近年来，AR技术在教育领域展现出了广泛的应用前景。基于AR 技术的教育强调学习者与环境交互，建立知识与反应两者间的链接，这正好符合行为主义有关学习的“刺激-反应”观点;AR 提供了丰富的虚拟学习环境构建工具，并赋予了更多的自主控制选择，恰好契合建构主义学习理论中关于“学习是一种真实情境的体验”观点，以及皮亚杰“把实验室搬到课堂中去”的设想与实践。

　　AR技术应用于教育领域的如下特点、正好满足儿童教育的需求，而且AR与其他技术相结合，还可在儿童教育领域发挥更大的潜能。主要特点包括：(1) 直观、形象地展示抽象的学习内容;(2) 提供丰富的泛在环境下的学习情境;(3) 提升学习者的直觉、存在感和专注度;(4) 交互方式自然多样;(5) 结合正式和非正式学习，支持泛在学习。

　　1、AR技术在正式教育领域的应用

　　AR的互动性和探索性特征使其适合幼儿教育，因为这个阶段的儿童喜欢探索，需要高度的活动自由和运动。

　　在学前教育阶段，儿童的智力发展水平较低、理解能力有限，对新事物的接受方式也存在一定的差异，因此这个阶段的AR应用大多是把简单抽象的学习内容和儿童熟悉的、直观形象的相关事物建立思维上的迁移与链接。例如，采用AR技术来加强幼儿对数学、数字和计数规则的理解，通过AR构建情境进行4～6岁儿童的物理启蒙教学，亦可利用AR帮助学龄前儿童建立单词、实物模型和语音之间的联系。

　　在小学教育阶段，儿童智力和理解能力进一步发展，对新事物的接受能力也随之增强，因此会引入较为复抽象的学习内容。AR技术在这个阶段的应用，可调动儿童的学习兴趣，促进儿童对抽象复杂内容的理解。引入AR需要教师学习新的技能，并且接受采用这些AR工具所引起的教育者角色的变化。一些研究已经证明，在包括一些小学在内的学校实施AR教学提高了学生的学习成绩。有学者尝试将体感自然交互技术和AR技术结合，让青少年在运动中学习物理知识。例如，Barreira开发的一个用于小学阶段不同语种动物单词教学的AR应用，不同的动物和国旗组合会得到不同国家语言的动物单词，单词和动物正确配对便呈现动物的3D模型。另外，采用游戏化的AR学习过程，可调动学生学习数学的积极性。

　　在中学初期阶段，AR技术开始用于抽象概念的讲解、科学思维的培养，以及虚实学习环境的搭建。在数学教育方面，AR应用更加关注数学思维的培养和具体的学习效果，甚至可能改变未来数学的学习范式。在化学学科方面，AR应用主要作为一种展示无法直接观察到的内容如分子、原子结构等的手段。

　　Cai设计了虚实融合操作实验来进行初中化学物质结构的教学，实验中虚拟的分子和原子可以以自然交互的方式进行操作、组合和创作。智利天主教大学设计开发了一款教室AR游戏实例，用以讲授静电学的基本概念。蔡苏设计并实现了AR概念演示书，用以展示中学物理的单摆等基本实验，给学习者直观的形象感受。Santos在词汇教学中采用AR等技术，扫描实景便可获取相关学习词汇，从而使学习者注意力更加集中并对学习更加满意。Chiang在中学生物学科教学的探究学习环节中引入AR技术，将学生派往不同区域进行探索，利用基于地理位置的AR应用来学习相关生物知识并上传，以供到达该地点的其他学生查看分享的内容，从而丰富学习体验并充分发挥各种新技术的作用。Wang开发了一个支持野外数据收集和查看地图的移动AR调查工具。Hsiao开发了一个帮助地理学科学习的AR天气系统，它可根据教室、家庭和博物馆等不同教学环节呈现不同的知识内容。

　　2、AR技术在非正式教育领域的应用

　　AR图书就是将AR技术应用在书籍上，让静态的图文“活”起来。通常情况下，通过手机、平板上的摄像头去扫描AR图书指定页码上的图片，透过屏幕可以看到书中的平面形象变身为3D立体模型，点击屏幕还可进行互动，将视觉的画面扩展到视听多方位的体验。

　　许多相关开发者做了许多富有成效的研究工作。《Magic Book》是最早出现的一套AR儿童图书，利用HMD即可观看叠加在书本各个单元的AR动画内容。Nd不但开发了可让读者自主讲故事且创造故事情节的交互式图书，还开发了线稿涂色反馈到3D模型的AR涂色画本。Ali开发了包含图画、模型和视频的移动交互图书《My Vision AIR》，增加了阅读的趣味性。Cheng制作了扫描故事图片即可呈现模型实景的AR 立体书。在科技馆、博物馆应用方面，AR技术已非常普遍。AR技术既可在定点展览中帮助呈现无法真实展示或者部分不易展示的实物以丰富展出内容和形式，又可在导览中帮助整合介绍、知识链接、模型和游戏等不同形式的资源，带给游览者全面又生动的体验。Klopfer提出了一个与博物馆合作的MAR教育系统，儿童可使用袖珍个人电脑和对讲机来采访虚拟人物和操作虚拟仪器。Chang开发了一个艺术欣赏与MAR技术相结合的系统，以提高艺术博物馆参观者在访问期间的学习效果。系统可定位并覆盖当前图片上的信息，还提供了在虚拟图片中缩放的功能。Freitas开发了一套适合低年级学生的AR交通教育系统，虚拟的三维模型如汽车和飞机在实时视频上被覆盖，以展示交通和动画的概念。

