AR應(yīng)用于教育相對于傳統(tǒng)教學(xué)有許多無可比擬的特點和優(yōu)勢，為教育教學(xué)提供了新的教學(xué)形式和內(nèi)容。AR在現(xiàn)實世界上疊加一層計算機生成的數(shù)字信息，不僅可以將學(xué)習(xí)信息及時仿真呈現(xiàn)，更行之有效的是將學(xué)習(xí)者其置于真實環(huán)境中，對虛擬模型進行操縱，讓學(xué)習(xí)者以一種自然的交互手段進行自主探索與獲得認知。

AR教學(xué)應(yīng)用理論依據(jù)

AR技術(shù)豐富的三維展示能力和卓越的視覺傳達效果，能給學(xué)習(xí)者的大腦帶來刺激，增強學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的體驗與記憶，以達到更好的學(xué)習(xí)效果。同時其營造沉浸式環(huán)境的特點，能夠是學(xué)習(xí)者產(chǎn)生心流體驗，大大提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗。

AR技術(shù)用創(chuàng)設(shè)情境、進行協(xié)作式學(xué)習(xí)與對話交流，即作為學(xué)生主動學(xué)習(xí)、協(xié)作式探索的認識工具。激發(fā)學(xué)生積極探索和研究興趣，增強學(xué)生的創(chuàng)新意識。

1、視覺傳達規(guī)律

根據(jù)心理學(xué)測定的結(jié)果，進入人類大腦的信息約有85%來自眼睛，10%來自耳朵，其余5%來自人的其他器官。AR技術(shù)主要依賴于視覺感知，接收到的信息再傳到腦部進行分析，AR技術(shù)需遵循視覺傳達的規(guī)律性，才能讓其在教學(xué)之中有更好的發(fā)展。

視覺傳達包括：“視覺符號”和“傳達”兩個基本概念。同時腦科學(xué)指出“大腦在視覺方面占用了一半的珍貴資源”，通過視覺刺激獲得的知識是比較容易理解和記憶的。AR技術(shù)將課本的知識點做成可視化的符號展示在學(xué)習(xí)者眼前，生動有趣的內(nèi)容賦予視覺沖擊，直觀的展示從而達到信息傳達的目的。

當(dāng)時事實與技能鑲嵌在豐富的空間記憶中，腦理解與記憶最佳。AR豐富的三維展示能力和卓越的視覺傳達，給學(xué)習(xí)者大腦帶來刺激。

2、情境學(xué)習(xí)理論

情景學(xué)習(xí)是由美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的讓·萊夫教授和獨立研究者愛丁納·溫格于1990年前后提出的一種學(xué)習(xí)方式。情景學(xué)習(xí)強調(diào)兩條學(xué)習(xí)原理：第一，在知識實際應(yīng)用的真實情境中呈現(xiàn)知識，把學(xué)與用結(jié)合起來，讓學(xué)習(xí)者像專家、“師傅”一樣進行思考和實踐；第二，通過社會性互動和協(xié)作來進行學(xué)習(xí)。

AR利用計算機生成一種逼真的視、聽、力、觸和動等感覺的虛擬環(huán)境 , 與現(xiàn)實相融合營造一個沉浸式的教學(xué)環(huán)境，通過各種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中 ,實現(xiàn)學(xué)習(xí)者和環(huán)境直接進行自然交互，學(xué)習(xí)者的學(xué)和用在同一空間中進行。

3、心流理論

心流理論提出者心理學(xué)家米哈里·希斯贊特米哈伊將心流定義為一種將個人精神力完全投注在某種活動的感覺上；心流產(chǎn)生時同時會有高度的興奮及充實感。AR應(yīng)用于教學(xué)之中，以其創(chuàng)新的教學(xué)形式可以吸引學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，從而提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)專注度與參與度。

同時，前面講到AR技術(shù)創(chuàng)造一個沉浸式的教學(xué)環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過興趣與主動學(xué)習(xí)逐漸沉浸在學(xué)習(xí)中，加大了學(xué)習(xí)者產(chǎn)生心流體驗，學(xué)習(xí)能力就越強，能夠較好的提升學(xué)習(xí)體驗、獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

4、最近發(fā)展區(qū)理論

維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)理論”，認為學(xué)生的發(fā)展有兩種水平：一種是學(xué)生的現(xiàn)有水平，指獨立活動時所能達到的解決問題的水平；另一種是學(xué)生可能的發(fā)展水平，也就是通過教學(xué)所獲得的潛力。兩者之間的差異就是最近發(fā)展區(qū)。在新課程的背景下，“最近發(fā)展區(qū)”要求教師應(yīng)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容并結(jié)合學(xué)生的實際水平，從學(xué)生現(xiàn)有認知水平出發(fā)，創(chuàng)設(shè)情境探究新的知識。

