一堂地理課上，全體師生戴上了一幅AR眼鏡。忽然之間，大家突然置身于浩瀚無垠的宇宙之中，看著壯觀的星際奇觀。老師把3D的太陽拉近放大，給學生們講述太陽的誕生。然后老師帶學生們一起來到月球，大家可以看到四周的月球情況，仿佛真的置身其中，腳底的月球土地非常逼真?，F場突然發出“哇”的驚叫聲，原來宇航員楊利偉通過AR社交軟件在教室里出現了，向學生們講述宇航員在太空中的親自經歷和各種細節。
這就是未來AR課程的一個場景，是不是很震撼?
AR教育，就是將AR(增強現實)技術應用于教育領域所產生的新型教育形式和內容。AR教育的本質依然是教育，不過因為和AR結合，就有了很多新的特性和新的教學方式、學習方式。
在2015年之前應該很少教育人士聽說過增強現實，不過隨著2016年寵物精靈AR游戲和支付寶AR紅包的推出，越來越多的人開始了解并發掘AR技術在教育行業的應用。AR技術可以將信息直觀化、可視化的呈現，因而非常適合在地理、生物、醫學等有很多具象內容的學科應用。另外，不同于VR(虛擬現實)讓人們完全沉浸在一個虛擬空間中，這樣就容易架空老師;而在AR的使用過程中人們依然在現實世界，只是在現實世界上疊加了一層虛擬的數字信息，教師和原來一樣可以很好的和學生互動。因而，AR比VR更適用于教學場景。
AR教育適用于全年齡段，可分為AR早教、AR中小學教育、AR高等教育、AR職業教育和AR企業培訓。因為AR目前在K12教育中目前應用最多，所以本文重點討論這一塊。
AR教育相對于傳統教育有許多無可比擬的特點和優勢：
1、三維直觀的教學內容和教學方式：因為AR呈現的內容全部是3D立體的，非常生動、直觀、形象，有助于學生理解和記憶。借助AR技術，學生們的課堂體驗從2D躍升到3D，不再是圖書或黑板呈現出的平面內容，而是栩栩如生的三維內容。對動物、植物、日常用品等那些原本就是現實中可見的三維物體，學生們不需要再從平面2D形象中腦補3D形象;對于電波、磁場、原子、幾何等那些抽象或肉眼不可見的內容，AR可以形象可視化的展示出來，有助于提升認知和理解。
2、互動性和參與性強：當學生們用AR技術去學習的時候，他們不再是死記硬背，而是去體驗學習內容，去親自參與到教學中。在這個過程中，學生們可以聯想起之前自己的相關經歷，和以前學到的知識建立更深度的聯系。AR教育非常符合“學習是一種真實情境的體驗”的建構主義學習理論，讓學生們親自用眼看、用耳聽、動手做然后自然的開動大腦去想。這就會充分調動學生的學習熱情，從“要我學”變成“我要學”。
3、游戲化教學：國內外很多研究已經證明：在很多學習情景下，游戲是一種快速有效的學習方式，是非常有效的。而AR的可視化、互動性可以自然的設計出非常吸引人的游戲化教學內容，寓教于樂，從而大幅度提升學生們的學習意愿、激發學習興趣，提高學習效果。
4、減少教學中的風險：化學、物理等學科在教學過程中需要做實驗，具有一定的危險性。借助AR技術，完全可以進行虛擬的實驗，同時獲得同樣的效果。這樣，教學中的風險就大大降低了。
5、促進教育資源平等化：AR可以讓不同地區的老師、學生聚集在一個虛擬課堂中上課，并且達到真實、實時的互動。因此，很多北上廣深的優質教育資源就能以非常低的成本傾斜到三四線、農村等教育欠發達地區，讓偏遠的山區小學也能享受到名師的親自指點。2016年1月15日，國內首次基于AR增強現實技術的遠程教育平臺實現的遠程互動試驗教學在北京和海南三亞之間進行。這次AR課程打破地域限制，將千里之外的北京優秀師資力量通過AR技術引進到海南省。
正因為AR教育以上的優勢和特點，所以AR教育可以顯著提升教學效率、提高學習效果。國內外的眼鏡已經證明這一點。國內2015年一篇論文《基于增強現實的學前兒童識字教育系統及實驗研究》在經過系統研究后發現，將增強現實技術應用于學前兒童教育，能夠提高學前兒童的生字認知能力，提升記憶效果。其教學效果明顯優于常規學習方式。
AR教育既適用于需要空間思維、想象能力和動手能力的數學物理生物化學，也適用于有大量可視化內容的歷史地理。下面列舉AR應用于各學科的具體案例：
語言：
