原标题：AR在美国中小学教学应用现状及对我国的启示

　　作者简介：杨晓娟，毕华林，徐素花，山东师范大学教育学部，山东 济南 250014

　　内容提要：增强现实(AR)这一概念最早是由波音公司的研究员Tom Caudell在1990年提出的，作为虚拟现实研究的分支之一，它可以融合虚拟世界和现实世界的经验，为技术“桥接”教与学提供了新的途径。本文在介绍美国中小学应用AR的基础上，分析了其在具体学科教学中的应用现状，并结合国内现状提出了可能的应用领域和路径。

　　关 键 词：AR 美国中小学教学应用 沉浸学习 移动学习 启示

　　技术一直在改变我们与世界互动的方式。近年来，增强现实(Augmented Reality，简称AR)凭借其强大的功能成为一个特别有吸引力的教育工具。它常用于连接虚拟和现实世界经验，“桥接”教与学，赋予教学过程一个全新的互动交流方式，增强现实(AR)的教育应用和产品开发有许多潜在的、无法估量的价值。

　　一、美国中小学教学为什么要运用增强现实(AR)这一手段来开展教学

　　在教育应用领域，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)可以创造虚拟化教学环境，使得教学活动越来越脱离时空的限制，如虚拟教师、虚拟课堂、虚拟校园、虚拟图书馆等。而增强现实技术(AR)是在虚拟现实技术基础上的延伸技术，它集显示、交互、传感、计算机图形与多媒体技术于一体，是一种典型的交叉学科的技术。增强现实技术具有虚实结合、实时交互和三维立体的特征，能够为学习者提供虚拟的学习环境，能为教育者的教学实施创造高信息量的教学环境和多样化的教学手段，增强现实技术的交互式特征，能够形成新型的教与学的平台，便于学习者知识的建构和教育者知识的传授。在教育领域中，增强现实技术对于促进教育发展，发展学生兴趣具有明显优势，在教学情景创设、学习模式创新、互动课件设计、拓展学习空间、开展课外活动等方面具有广泛的应用前景。增强现实技术在教学上的应用，拓宽了教育技术应用研究的渠道，丰富了技术支持的教育应用的内涵，使研究更加具体化，更有针对性。增强现实技术的特征符合美国主流相关教育理念，如皮亚杰的“将实验室搬到课堂中去”，建构主义的“学习是一种真实情景的体验”。同时，虚拟现实技术又可助力美国学校课程标准的实施。加利福尼亚州的《加利福尼亚州公立学校课程标准(K-12)》在全美颇具代表性，它提出对于学生能力的培养和教师应该具备的素质，在教学中运用增强现实技术可以提供的巨大的外在助力，并由此增强学生学习的内、外动机的转化。例如，将抽象的材料直观地呈现出来，可以培养学生的逻辑思维能力；教师可以即时地与学生进行交流，并为学生提供合适的学习环境。所以，在美国中小学阶段运用增强现实这一手段来开展教学。

　　二、什么是增强现实？其在教学中的具体内容有哪些

　　增强现实(AR)是虚拟现实的分支之一，涉及计算机图像学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多种领域，其应用目标是对现实世界的扩充和延伸。“增强现实”这一概念最早是由波音公司的研究员Tom Caudell在1990年提出。

　　在教学中，增强现实技术能够实现课程的数字化学习，可以将课程学习内容转化为学习者的学习资源，实现资源共享；能够提供界面友好、形象直观、虚实结合的学习环境；有利于激发学习者的学习兴趣并进行写作式对话。置身其中，学生可以从思维、情感和行为三个方面参与学习活动。

　　增强现实和学科教学的结合具体表现为：

　　数学教学：数学学科内容的特征之一数形结合，而增强现实技术以展示立体三维图形见长，两者碰撞产生丰富的应用案例。例如，在函数的学习中，学生可以借助增强现实技术多角度观察即时生成的函数图像。

　　物理与化学、生物教学：由于学科特征强调实验过程和对基本概念原理的精准认知。同时，通过增强现实技术配合现有的实验室，还可以摆脱一些昂贵的实验仪器的限制。例如，弗吉尼亚的研究人员利用增强现实技术模拟力学领域的物理实验，学生可以在一个三维的虚拟世界中创建自己的实验室并进行研究。路易斯安娜的学者将增强现实技术在电磁学、力学和工程中的应用进行了对比，结果显示，增强现实技术能有效促进学生的学习质量。

　　地理教学：地理教学可以分为辅助课堂教学和辅助野外教学。不仅可以扫描图片或标识码来显示三维的实物模型，使得知识可视化呈现，还可以根据学习者提供的线索，帮助其进行线路的查询，提供指导信息，收集相关野外数据。

　　语言教学：词汇的学习向来是语言学习的难关，增强现实技术可以通过扫描实物反馈不同语种的单词信息，促进学习者在不同场所中的灵活学习。交流也是此类教学的重要特征之一，学习者与学习者之间可以在一个虚拟与现实结合的环境中进行一定的学习和交流。

　　仿真虚拟校园，在虚拟现实的基础上做出来的数字化虚拟校园，再配合增强现实的相关设备就可以实现三维立体校园环境，可以展示相关的学习设施及其使用须知。