AR應用于教育相對于傳統教學(xué)有許多無(wú)可比擬的特點(diǎn)和優(yōu)勢，為教育教學(xué)提供了新的教學(xué)形式和內容。AR在現實(shí)世界上疊加一層計算機生成的數字信息，不僅可以將學(xué)習信息及時(shí)仿真呈現，更行之有效的是將學(xué)習者其置于真實(shí)環(huán)境中，對虛擬模型進(jìn)行操縱，讓學(xué)習者以一種自然的交互手段進(jìn)行自主探索與獲得認知。
AR教學(xué)應用理論依據
AR技術(shù)豐富的三維展示能力和卓越的視覺(jué)傳達效果，能給學(xué)習者的大腦帶來(lái)刺激，增強學(xué)習者對學(xué)習內容的體驗與記憶，以達到更好的學(xué)習效果。同時(shí)其營(yíng)造沉浸式環(huán)境的特點(diǎn)，能夠是學(xué)習者產(chǎn)生心流體驗，大大提升學(xué)習者的學(xué)習體驗。
AR技術(shù)用創(chuàng )設情境、進(jìn)行協(xié)作式學(xué)習與對話(huà)交流，即作為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習、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(jué)傳達規律
根據心理學(xué)測定的結果，進(jìn)入人類(lèi)大腦的信息約有85%來(lái)自眼睛，10%來(lái)自耳朵，其余5%來(lái)自人的其他器官。AR技術(shù)主要依賴(lài)于視覺(jué)感知，接收到的信息再傳到腦部進(jìn)行分析，AR技術(shù)需遵循視覺(jué)傳達的規律性，才能讓其在教學(xué)之中有更好的發(fā)展。
視覺(jué)傳達包括：“視覺(jué)符號”和“傳達”兩個(gè)基本概念。同時(shí)腦科學(xué)指出“大腦在視覺(jué)方面占用了一半的珍貴資源”，通過(guò)視覺(jué)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(diǎn)做成可視化的符號展示在學(xué)習者眼前，生動(dòng)有趣的內容賦予視覺(jué)沖擊，直觀(guān)的展示從而達到信息傳達的目的。
當時(shí)事實(shí)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(jué)傳達，給學(xué)習者大腦帶來(lái)刺激。
2、情境學(xué)習理論
情景學(xué)習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(ài)丁納·溫格于1990年前后提出的一種學(xué)習方式。情景學(xué)習強調兩條學(xué)習原理：第一，在知識實(shí)際應用的真實(shí)情境中呈現知識，把學(xué)與用結合起來(lái)，讓學(xué)習者像專(zhuān)家、“師傅”一樣進(jìn)行思考和實(shí)踐；第二，通過(guò)社會(huì )性互動(dòng)和協(xié)作來(lái)進(jìn)行學(xué)習。
AR利用計算機生成一種逼真的視、聽(tīng)、力、觸和動(dòng)等感覺(jué)的虛擬環(huán)境 , 與現實(shí)相融合營(yíng)造一個(gè)沉浸式的教學(xué)環(huán)境，通過(guò)各種傳感設備使用戶(hù)“沉浸”到該環(huán)境中 ,實(shí)現學(xué)習者和環(huán)境直接進(jìn)行自然交互，學(xué)習者的學(xué)和用在同一空間中進(jìn)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(gè)人精神力完全投注在某種活動(dòng)的感覺(jué)上；心流產(chǎn)生時(shí)同時(shí)會(huì )有高度的興奮及充實(shí)感。AR應用于教學(xué)之中，以其創(chuàng )新的教學(xué)形式可以吸引學(xué)習者的學(xué)習興趣，從而提升學(xué)習者的學(xué)習專(zhuān)注度與參與度。
同時(shí)，前面講到AR技術(shù)創(chuàng )造一個(gè)沉浸式的教學(xué)環(huán)境，學(xué)習者通過(guò)興趣與主動(dòng)學(xué)習逐漸沉浸在學(xué)習中，加大了學(xué)習者產(chǎn)生心流體驗，學(xué)習能力就越強，能夠較好的提升學(xué)習體驗、獲得更好的學(xué)習效果。
4、最近發(fā)展區理論
維果斯基的“最近發(fā)展區理論”，認為學(xué)生的發(fā)展有兩種水平：一種是學(xué)生的現有水平，指獨立活動(dòng)時(shí)所能達到的解決問(wèn)題的水平；另一種是學(xué)生可能的發(fā)展水平，也就是通過(guò)教學(xué)所獲得的潛力。兩者之間的差異就是最近發(fā)展區。在新課程的背景下，“最近發(fā)展區”要求教師應依據教學(xué)內容并結合學(xué)生的實(shí)際水平，從學(xué)生現有認知水平出發(fā)，創(chuàng )設情境探究新的知識。
