增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR) 在中小學(xué)教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀述評(píng)與展望

任莉萍

關(guān)鍵詞：AR；中小學(xué)教育；3D模型；學(xué)習(xí)策略

1 問(wèn)題的提出

近年來(lái)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以其獨(dú)特的教育價(jià)值，正迅速走進(jìn)中小學(xué)教育研究領(lǐng)域。2001年，Azuma明確了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定義：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR） 是指一個(gè)可以將虛擬（計(jì)算機(jī)生成的）元素或信息與物理環(huán)境集成在一起的系統(tǒng)，是虛擬環(huán)境的一種變體，它包含三個(gè)特征“： 實(shí)時(shí)交互”“真實(shí)與虛擬相結(jié)合”和“三維注冊(cè)”[1]。AR技術(shù)是虛擬技術(shù)的延伸，可以為學(xué)習(xí)者提供交互性、情境性、移動(dòng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，填補(bǔ)學(xué)生對(duì)抽象概念和真實(shí)世界的認(rèn)知鴻溝。小學(xué)教育和中學(xué)教育作為人才培養(yǎng)的“出發(fā)點(diǎn)”和“拔高點(diǎn)”，影響著學(xué)生今后的學(xué)習(xí)思維的形成和學(xué)習(xí)方法的掌握。然后，現(xiàn)如今的中小學(xué)教育存在以下問(wèn)題：

1） 知識(shí)點(diǎn)抽象難理解。理科知識(shí)（包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等）較抽象、復(fù)雜、難懂；文科知識(shí)（包括語(yǔ)文、英語(yǔ)、地理、戲曲等）的內(nèi)容較單調(diào)、難記憶、難理解，缺少有效的教學(xué)資源。

2） 教學(xué)方式不合理。忽視學(xué)生的知識(shí)體驗(yàn)；課堂設(shè)計(jì)不合理；授課形式單一。

3） 學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力不足。小學(xué)生注意力水平有限；中學(xué)生抽象思維把能力不足，動(dòng)手能力弱，課堂參與度不高，缺乏學(xué)習(xí)興趣。

4） 學(xué)習(xí)方式不合理。以接受知識(shí)為主，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。

基于中小學(xué)教育中存在的問(wèn)題，教育改革勢(shì)在必行。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，其被認(rèn)為是教育改革的有效手段。2018年，中國(guó)政府對(duì)信息技術(shù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中就提到了“推進(jìn)新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合”[2]。2021年7月，十部門(mén)印發(fā)關(guān)于《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》的通知就明確提到“加快5G教學(xué)終端設(shè)備及AR/VR 教學(xué)數(shù)字內(nèi)容的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化交互教學(xué)，打造沉浸式課堂”[3]。上海最先探索新技術(shù)在教育教學(xué)改革上的使用，2021年11月，上海教委在《上海市教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施方案（2021—2023）》提到要積極探索發(fā)展基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育、高等教育基于人工智能的探究式、個(gè)性化學(xué)習(xí)，基于AR和VR的沉浸式、體驗(yàn)式教學(xué)[4]。AR作為一種新興技術(shù)，能否解決中小學(xué)教育中存在的以上問(wèn)題，學(xué)者們做了一些研究。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR） 在中小學(xué)教育中的應(yīng)用研究與價(jià)值

AR是利用計(jì)算機(jī)模擬虛擬事物，可以讓學(xué)習(xí)者在抽象知識(shí)和具象物體間輕松轉(zhuǎn)換，具有交互性、多維性、沉浸性、移動(dòng)性和多樣性等特點(diǎn)，是教育改革的標(biāo)志。AR的使用，為中小學(xué)教育帶去了新的契機(jī)，為中小學(xué)教育開(kāi)辟新的研究方向，促進(jìn)了中小學(xué)課程、教學(xué)的高質(zhì)量發(fā)展。當(dāng)前AR在中小學(xué)教育應(yīng)用的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。

