BUUR J. Getting a grip on tangible interaction: a framework on physical space and social interaction[C]//CHI’06: Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems. New York: ACM Press, 437-446.

[19] KLEMMER S R, HARTMANN B, TAKAYAMA L. How bodies matter: five themes for interaction design[C]//Proceedings of the 6th Conference on Designing Interactive Systems. New York: ACM Press, 2006: 140-149.

[20] MARSHALL P. Do tangible interfaces enhance learning?[C]//In Proceedings of the 1st International Conference on Tangible and Embedded Interaction (TEI’07). New York: ACM Press, 2007: 163-170.

[21] MARK B, KATO H, POUPYREV I. MagicBook: transitioning between reality and virtuality[C]//In CHI’01 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (CHI EA’01). New York: ACM Press, 2001: 25-26.

[22] RAPHAËL G, DÜNSER A, MARK B. Edutainment with a mixed reality book: a visually augmented illustrative childrens’ book[C]//In Proceedings of the 2008 International Conference on Advances in Computer Entertainment Technology (ACE’08). New York: ACM Press, 2008: 292-295.

[23] SCHERRER C, PILET J, PASCAL F, et al. The haunted book[C]//In Proceedings of the 7th IEEE/ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR’08). New York: IEEE Computer Society, 2008: 163-164.

[24] DOW S, MEHTA M, MACINTYRE B, et al. AR façade: an augmented reality interactve drama[C]//In Proceedings of the 2007 ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST’07). New York: ACM Press, 2007: 215-216.

[25] KAPADIA M, SINGH S, REINMAN G, et al. A behavior-authoring framework for multiactor simulations[J]. IEEE Computer Graphics and Applications, 2011, 31(6): 45-55.

[26] ADLER M, AND ZIGLIO E. Gazing into the oracle: the delphi method and its application to social policy and public health[M]. The British Journal of Social Work, London: Jessica Kingsley Publishers, 1996: 599-604.

DPC: multi-perspective evaluation framework based on augmented reality children’s picture books

HOU Wen-jun1,2, TANG Li-xing1,2

(1. School of Digital Media and Design Arts, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China; 2.Beijing Key Laboratory of Network Systems and Network Culture, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)

Augmented reality (AR) technology, as a bridge between reality and virtual scene, can stimulate users’ imagination, sense of space and creativity. In view of the problems with the existing AR children’s picture books such as inadequate integration of virtual and reality, and homogeneity in the form of games and type of interaction, this study intends to create AR children’s picture book games capable of teaching through lively activities. Firstly, 59 mobile augmented reality applications were studied and classified. The method of Delphi was used to select some suitable game types which were then transferred to children’s picture books. Next, children aged 6 to 12 (=6) were asked to try out our applications. At the same time, we observed what they did and interviewed them. A focus group made up of parents/teachers (=7) and our developers (=5) discussed the picture books and applications. Finally, the needs and corresponding indicators for AR children’s picture books were extracted from developers, parents/teachers and children. The framework DPC (developer, parents/teachers, children) on the three dimensions was obtained, each of which was further segmented. We adopted the framework DPC to improve our AR children’s picture book games.

Delphi method; user experience; evaluation framework; augmented reality; children’s picture book

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2020020178

A

2095-302X(2020)02-0178-09

2019-11-15；

2019-12-04

北京市科学技术委员会科普专项经费

侯文军(1964-)，女，山西太原人，教授，博士，博士生导师。主要研究方向为人机交互、增强现实等。E-mail：hwj1505@bupt.edu.cn