美國Mitchlehan Media LLC公司在2013年開發了一套輔助兒童學習字母的增強現實應用：AR 卡片。當孩子們用手機攝像頭掃描卡片時，漂亮炫酷的3D動物就會出現在屏幕上，點擊動物可以聽到字母的發音和動物名稱。這個AR應用融合了3D動畫、聲音、圖片，很好的吸引了孩子們的注意力并激發了對英文字母的學習興趣。國內也有很多AR早教用的卡片和教材。新東方在2016年推出了一套AR拼音學習教材。教材里面有“字母躲貓貓”游戲，兒童可以用魔棒從圖片中找出正確的字母;有智能判斷功能，兒童書寫的拼音字母可以馬上在平板上顯示出來并自動判斷對錯;拼圖功能，當兒童用字母卡片拼成了正確的發音后，系統會給予提示。通過這些好玩有趣的學習方式，孩子們在玩樂中就可以學會拼音了。
數學：
西班牙公司Arloon專注開發教育方面的AR應用，其中一款是Mental Math 。通過這個AR應用，學生無需紙張，就可練習加減法，學習算術。還有Arloon Geometry ，可以用來學習幾何學。該AR程序利用AR技術建立各種幾何圖形的3D模型，能幫助學生更好的理解空間結構。學生和老師們可以在虛擬空間中搭建幾何形狀，并直觀地探索弧線、面等幾何學概念。2014年，MicroBLINK公司開發了一款AR計算器PhotoMath。當學生們遇到難以解決的數學問題時，只需要用這款應用掃描一下，就可以自動識別出數學公式并進行運算，將解題步驟和結果立即顯示出來。這個AR計算器支持基本的算術運算、簡單的方程、線性方程組和對數的運算。
物理：
國外有一個AR應用“宇宙大爆炸傳奇”(Big Bang Legends)，這是一個教學生粒子物理知識的游戲。在游戲中，玩家可以發射高能粒五射線來捕捉夸克，然后把夸克集合為質子，用以形成不同物質的原子。元素周期表上的前 10 個元素(從氫到氖)都會以有趣的3D立體動畫形象呈現，玩家們可以用這些元素的形象化角色來打反物質組成的怪獸。如此一來，枯燥抽象的物理知識就以生動有趣的游戲形式呈現給學生，老師再也不用擔心學生對物理沒興趣了。另外，還有早在2010年就開始探索AR應用于物理、化學、數學、英語教育的LearnAR 。LearnAR可以生動有趣的展示物理現象的教學演示。
地理天文：
LakeViz3D項目設計了一款AR增強現實沙盤，含有1臺主機、1個投影儀和1臺安裝在沙盤上方的動作追蹤設備。當學生在沙盤中堆丘陵和山谷時，投影儀會將等高線和高度圖投射到上面;當學生把手掌放到山頂上時，虛擬的雨水便會傾盆而下，穿過山峰和山谷，形成溪流。這個AR沙盤采用了探索性學習理論，讓學生自主創造各種地理形狀，直觀的學習地理知識。GeoGoggle是學生們學習地理的好幫手，可以用3D羅盤測量兩點之間的經緯度和距離。國內新三板AR第一股摩艾客和中國國家地圖出版社合作推出了AR地球儀，其采用了全球領先的球面識別跟蹤技術和4D渲染技術，可以生動直觀的呈現世界各國建筑、全球動物、太陽系等，還可以通過AR技術和現實場景、人物可以疊加并拍照，趣味性十足。 天文學方面的AR應用也非常多，有Arloon 的Solar System、谷歌的SKYMAP、 Amazing Space Journey、SkyORB 3D、 Star Walk等。這些AR應用可以讓學生抬頭仰望夜空，就能識別出行星、恒星、星座，可以看到在星圖上疊加的恒星和星座信息。
生物：
很多孩子們對恐龍充滿興趣，可惜只能在書本和動畫片中看到二維的恐龍形象。Dinosaurs Among Us這款AR應用就可以將恐龍以三維的形式活靈活現的展現在孩子們面前，讓孩子們看到逼真的始祖鳥和迅猛龍在眼前飛跑。另外，這些恐龍可以任意放大或縮小，它們的相關知識也可以詳細查看。ZooKazam讓兒童不去動物園，就接觸到栩栩如生的各種動物。這個AR應用展示了各種動物的3D形象，有昆蟲、魚、鳥等，還有它們的平均身高、體重等信息。植物方面，有AR應用Arloon Plants來展示各種3D的植物圖像。 Life of a Monarch Butterfly 基本等于一個虛擬的蝴蝶孵化器，可以向學生展示一個蝴蝶從卵中孵化、逐漸長出翅膀、自由翱翔的全部生命過程。 很多女生會對毛毛蟲有恐懼感，用Bugs 3D這款AR應用既可以親自觸摸3D的昆蟲，又不用擔心害怕。
化學：