2.1 基于創(chuàng)設(shè)逼真的學(xué)習(xí)情境促進(jìn)抽象知識(shí)的轉(zhuǎn)換

抽象知識(shí)常出現(xiàn)在中小學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等學(xué)科中，具有微觀、復(fù)雜和抽象等特點(diǎn)。基于AR 的情境化教學(xué)可以有效展現(xiàn)抽象知識(shí)，還原抽象概念的形成過(guò)程。如物理學(xué)科是研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)，也是一門(mén)崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。研究指出，3D虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以提供逼真、沉浸和交互的教學(xué)情境，完成傳統(tǒng)物理課堂上不可能完成的實(shí)驗(yàn)和展示[5]。而化學(xué)學(xué)科是研究微觀物質(zhì)的，在原子、分子的水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。針對(duì)化學(xué)教學(xué)資源缺乏的問(wèn)題，蕭銘樺等人提出移動(dòng)AR的化學(xué)教學(xué)軟件，從前期準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和測(cè)試發(fā)布等三個(gè)階段闡述了軟件開(kāi)發(fā)的一般流程。AR技術(shù)利用3D模型呈現(xiàn)微觀物質(zhì)的不同狀態(tài)，學(xué)生可以從原子、分子層進(jìn)行概念學(xué)習(xí)[6]。

初中科學(xué)課一直不被重視，但是科學(xué)教育被認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維、邏輯思維的重要學(xué)科，學(xué)生只有在初中接受思維的訓(xùn)練，才能學(xué)習(xí)高中較難的科學(xué)課程。但是，大部分初中生的抽象邏輯思維還處于“經(jīng)驗(yàn)型”，所以課堂教學(xué)更應(yīng)該注重還原知識(shí)情境。如林曉帆[7]等人基于杜威的“做中學(xué)”理論，提出利用AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)凸顯學(xué)生主體地位的逼真情境，在課堂上將抽象概念轉(zhuǎn)換成真實(shí)元素，促進(jìn)學(xué)生多感官體驗(yàn)，加強(qiáng)概念學(xué)習(xí)和空間認(rèn)知。因此，基于AR的情境化教學(xué)在促進(jìn)抽象、難懂的微觀知識(shí)的學(xué)習(xí)上具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，突破了時(shí)間、空間和成本的限制，利用其三維的圖像和虛實(shí)交互性還原知識(shí)的生成過(guò)程。

不僅如此，對(duì)于感性知識(shí)的理解，AR技術(shù)可以基于還原知識(shí)情境，融合多種媒體技術(shù)支持簡(jiǎn)單的對(duì)話交流，實(shí)現(xiàn)豐富多樣的互動(dòng)方式。小學(xué)英語(yǔ)教育的目的是讓學(xué)生對(duì)英語(yǔ)產(chǎn)生好奇心，書(shū)寫(xiě)并記憶單詞，會(huì)用英文表達(dá)簡(jiǎn)單的情感。而現(xiàn)實(shí)的教學(xué)狀況是：無(wú)法突破學(xué)生認(rèn)知維度的局限，解決難懂、難記的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)此，王雅蕓[8]等人以“At the zoo”為例，探討了基于MAR技術(shù)的小學(xué)英語(yǔ)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和整體框架。該系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)虛擬動(dòng)態(tài)的環(huán)境教學(xué)，支持在擬真情境下的簡(jiǎn)單互動(dòng)，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的理解和內(nèi)化。同時(shí)，AR可將概念學(xué)習(xí)與日常生活建立聯(lián)系，在真實(shí)的環(huán)境中提升學(xué)習(xí)者的存在感、角色感和參與感[9]，促進(jìn)學(xué)生的多角度體驗(yàn)學(xué)習(xí)。在抽象知識(shí)的學(xué)習(xí)中，AR創(chuàng)設(shè)的虛實(shí)結(jié)合的情境，能有效克服學(xué)生的認(rèn)知阻礙，在知識(shí)“橋梁”之間快速建立聯(lián)系，大大促進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解。