教師扮演著(zhù)“促進(jìn)者”和“幫助者”，指導、激勵、幫助學(xué)生全面發(fā)展，AR在其過(guò)程中可以有效的輔助教師進(jìn)行教學(xué)應用，AR技術(shù)的在現有知識水平內容基礎上，進(jìn)行知識拓展，把文字、圖片、視頻、3D內容等信息融匯其中，簡(jiǎn)單內容直觀(guān)化、復雜內容形象化，有效幫助學(xué)生學(xué)習“跳一跳”就能夠到的知識與技能。
AR教學(xué)研究
AR應用于教學(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)應用做了許多的研究，證實(shí)AR應用于教學(xué)之中能夠營(yíng)造沉浸式的教學(xué)氛圍，提升學(xué)生學(xué)習興趣與參與度，提升知識的記憶效果，有效提高學(xué)生學(xué)習成績(jì)。
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A(yíng)R的凸透鏡成像實(shí)驗通過(guò)實(shí)證探索了AR技術(shù)對八年級學(xué)生物理學(xué)習效果以及深層次認知方面的影響。
實(shí)驗證明：通過(guò)AR技術(shù)提高活動(dòng)參與感的這種方式對程序性知識的識記效果更好，實(shí)驗結果表明AR 對成績(jì)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?？茖W(xué)技術(shù)課上學(xué)習了四個(gè)星期的太陽(yáng)系相關(guān)學(xué)習內容。
研究結果表明：學(xué)生對AR教學(xué)應用有積極的態(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(dòng)機來(lái)解釋。AR應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”規劃210年度教育部青年課題“移動(dòng)學(xué)習在中學(xué)科學(xué)課程學(xué)習中的應用模式研究”
實(shí)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(shí)驗內容：分為15組，每組4人，按照以往成績(jì)搭配，男女混合。13個(gè)小組正常上課，2個(gè)小組放學(xué)后試驗學(xué)習，時(shí)間持續2周
實(shí)驗結論：學(xué)習者享受挑戰游戲的過(guò)程，并在挑戰中提升其知識和技能；AR移動(dòng)科學(xué)課增強沉浸感；AR對于科學(xué)學(xué)習興趣及效果產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。
4、研究依托上海開(kāi)放大學(xué)開(kāi)放遠程教育工程技術(shù)研究中心項目展開(kāi)
研究對象：同一年級的不同班級同學(xué)
研究?jì)热荩骸度梭w奧秘-人體器官》
研究方法：知識測試、問(wèn)卷調查、訪(fǎng)談
研究結果：實(shí)驗組成績(jì)高于對照組，基于A(yíng)R的體驗式學(xué)習能夠有效的提高學(xué)習者的成績(jì)，且對學(xué)習者的參與度和學(xué)習興趣有正向影響。
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(yíng)造身臨其境的沉浸式學(xué)習氛圍。將高新技術(shù)和傳統教學(xué)儀器融為一體，解決傳統的實(shí)驗技術(shù)與手段在實(shí)際教學(xué)過(guò)程存在一些難以克服的問(wèn)題，比如有一些高危險、高成本、消耗大、理想型狀態(tài)下的實(shí)驗項目，也有一些不可或不可逆、大型綜合等無(wú)法開(kāi)展的實(shí)驗，還有一些實(shí)驗項目受時(shí)間、地點(diǎn)、人力、物力、財力等限制，致使實(shí)驗教學(xué)無(wú)法全面有效的開(kāi)展。
虛擬實(shí)驗器材解決教師上課實(shí)驗器材繁多、易碎問(wèn)題，可演示錯誤實(shí)驗，節約成本
解決場(chǎng)地受限問(wèn)題，常規教室及實(shí)驗室均可使用
虛擬實(shí)驗內容可以避免實(shí)驗危險，為學(xué)生直觀(guān)展示實(shí)驗內容
增加輔助線(xiàn)等，便于磁感線(xiàn)、力學(xué)、空氣離子等現象的理解
AR技術(shù)在教育中的巨大優(yōu)勢讓我們相信，未來(lái)AR將滲透到教育的每一個(gè)角落，為教育教學(xué)提供更實(shí)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教育應用案例及發(fā)展趨勢-蔡蘇、張涵
增強現實(shí)（AR）在中學(xué)生物學(xué)科中的教學(xué)資源開(kāi)發(fā)研究-張思珍
AR移動(dòng)科學(xué)游戲沉浸感特征及影響因素分析-楊文陽(yáng)、胡衛平
基于增強現實(shí)的體驗式學(xué)習活動(dòng)設計研究-劉芳芳（華東師范大學(xué)）