在小學的化學課程中，很多老師會因為化學物品不安全而取消部分化學實驗。但是有了 Elements 4D這個AR教育應用，就可以照常進行了。在手機上安裝了這個AR應用后，學生可以直觀地看到整個虛擬的化學實驗過程，還可以往虛擬的試管里添加物品，讓虛擬的實驗更加真實。Elements 4D 包含了初中、高中各個階段的化學學習課程，還是免費的，可以在各大手機應用市場下載，是化學教師的好助手。類似的應用還有Arloon chemistry 、chemistry101、Experience Chemistry等 。這些AR化學應用里面植入了游戲化的學習環節，只有學生找到了正確的化學分子，才能進行下一步，就像游戲通關一樣。這可以大大的促進學生記憶化學公式，直觀理解各種化學反應。
醫學：
Anatomy 4D這個AR應用可以讓高中學生利用閑暇時間仔細研究人體骨骼，從不同的角度去看，可以放大縮小，還可以自由旋轉。學生還可以選擇觀看肌肉系統、神經系統或者循環系統，不過對大部分學生來說，單單骨骼系統就夠了。在8 x 11英寸大的紙上，AR技術呈現出栩栩如生的骨骼3D效果。學生們可以用iPad作為顯示設備，從不同角度來觀看骨骼系統，從而可以詳細研究某些特定的骨骼。新西蘭奧塔哥大學一個研究團隊研發出了一個AR應用，學生可通過手機掃描非處方藥，然后就可以看到藥品的主要成分，還可以轉動3D模型以更好地觀察藥物、查看藥物的化學結構。這個應用可以讓學生可視化的感受到：藥物的作用必須與機體內的接受物質結合，才能發揮藥理作用。AR在醫學方面的應用還有Curiscope的人體骨骼T恤、展示3D立體心臟的Human Heart 3D應用。
歷史：
美國的一位老師曾經開發過一個AR歷史游戲，來幫助他的學生們學習美國革命歷史。游戲發生在馬薩諸塞州的列克星敦，采用GPS數據觸發玩家手中的設備，不同的玩家分配不同的角色，在戰場中對壘的雙方，可以直接和歷史人物進行互動。這款AR歷史游戲可以教會學生多項技能：多角色思考、問題解決、信息管理、團隊合作、靈活應變、公民參與，以及多元文化的融合等。
音樂：
日本的鈴木悠里公司與谷歌的數字藝術團隊共同開發出了一款AR手機應用程序《AR音樂套裝》, 讓人們可以用實際的紙張和AR軟件來自助創建虛擬樂器，能夠將手邊的任何東西都變成可以發聲演奏的樂器。用戶在下載AR程序后，找些便利貼或者廢紙，把相應發聲標識從AR程序中打印下來，貼在任何想“演奏”的地方就可以了。通過手機掃描，這些標識就會變成真正的“琴鍵”，會發出相應的聲音以組成不同的旋律。
美術：
填色繪本一直是學習繪畫初期的孩子們最愛的學習材料之一，迪士尼開發了一個 AR 涂色項目。當兒童將原本是黑白線條的繪本填色完成后，用手機一掃，繪本的2D畫面就轉換成3D，兒童可以通過手機屏幕隨時觀察自己所畫 2D 畫對應的 3D 模型。還沒上色或圖上被遮擋的部分，AR應用會在創建 3D 模型時采用一些算法智能猜測并填充相應的部分。該個AR繪畫應用非常炫酷，通過增強現實技術實現的3D填色繪本極大的激發了孩子們的空間想象力。
從目前市面上的AR教育類產品來看，很多集中在早教領域，并且比較初級簡單，基本處于試水的階段。很多學生雖然對AR教育產品比較感興趣，但是新鮮感過去之后很難再重復使用。另外，AR雖然對于學習效果有幫助，但還無法直接幫助學生考高分，這會導致AR只是一個輔助的可有可無的工具，無法成為主流教學形式的一種。從AR教育產品的開發角度來看，AR產品開發成本高，內容很少，使用過程也有一定的學習成本，這些也阻礙了AR在教育領域的普及使用。
不過，本人堅定看好AR教育的前景和未來。上述提到的很多問題，都會隨著AR技術的快速發展而逐步得到解決。因為AR技術被認為是下一代的計算設備，所以大量資本和創業公司涌入，AR技術會得到飛速發展，體驗效果會越來越好，成本會越來越低，同時AR內容也會越來越豐富完善，師生們對AR也越來越熟悉了解，這些都會促進AR教育的飛速發展。
2016年11月2日，美國教育部發起EdSim項目，設立了68萬美元的獎金。該項目旨在鼓勵教育工作者采用增強現實、虛擬現實、視頻游戲等技術應用于教學中，來開發面向未來的先進教育形式和內容，從而為美國的發展提供更好的人力儲備。從美國政府大力支持探索AR教育的新模式，可見AR教育的未來不可限量。如果我們不能及早嘗試AR教育，那么中國很有可能在未來的AR時代仍然處于技術落后的窘境。展望未來，AR 技術將成為標準的教育工具，融入到一切教學過程中，為所有年齡段的學生帶來高效率的學習方式。