2.2 基于構(gòu)建虛擬交互3D 模型激發(fā)學(xué)生興趣

學(xué)習(xí)離不開(kāi)興趣。如果中小學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)丟失了興趣，沒(méi)有自控力的支撐，他們將難以投入學(xué)習(xí)。在日常的中學(xué)教學(xué)中，為了在有限的時(shí)間內(nèi)完成既定的教學(xué)任務(wù)，教師更多注重知識(shí)的傳輸，往往忽視激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。AR可以依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)創(chuàng)建豐富的3D模型，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力的提升[10]。由于學(xué)生對(duì)概念的不熟悉，無(wú)法融會(huì)貫通、學(xué)以致用。但是，AR創(chuàng)建的虛擬3D 模型可支持學(xué)習(xí)者的協(xié)作學(xué)習(xí)和自主探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過(guò)親眼所見(jiàn)、親自動(dòng)手感受知識(shí)，從而增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受能力。所以，AR是彌補(bǔ)局部地區(qū)教學(xué)資源短缺和受限的基礎(chǔ)。王淑佳等人則介紹了三款A(yù)R 技術(shù)的App在生物教學(xué)上的運(yùn)用，以此來(lái)緩解地域資源分化的問(wèn)題，促進(jìn)信息技術(shù)與生物教學(xué)深度融合[11]?；贏R的教學(xué)資源，可以不受限于物質(zhì)條件，就能提供豐富有趣的模型，為創(chuàng)新教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了新思路。

在小學(xué)教育中，由于小學(xué)生的注意力水平有限，所以趣味性是上好一節(jié)課的基礎(chǔ)。研究表明，AR可以增強(qiáng)課堂的有效性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷[12]。學(xué)生不是與枯燥難懂的文字接觸，而是與生動(dòng)有趣的3D模型交互，學(xué)習(xí)的體驗(yàn)感更強(qiáng)，更有興趣。康藝旋等人以提高小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款基于AR的移動(dòng)App輔助教學(xué)，并在“觀察物體”課堂展示使用，發(fā)現(xiàn)該教學(xué)App 可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，提高學(xué)習(xí)效果[13]。在小學(xué)語(yǔ)文學(xué)習(xí)中，因?yàn)閮?nèi)容單調(diào)、枯燥，教學(xué)脫離生活經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性。對(duì)此，高曉曉等人設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款基于AR的小學(xué)語(yǔ)文識(shí)字教學(xué)輔助App，并對(duì)其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該App對(duì)于文字的象形識(shí)記有更好的效果[14]。AR利用象形識(shí)字的特征，為學(xué)習(xí)者提供形象生動(dòng)的象形，促進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象文字的感知，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性。

2.3 基于融合多種學(xué)習(xí)策略的AR 突破教學(xué)重難點(diǎn)

在中小學(xué)教育中，多數(shù)教師面對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)，總是存在教學(xué)困難、無(wú)計(jì)可施等問(wèn)題，再加上傳統(tǒng)的教學(xué)媒體難于表達(dá)知識(shí)的完整性，只能使學(xué)習(xí)停留在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上，缺乏互動(dòng)[15]。這也導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法區(qū)分重點(diǎn)知識(shí)，由于學(xué)不懂較難知識(shí)而放棄。AR可以通過(guò)結(jié)合不同教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，從而提升學(xué)習(xí)者的思維活動(dòng)和實(shí)踐能力，拓展學(xué)習(xí)者的視野，從而突破教學(xué)難點(diǎn)[16]。

基于AR的教育游戲激發(fā)學(xué)習(xí)者的求知欲，突出教學(xué)重難點(diǎn)，并增強(qiáng)學(xué)生記憶對(duì)知識(shí)的記憶。如陳向東等人以小學(xué)低年級(jí)的英語(yǔ)學(xué)習(xí)為例，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了“泡泡星球”的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教育游戲，通過(guò)提供豐富、有趣的畫(huà)面，幫助學(xué)習(xí)者理解和記憶重點(diǎn)知識(shí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)者良好的感官體驗(yàn)[17]。他們?cè)陂_(kāi)發(fā)完成后，進(jìn)行多次用例測(cè)試，充分了解用戶的反饋，為后期的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。隨著國(guó)家越來(lái)越重視中小學(xué)素質(zhì)教育的提升，而戲曲教育作為素質(zhì)教育的發(fā)展瓶頸，將會(huì)成為研究重點(diǎn)。如郭延龍基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，融合游戲互動(dòng)學(xué)習(xí)法，創(chuàng)新教師授課模式，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式、沉浸式、冥想式三種學(xué)習(xí)模式的有機(jī)結(jié)合，還原戲曲的原有面貌和文化內(nèi)涵，促進(jìn)戲曲文化的有效傳播。

