一文详解AR增强现实技术在教育领域的应用

AR对于教育行业的巨大意义

虽然AR技术并不是全新的，不过AR在教育领域的应用才刚开始。AR技术特别适合教育，因为它很好的匹配了情景教学和建构主义教育思想。AR教育是基于学习者的，AR技术可以让学习者自主探索各种有趣的学习材料，并且可以在做实验犯错的情况下也不会有任何严重后果。学习者通过AR技术进入一个和现实高度仿真的环境，可以动态的进行视觉和交互形式学习。有报告认为，AR让学习者可以瞬间从一个场景到另一个场景，这具有重大意义。因为是虚拟和现实交融在一起，AR技术让学习在正式和非正式之间快速切换，也可以在学习和教育中使用移动技术。

Harry Pence 认为，虽然像虚拟人生的这样虚拟世界在教育行业比较流行，AR更可能对于教育产生更为深远的影响。他说，虚拟现实创造了一个完全虚拟的世界，有可能让人不太舒服。AR则相反，人们可以很舒适的进行交互，因为AR把虚拟和现实世界中最好的一面合成在一起。

AR可以在教育行业有非常广泛的应用，比如培训、AR图书、AR游戏学习等。

AR培训

AR在培训过程中的应用可能是最简单的了。因为AR头显设备发展非常迅速，已经在医疗军事商业等方面都获得了广泛的应用。AR培训可以提供一个非常丰富立体的学习环境，创造一个完全没有风险的操作环境。

以医学为例，AR技术可以3D显示人体器官和骨骼，训练外科医生和医务工作者。VR和AR都可以应用在消化外科手术。先用CT或MRI扫描病人，然后利用仿真技术和3D建模技术，生成虚拟的人体，看起来是全透明的，外科医生可以用真实的外科手术工具在虚拟人体上进行手术训练，并且在手术训练过程中可以实时互动跟踪。

军队很早就在使用AR技术来进行训练。2009年，莎诺夫公司发明了一款头显设备，可以将真实世界和电脑生成的图像人物结合在一起。士兵们可以用他们的武器和计算机生成的虚拟士兵进行对战，一切都在真实的训练环境中。虚拟士兵会对真实士兵进行实时反馈，躲避或者反击。士兵们可以记录和重放训练过程。

发现式学习

Jerome Bruner 在1960年因为发现式学习概念的提出而获得很高荣誉。他写到独自去发现新知识可以让学生在解决问题的过程中快速有效的学习。在发现式学习中，AR技术可以增强学习体验，更加真实。举个例子用AR技术访问图书馆、博物馆、历史古迹，可以提供视频、音频、地图等多种信息。

在耶鲁大学、斯坦福大学、麻省理工学院和哈佛大学，AR (uTourX) 已经被用于给学生提供校园导游，关于校园各处的详细信息。在Youtube 上可以看到具体的视频。

AR图书

目前AR增强现实图书还比较新。AR图书外表看起来和传统图书差不多，不过当用摄像头扫描时，3D动画元素、视频、声音就会显示出来。有些AR图书包含互动元素，需要使用者下载软件安装才能阅读内嵌在书中的一些内容。

AR建模

AR还可以用于建模，让学习者直观的看到一个特定项目在不同环境下的样子。模型可以很快生成，操作，旋转。学生们可以收到即时的反馈，这样可以检查出设计中的瑕疵。

游戏化学习

用游戏作为学习工具并不是很新的想法。有很多教育类游戏已经在前期尝试了，像Carmen Sandiego 和Oregon Trail 。游戏化学习的理念在最近不断发扬光大，研究者也证明这是一个有效的学习理念。实践和研究已经证明在很多学习情景下，游戏是快速有效的学习方式。游戏可以让学习者参与进来，这是其他教学方式办不到的。随着游戏化学习的研究不断深入探索，更新的方式结合游戏和学习内容，游戏会在更高级的教育中流行起来。

随着科技的快速发展，AR能够在游戏化学习方面发挥更大的潜力。AR应用也非常容易生成，并且它是在现有世界上的直观展示。新三板AR第一股摩艾客打造的幼儿英语AR教材就是利用游戏化学习的理念，结合了AR技术，可以让孩子们生动形象的看见、听见英语单词，从而牢牢记住单词，产生学习兴趣。

西拉在2006年就开发了一个历史游戏来帮助学生学习美国革命历史。游戏发生在马萨诸塞州的列克星敦。游戏采用GPS数据触发玩家手中设备。不同的玩家分配不同的角色，在战场中作对垒的双方，和历史人物进行互动，这种体验可以让学生们很好的理解历史。西拉开发这款游戏是为了AR游戏在教育中的应用。 他认为，AR游戏可以教会学习者很多技能多角色思考、问题解决、信息管理、团队合作、灵活应变、公民参与、多远文化的融合等。

现在的大部分研究和讨论关注在那些是AR教育的未来趋势，AR如何应用于学习环境，AR到底可以提供那些功能，有哪些局限性。很少人去研究现在如何把AR和项目设计联系起来，AR如何整合进目前的学习教育方法中。密特尔就AR在学习方面的应用提供了一个实用的思考框架。他们的研究发现之一就是教师要考虑应用AR过程中带来的经费问题。管理要求表明给予老师足够的支持对于学习中应用AR是非常关键的。这篇文章只讨论了一部分问题，而这些问题在AR课程设计中都非常重要。

对于教学的启示

在教育领域，AR应用已经被整合进一些教学法中。不过还需要进一步的研究到底AR会给 教师和学生提供那些具体的益处。，AR比VR更容易应用到课堂中。很多人对VR教育会有担忧，但构建于现实世界的AR就没什么好担心的了。AR无缝的融合了虚拟数字世界和现实世界。AR的使用可以将学习体验从2D时代提升到3D时代，尤其是图像、地图和地球仪这类。AR对于那些在空间认知方面将2D概念转化为3D有困难的学生，尤其有用。一项AR功能，就是使用过程中的存在感和实体感。这可以帮助学生回想以前有亲身经历的体验，和之前学到的知识建立更深的联系。关于能否创造团队协作体验，还有很多争论。分歧在于AR的类型。必须做更深入的研究，去分析不同类型的AR会给团队协作带来哪些不同的后果。，如前所述，教师需要强大的支持才能将AR技术整合进课程设计和教学计划。AR在教育领域的应用会有一个非常陡峭令人兴奋的学习曲线。（安福双）