　　针对有特殊需要的学生，特别是有注意力不集中和有记忆障碍的学生，Lin探索了一种将AR应用于残疾儿童的教育活动中的新方法，用以逐步提供指导。教师也可设计多层次的教学策略，帮助有特殊需求的儿童独立学习。

　　3、AR技术在教育游戏领域的应用

　　教育游戏( Educational Game)是专门针对特定教育目的而开发的游戏，强调教育性和娱乐性并重。AR教育游戏可以比较自由地构建虚拟游戏场景或添加体验层来支撑情境学习。

　　“环境侦探”是美国麻省理工学院“施勒教师教育计划”开发的一款教育游戏，采用MAR技术来创设学习情境。游戏将虚拟数字信息与真实世界体验相结合，添加体验层，设置了虚拟人物访问、模拟环境测量和模拟数据分析等环节，以达到科学探索的教育目的。“接触外星人”是雷德福大学开发的用于提升初高中学生科学素养的AR游戏。瓦伦西亚理工大学研制了趣味AR教育游戏——“认识濒危动物”，通过对46名儿童进行对照实验后认为，AR教育游戏更受儿童喜爱，相较于其他教学方式可产生更好的教学效果。圣保罗大学研究团队开发了一款名为“Gen Virtual”的AR音乐教育游戏，用于提升学习障碍者的音乐演奏技能，同时改善创造力、注意力和动作协调等能力。

　　AR技术在教育类游戏中的应用，可明显提升学龄青少年对于事物的认知深度和学习效果，尤其在针对特殊儿童的教育中开启了新的且具有良好前景的可能路径，真真做到教育不漏一个人，让所有适龄青少年均有机会享受高质量的教育成为可能。

　　4、AR技术对儿童教育的影响

　　鉴于AR技术在教育领域的良好应用前景，相关学者对AR技术在儿童教育中产生的影响，进行了深入而系统的评估，并得到了许多重要结论。

　　Cascales针对学龄前儿童使用AR技术作为学习工具的影响进行了详细研究。结果表明，AR资源可能适合多种学习层次;使用AR技术能提高儿童的阅读和写作技能，因此可以获得更好的成绩，这对学龄前儿童的教育非常重要。Yilmaz揭示了教师和儿童对AR教育魔术玩具的看法，确定了儿童的行为模式及其认知成就，以及他们在玩AR教育魔术玩具时的关系，并明确指出AR教育魔术玩具可以有效地用于幼儿教育。Alhumaidan针对现有AR图书开发没有儿童参与的不足，在一本讲述协作学习经验的AR教科书的设计和评估过程中、尝试让小学儿童也参与其中，然后通过对AR教材的协同设计来加强小学教育中的协作学习经验的研究。Lee研究了如何通过AR技术的应用、来提高幼儿阶段的学习体验，同时解决了父母对孩子长期使用电子设备可能会影响健康状况的担忧。Boonbrahm创建了3个分别专注于写作、阅读和对话的AR实验，结果表明AR在儿童学习英语过程中起着很好的激励作用。

　　Koutromanos查阅了关于AR应用于正规和非正规教育环境的大量相关研究，证明了AR技术在教育中的应用对于学生学习成绩的提升具有积作用。Radu比较了应用AR与没有应用AR的学生的学习表现后认为，MAR应用程序可明显提高学习者的成绩，增强其认知深度和记忆效果，将学生的注意力引向与学习相关的内容、交互、协作和学习动机。但是，不可避免的存在一些负面影响，如降低了学习者对错误的关注度等。

　　综上分析可知，AR技术的应用对于儿童教育的效果产生了许多积极作用。但不可否认的是，该技术的应用存在着可能降低儿童对错误的关注度以及影响儿童健康状况等一些负面担忧，需在将来的AR应用技术研究中需逐步解决。

　　5、结语

　　AR很可能和VR一起成为下一代主要计算平台，其中AR将比VR更快进入人们的生活。市场调查机构IDC最近在《全球半年度增强现实和虚拟现实产值指南》中指出： AR/VR市场的全球营收预计未来四年将增加一倍、甚至更多。

　　另外，AR技术已被许多国家列为未来几年重点发展的教育应用技术。但是如何使用AR技术改善学习环境，AR构建的虚拟学习和教学环境如何更有效地支持学习和教学，如何重新定义AR教学环境下的教育观念，仍是有待解决的重大课题。AR是VR技术的延伸，它随着移动设备、计算机视觉、移动云计算、互联网接入以及合作网络等领域的不断进步，迅速走进人们的生活。AR技术是目前国内外学者研究的热点，AR在儿童教育中的应用更是众多国家和组织关注的重点，具有良好的应用前景。