AR還可以結(jié)合不同的學(xué)習(xí)策略，帶來(lái)積極的學(xué)習(xí)效果。孟晨等人基于ARCS動(dòng)機(jī)模型，探究AR結(jié)合學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)策略會(huì)產(chǎn)生怎樣的效果。他們以三年級(jí)科學(xué)課《恐龍》為例，采用教學(xué)視頻分析的方法，分析學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)策略的應(yīng)用情況，結(jié)果顯示，AR技術(shù)給學(xué)生帶來(lái)新奇感受，符合學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)策略和ARCS策略的運(yùn)用，促進(jìn)課堂教學(xué)的優(yōu)化。由于AR提供的可視化和立體化，在各個(gè)學(xué)科中都存在其運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)，在融合多學(xué)科的教學(xué)上，AR可以讓學(xué)生主動(dòng)參與探究，展現(xiàn)個(gè)人的學(xué)習(xí)風(fēng)格和喜好，如錢(qián)靜等人以STEM學(xué)科教學(xué)為案例分析，從具身認(rèn)知視角下，提出以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合STEAM教學(xué)的建議，從而實(shí)現(xiàn)AR技術(shù)促進(jìn)STEAM教育的高質(zhì)量發(fā)展。

AR可以融入學(xué)科教材中，支持學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)。周靈等人基于AR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析和促進(jìn)兒童自主探究學(xué)習(xí)的需求，提出開(kāi)發(fā)AR教科書(shū)。他們以開(kāi)發(fā)兒童英語(yǔ)教科書(shū)為例，并進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)習(xí)者從被動(dòng)接收信息變成主動(dòng)獲取信息。然而，AR立體化教材開(kāi)發(fā)仍存在成本高、內(nèi)容較難維護(hù)，以及對(duì)學(xué)生視力造成不良影響等問(wèn)題，一直難以施行。所以，趙曉嬿等人提出了AR技術(shù)與不同信息技術(shù)融合的建議，以期解決AR教材兼容性、維護(hù)難度大和影響學(xué)生視力等問(wèn)題。隨著AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的不斷深入，其靈活、開(kāi)放的建構(gòu)方式，促進(jìn)學(xué)習(xí)者不斷向“學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)者”邁進(jìn)。

3 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR） 在中小學(xué)教育中的應(yīng)用展望

AR技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)的延伸，其運(yùn)用充分考慮了學(xué)生的自主性，在中小學(xué)教育中，其主要功能主要包括：創(chuàng)設(shè)逼真的學(xué)習(xí)情境；構(gòu)建虛擬交互的3D模型；融合多種教學(xué)策略。從而實(shí)現(xiàn)抽象知識(shí)的理解、學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)、突破教學(xué)重難點(diǎn)等方面的優(yōu)勢(shì)?；谝酝难芯?，本研究認(rèn)為AR技術(shù)在中小學(xué)教育中的運(yùn)用將會(huì)有以下幾方面的突破，如圖1所示。

3.1 分析層

AR結(jié)合教學(xué)使用時(shí)需要做好前期的分析工作，包括：遵循的教學(xué)原則、教學(xué)的對(duì)象、教學(xué)的內(nèi)容以及需要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)功能等。然而，以往大多數(shù)的研究卻忽略了該環(huán)節(jié)，導(dǎo)致研究結(jié)果無(wú)依據(jù)或者偏離研究主題。AR與教學(xué)融合的初期階段主要表現(xiàn)為虛實(shí)結(jié)合、三維交互、情境創(chuàng)設(shè)，這主要依賴于AR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)如今倡導(dǎo)的教育優(yōu)質(zhì)均衡，促進(jìn)AR結(jié)合教學(xué)的前期分析需有進(jìn)一步發(fā)展。

理論基礎(chǔ)的含義是指將AR與不同學(xué)科融合教學(xué)的相關(guān)理論，以下列舉幾個(gè)常見(jiàn)的理論。第一，建構(gòu)主義理論。其倡導(dǎo)教師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心的教學(xué)。使用AR的主要目的是激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，促進(jìn)主動(dòng)探究學(xué)習(xí)。如初中科學(xué)課中以“生命科學(xué)”為主題的教學(xué)，利用AR技術(shù)讓學(xué)生主動(dòng)觀察不同種類恐龍的特征，知道它們的名字；高中生物課上，呈現(xiàn)三維交互模型，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究人體消化系統(tǒng)的功能呈現(xiàn)。第二，沉浸式理論。讓學(xué)習(xí)者完全投入到學(xué)習(xí)內(nèi)容中，不受任何干擾。如物理學(xué)科中，在講解電機(jī)原理時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)AR技術(shù)提供的3D模型清楚觀察電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、電流運(yùn)行等；同理，在化學(xué)學(xué)科中，學(xué)生則清楚觀察到原子、分子等微觀結(jié)構(gòu)，并親自操作虛擬模型，達(dá)到深層的交互的深入的觀察。第三，情境學(xué)習(xí)理論。被認(rèn)為是一種促進(jìn)學(xué)生意義學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)的理論。在英語(yǔ)教學(xué)中，情境對(duì)話一直是教學(xué)的重難點(diǎn)，AR可以創(chuàng)設(shè)虛擬的人物或者場(chǎng)景，促進(jìn)學(xué)生英文交流能力的提升。

