AR应用于教育相对于传统教学有许多无可比拟的特点和优势，为教育教学提供了新的教学形式和内容。AR在现实世界上叠加一层计算机生成的数字信息，不仅可以将学习信息及时仿真呈现，更行之有效的是将学习者其置于真实环境中，对虚拟模型进行操纵，让学习者以一种自然的交互手段进行自主探索与获得认知。

AR教学应用理论依据

AR技术丰富的三维展示能力和卓越的视觉传达效果，能给学习者的大脑带来刺激，增强学习者对学习内容的体验与记忆，以达到更好的学习效果。同时其营造沉浸式环境的特点，能够是学习者产生心流体验，大大提升学习者的学习体验。

AR技术用创设情境、进行协作式学习与对话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认识工具。激发学生积极探索和研究兴趣，增强学生的创新意识。

1、视觉传达规律

根据心理学测定的结果，进入人类大脑的信息约有85%来自眼睛，10%来自耳朵，其余5%来自人的其他器官。AR技术主要依赖于视觉感知，接收到的信息再传到脑部进行分析，AR技术需遵循视觉传达的规律性，才能让其在教学之中有更好的发展。

视觉传达包括：“视觉符号”和“传达”两个基本概念。同时脑科学指出“大脑在视觉方面占用了一半的珍贵资源”，通过视觉刺激获得的知识是比较容易理解和记忆的。AR技术将课本的知识点做成可视化的符号展示在学习者眼前，生动有趣的内容赋予视觉冲击，直观的展示从而达到信息传达的目的。

当时事实与技能镶嵌在丰富的空间记忆中，脑理解与记忆最佳。AR丰富的三维展示能力和卓越的视觉传达，给学习者大脑带来刺激。

2、情境学习理论

情景学习是由美国加利福尼亚大学伯克利分校的让·莱夫教授和独立研究者爱丁纳·温格于1990年前后提出的一种学习方式。情景学习强调两条学习原理：第一，在知识实际应用的真实情境中呈现知识，把学与用结合起来，让学习者像专家、“师傅”一样进行思考和实践；第二，通过社会性互动和协作来进行学习。

AR利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境 , 与现实相融合营造一个沉浸式的教学环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中 ,实现学习者和环境直接进行自然交互，学习者的学和用在同一空间中进行。

3、心流理论

心流理论提出者心理学家米哈里·希斯赞特米哈伊将心流定义为一种将个人精神力完全投注在某种活动的感觉上；心流产生时同时会有高度的兴奋及充实感。AR应用于教学之中，以其创新的教学形式可以吸引学习者的学习兴趣，从而提升学习者的学习专注度与参与度。

同时，前面讲到AR技术创造一个沉浸式的教学环境，学习者通过兴趣与主动学习逐渐沉浸在学习中，加大了学习者产生心流体验，学习能力就越强，能够较好的提升学习体验、获得更好的学习效果。

4、最近发展区理论

维果斯基的“最近发展区理论”，认为学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平，指独立活动时所能达到的解决问题的水平；另一种是学生可能的发展水平，也就是通过教学所获得的潜力。两者之间的差异就是最近发展区。在新课程的背景下，“最近发展区”要求教师应依据教学内容并结合学生的实际水平，从学生现有认知水平出发，创设情境探究新的知识。

教师扮演着“促进者”和“帮助者”，指导、激励、帮助学生全面发展，AR在其过程中可以有效的辅助教师进行教学应用，AR技术的在现有知识水平内容基础上，进行知识拓展，把文字、图片、视频、3D内容等信息融汇其中，简单内容直观化、复杂内容形象化，有效帮助学生学习“跳一跳”就能够到的知识与技能。

AR教学研究

AR应用于教学之中有较多的优势存在，众多的教育学者也对AR教学应用做了许多的研究，证实AR应用于教学之中能够营造沉浸式的教学氛围，提升学生学习兴趣与参与度，提升知识的记忆效果，有效提高学生学习成绩。

1、北京师范大学蔡苏团队

北京师范大学蔡苏团队研发的基于AR的凸透镜成像实验通过实证探索了AR技术对八年级学生物理学习效果以及深层次认知方面的影响。

实验证明：通过AR技术提高活动参与感的这种方式对程序性知识的识记效果更好，实验结果表明AR 对成绩较落后的学生具有更大的影响。

2、Gazi university，Turkey，土耳其加兹大学，Sirakaya

研究组54名七年级学生，就读于一所公立学校的不同班级。科学技术课上学习了四个星期的太阳系相关学习内容。

研究结果表明：学生对AR教学应用有积极的态度，对AR的积极态度可以用AR使用所产生的兴趣和动机来解释。AR应用可以有效地用于不同的学生群体。

3、全国教育科学“十二五”规划210年度教育部青年课题“移动学习在中学科学课程学习中的应用模式研究”

实验对象： 普通标准化学校的60名同学，男生35人，女生25人，11-16岁之间；六年级21.8%，七年级28.3%，八年级49.9%，2名老师

实验内容：分为15组，每组4人，按照以往成绩搭配，男女混合。13个小组正常上课，2个小组放学后试验学习，时间持续2周

实验结论：学习者享受挑战游戏的过程，并在挑战中提升其知识和技能；AR移动科学课增强沉浸感；AR对于科学学习兴趣及效果产生实质性影响。

4、研究依托上海开放大学开放远程教育工程技术研究中心项目展开

研究对象：同一年级的不同班级同学

研究内容：《人体奥秘-人体器官》

研究方法：知识测试、问卷调查、访谈

研究结果：实验组成绩高于对照组，基于AR的体验式学习能够有效的提高学习者的成绩，且对学习者的参与度和学习兴趣有正向影响。

云幻科教AR教学优势

云幻科教AR教育资源库涵盖中小学物理、化学、生物、科学、地理内容，为教师提供前沿、创新、有效的教学辅助资料，为学生营造身临其境的沉浸式学习氛围。将高新技术和传统教学仪器融为一体，解决传统的实验技术与手段在实际教学过程存在一些难以克服的问题，比如有一些高危险、高成本、消耗大、理想型状态下的实验项目，也有一些不可或不可逆、大型综合等无法开展的实验，还有一些实验项目受时间、地点、人力、物力、财力等限制，致使实验教学无法全面有效的开展。

虚拟实验器材解决教师上课实验器材繁多、易碎问题，可演示错误实验，节约成本

解决场地受限问题，常规教室及实验室均可使用

虚拟实验内容可以避免实验危险，为学生直观展示实验内容

增加辅助线等，便于磁感线、力学、空气离子等现象的理解

AR技术在教育中的巨大优势让我们相信，未来AR将渗透到教育的每一个角落，为教育教学提供更实用的教学工具，对教育行业产生深远影响。

参考资料：

VR/AR教育应用案例及发展趋势-蔡苏、张涵

增强现实（AR）在中学生物学科中的教学资源开发研究-张思珍

AR移动科学游戏沉浸感特征及影响因素分析-杨文阳、胡卫平

基于增强现实的体验式学习活动设计研究-刘芳芳（华东师范大学）