教師扮演著“促進者”和“幫助者”，指導(dǎo)、激勵、幫助學(xué)生全面發(fā)展，AR在其過程中可以有效的輔助教師進行教學(xué)應(yīng)用，AR技術(shù)的在現(xiàn)有知識水平內(nèi)容基礎(chǔ)上，進行知識拓展，把文字、圖片、視頻、3D內(nèi)容等信息融匯其中，簡單內(nèi)容直觀化、復(fù)雜內(nèi)容形象化，有效幫助學(xué)生學(xué)習(xí)“跳一跳”就能夠到的知識與技能。

AR教學(xué)研究

AR應(yīng)用于教學(xué)之中有較多的優(yōu)勢存在，眾多的教育學(xué)者也對AR教學(xué)應(yīng)用做了許多的研究，證實AR應(yīng)用于教學(xué)之中能夠營造沉浸式的教學(xué)氛圍，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與參與度，提升知識的記憶效果，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績。

1、北京師范大學(xué)蔡蘇團隊

北京師范大學(xué)蔡蘇團隊研發(fā)的基于AR的凸透鏡成像實驗通過實證探索了AR技術(shù)對八年級學(xué)生物理學(xué)習(xí)效果以及深層次認知方面的影響。

實驗證明：通過AR技術(shù)提高活動參與感的這種方式對程序性知識的識記效果更好，實驗結(jié)果表明AR 對成績較落后的學(xué)生具有更大的影響。

2、Gazi university，Turkey，土耳其加茲大學(xué)，Sirakaya

研究組54名七年級學(xué)生，就讀于一所公立學(xué)校的不同班級。科學(xué)技術(shù)課上學(xué)習(xí)了四個星期的太陽系相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。

研究結(jié)果表明：學(xué)生對AR教學(xué)應(yīng)用有積極的態(tài)度，對AR的積極態(tài)度可以用AR使用所產(chǎn)生的興趣和動機來解釋。AR應(yīng)用可以有效地用于不同的學(xué)生群體。

3、全國教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃210年度教育部青年課題“移動學(xué)習(xí)在中學(xué)科學(xué)課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用模式研究”

實驗對象： 普通標準化學(xué)校的60名同學(xué)，男生35人，女生25人，11-16歲之間；六年級21.8%，七年級28.3%，八年級49.9%，2名老師

實驗內(nèi)容：分為15組，每組4人，按照以往成績搭配，男女混合。13個小組正常上課，2個小組放學(xué)后試驗學(xué)習(xí)，時間持續(xù)2周

實驗結(jié)論：學(xué)習(xí)者享受挑戰(zhàn)游戲的過程，并在挑戰(zhàn)中提升其知識和技能；AR移動科學(xué)課增強沉浸感；AR對于科學(xué)學(xué)習(xí)興趣及效果產(chǎn)生實質(zhì)性影響。

4、研究依托上海開放大學(xué)開放遠程教育工程技術(shù)研究中心項目展開

研究對象：同一年級的不同班級同學(xué)

研究內(nèi)容：《人體奧秘-人體器官》

研究方法：知識測試、問卷調(diào)查、訪談

研究結(jié)果：實驗組成績高于對照組，基于AR的體驗式學(xué)習(xí)能夠有效的提高學(xué)習(xí)者的成績，且對學(xué)習(xí)者的參與度和學(xué)習(xí)興趣有正向影響。

云幻科教AR教學(xué)優(yōu)勢

云幻科教AR教育資源庫涵蓋中小學(xué)物理、化學(xué)、生物、科學(xué)、地理內(nèi)容，為教師提供前沿、創(chuàng)新、有效的教學(xué)輔助資料，為學(xué)生營造身臨其境的沉浸式學(xué)習(xí)氛圍。將高新技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)儀器融為一體，解決傳統(tǒng)的實驗技術(shù)與手段在實際教學(xué)過程存在一些難以克服的問題，比如有一些高危險、高成本、消耗大、理想型狀態(tài)下的實驗項目，也有一些不可或不可逆、大型綜合等無法開展的實驗，還有一些實驗項目受時間、地點、人力、物力、財力等限制，致使實驗教學(xué)無法全面有效的開展。

虛擬實驗器材解決教師上課實驗器材繁多、易碎問題，可演示錯誤實驗，節(jié)約成本

解決場地受限問題，常規(guī)教室及實驗室均可使用

虛擬實驗內(nèi)容可以避免實驗危險，為學(xué)生直觀展示實驗內(nèi)容

增加輔助線等，便于磁感線、力學(xué)、空氣離子等現(xiàn)象的理解

AR技術(shù)在教育中的巨大優(yōu)勢讓我們相信，未來AR將滲透到教育的每一個角落，為教育教學(xué)提供更實用的教學(xué)工具，對教育行業(yè)產(chǎn)生深遠影響。

參考資料：

VR/AR教育應(yīng)用案例及發(fā)展趨勢-蔡蘇、張涵

增強現(xiàn)實（AR）在中學(xué)生物學(xué)科中的教學(xué)資源開發(fā)研究-張思珍

AR移動科學(xué)游戲沉浸感特征及影響因素分析-楊文陽、胡衛(wèi)平

基于增強現(xiàn)實的體驗式學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究-劉芳芳（華東師范大學(xué)）