做好內(nèi)容分析和學(xué)習(xí)者分析是開(kāi)發(fā)AR的前提。學(xué)習(xí)內(nèi)容是學(xué)生在完成學(xué)習(xí)目標(biāo)以后，在知識(shí)、技能和行為經(jīng)驗(yàn)上所能達(dá)到的總和。在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容分析時(shí)，除了考慮AR是否適用該教學(xué)內(nèi)容，還要考慮如何在AR的支持下，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐中理解知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，從而自主探究知識(shí)的廣度和深度。如高中化學(xué)學(xué)科中，“氧化—還原反應(yīng)”的知識(shí)點(diǎn)貫穿整個(gè)高中化學(xué)教學(xué)中，重難點(diǎn)是離子交換等化學(xué)計(jì)算。AR技術(shù)可以轉(zhuǎn)換抽象概念，還原化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生多角度觀察氧化過(guò)程，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。學(xué)習(xí)者分析是指對(duì)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行分析。如小學(xué)生有自身獨(dú)特的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，該階段的學(xué)生：抽象邏輯較差、觀察力缺乏系統(tǒng)性、注意力不受控制等，在運(yùn)用AR技術(shù)時(shí)需要融入更多動(dòng)畫(huà)或者游戲元素，學(xué)習(xí)上需要教師更多的關(guān)注和引導(dǎo)；而初中生雖然在抽象邏輯上有所發(fā)展，但是只能解決簡(jiǎn)單的抽象邏輯題，對(duì)于像數(shù)學(xué)中較抽象知識(shí)，仍然無(wú)法理解。因此，可以運(yùn)用AR技術(shù)結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，創(chuàng)建AR教學(xué)資源，輔助學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的理解。

技術(shù)功能分析是指對(duì)AR技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。從目前對(duì)AR的教學(xué)應(yīng)用研究來(lái)看，依靠技術(shù)實(shí)現(xiàn)的教學(xué)應(yīng)用主要包括兩種方式：基于圖像交互和基于位置交互，兩種類型的識(shí)別，都會(huì)向?qū)W習(xí)者顯示在物理元素中添加的包括聲音、文字、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)和3D模型等元素。隨著對(duì)移動(dòng)技術(shù)的大力發(fā)展，AR 也深入課堂教學(xué)。通過(guò)梳理AR教學(xué)的以往研究，可以發(fā)現(xiàn)：第一，AR創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，可以有效解決實(shí)驗(yàn)器材的浪費(fèi)，保障教學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全。如化學(xué)、物理等涉及的實(shí)驗(yàn)；第二，AR具有的直觀性和多樣性，促進(jìn)抽象知識(shí)的直觀化；第三，AR可以創(chuàng)建自主探究學(xué)習(xí)的教學(xué)情境，促進(jìn)學(xué)生的協(xié)作交流。因此，可以從以上幾個(gè)方面對(duì)技術(shù)功能進(jìn)一步分析。

3.2 應(yīng)用層

在開(kāi)發(fā)出AR教學(xué)資源以后，將對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)之前需要抽樣。抽樣是指挑選出實(shí)驗(yàn)對(duì)象和確定實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)目，需要根據(jù)研究目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)確定；確定實(shí)驗(yàn)對(duì)象以后開(kāi)始檢驗(yàn)，檢驗(yàn)時(shí)需要盡可能排除干擾因素。在以往的多數(shù)研究中卻忽視或者不重視抽樣和檢驗(yàn)兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。如林曉凡等人在提出AR體驗(yàn)式教學(xué)資源的應(yīng)用策略以后，卻因?yàn)闃颖玖枯^少而無(wú)法確定其有效性；朱鵬飛則研究了AR技術(shù)對(duì)化學(xué)微觀結(jié)構(gòu)知識(shí)學(xué)習(xí)的研究。但是，被試的選擇較為局限和刻意，導(dǎo)致結(jié)果的推廣范圍較??；陳向東等人設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了AR教育游戲，用于激發(fā)小學(xué)低年級(jí)的求知欲，輔助學(xué)生對(duì)英語(yǔ)單詞的認(rèn)知和記憶。但是，因?yàn)闃颖玖窟^(guò)少，未能充分檢驗(yàn)其效果。另外，部分研究者在開(kāi)發(fā)出AR教學(xué)資源以后并未進(jìn)行檢驗(yàn)，因而無(wú)法確定其功能的有效性。如周靈等人對(duì)AR教科書(shū)深入分析，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了兒童英文教科書(shū)，但缺少實(shí)踐檢驗(yàn)，其適用性還有待進(jìn)一步研究；余愛(ài)惠通過(guò)對(duì)AR的課例分析，然后分析了AR在突破初中地理教學(xué)難點(diǎn)中的作用，但是該研究?jī)H停留在提出設(shè)想方面。因此，本研究認(rèn)為AR的教學(xué)應(yīng)用檢驗(yàn)是必不可少的一環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)之前的抽樣因受設(shè)備和環(huán)境的限制，而無(wú)法對(duì)其功能的有效性檢驗(yàn)。所以，在今后的研究中，AR技術(shù)融合教學(xué)的應(yīng)用需要在這兩個(gè)方面有進(jìn)一步的突破。

3.3 評(píng)價(jià)層

評(píng)價(jià)是AR教學(xué)應(yīng)用的最后一個(gè)層次，也是在中小學(xué)教育中AR技術(shù)提升和應(yīng)用改進(jìn)的前提。評(píng)價(jià)主要包括效果評(píng)價(jià)和技術(shù)評(píng)價(jià)兩方面：效果評(píng)價(jià)指在運(yùn)用AR技術(shù)以后，學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成績(jī)是否產(chǎn)生積極變化。如Simon Creane開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)對(duì)象，并探究其在科學(xué)教育中的基于探究式學(xué)習(xí)的效果，以學(xué)生在知識(shí)、技能、態(tài)度和能力等方面的變化為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果顯示，AR可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)資源、環(huán)境的有效利用。而技術(shù)評(píng)價(jià)是指AR能否達(dá)到研究者想要實(shí)現(xiàn)的功能，如Fabrício Herpich 等人提出了AR教育應(yīng)用程序的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，揭示新技術(shù)及其在教育領(lǐng)域構(gòu)建應(yīng)用程序的可能用途。該研究有利于簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，幫助教育工作者在課堂上引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。Maria Cristina Costa 等人提出移動(dòng)AR 可以促進(jìn)學(xué)生參與STEM教育，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了AR游戲，經(jīng)過(guò)多輪的應(yīng)用和修改，實(shí)現(xiàn)較完善的AR游戲開(kāi)發(fā)。評(píng)價(jià)可以多次改良AR技術(shù)，促進(jìn)AR技術(shù)與中小學(xué)教育有效融合，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)有效的教育幫助。因此，我國(guó)在AR教育應(yīng)用評(píng)價(jià)研究上需進(jìn)一步提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

教育和技術(shù)并不是孤立存在的，也不是單純地結(jié)合在一起，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)和教育的深度融合需要考慮三大因素：教育者、學(xué)習(xí)者、教學(xué)媒體。AR等新興技術(shù)的出現(xiàn)，打破了常規(guī)的教育與技術(shù)融合的思路。研究初期大部分學(xué)者關(guān)注的是AR技術(shù)，認(rèn)為的是只要檢驗(yàn)出AR技術(shù)能提升教學(xué)效果就可以了。但是，隨著研究的深入，會(huì)發(fā)現(xiàn)“教學(xué)法”“學(xué)習(xí)者”和“學(xué)習(xí)內(nèi)容”是才是AR技術(shù)與中小學(xué)教育融合的關(guān)鍵因素。所以，今后的研究應(yīng)該從以上三個(gè)方面著手，實(shí)現(xiàn)AR從理論功能向?qū)嶋H功能轉(zhuǎn)換。