AR技術(shù)支持下的小學(xué)數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂實踐研究

許賢蘇 曾美琳

【摘要】《中國教育現(xiàn)代化2035》第八項任務(wù)提出：加快信息化時代教育變革。對于教育領(lǐng)域而言，沒有教育信息化就沒有教育現(xiàn)代化，加快教育信息化快速發(fā)展既是事關(guān)教育全局的戰(zhàn)略選擇，也是破解教育熱點、難點問題的緊迫任務(wù)。當(dāng)今社會，教師要提升自己的信息技術(shù)素養(yǎng)，巧用信息技術(shù)輔助教師教學(xué)，實現(xiàn)數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂的愿景。對此，筆者一直在研究信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合。本文聚焦于小學(xué)幾何體教學(xué)，闡述教師在小學(xué)數(shù)學(xué)幾何體教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念這方面，AR技術(shù)可以給予哪些非常有效的課堂創(chuàng)新技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】AR技術(shù);小學(xué)數(shù)學(xué);創(chuàng)新課堂;增強(qiáng)現(xiàn)實

一、引言

AR（Augmenbed Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)）是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的延伸，它可以用來模擬對象，讓學(xué)習(xí)者在現(xiàn)實環(huán)境背景中看到虛擬生成的模擬對象，而且這一模型可以快速生成、操縱和旋轉(zhuǎn)?！吨袊逃F(xiàn)代化2035》第八項任務(wù)也提出：加快信息化時代教育變革。對于教育領(lǐng)域而言，沒有教育信息化就沒有教育現(xiàn)代化，加快教育信息化快速發(fā)展既是事關(guān)教育全局的戰(zhàn)略選擇，也是破解教育熱點難點問題的緊迫任務(wù)。筆者發(fā)現(xiàn)，在小學(xué)數(shù)學(xué)幾何體教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念這方面上，AR技術(shù)可以給予非常有效的課堂創(chuàng)新技術(shù)支持。

二、AR技術(shù)支持下數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂的優(yōu)勢

在以往教學(xué)“圖形與幾何”時，教師通常都是借助多媒體和模型再結(jié)合語言描述來講授。即使有模型的輔助，但有些知識的隱形思考過程是很難體現(xiàn)的，需要依靠學(xué)生的想象力，要讓學(xué)生直接從現(xiàn)實生活的三維物體抽象出二維圖形，這對學(xué)生的空間觀念要求就更高了。成績中上的學(xué)生可能還是可以接受的，但是中下的學(xué)生就比較吃力了，學(xué)困生甚至都聽不懂。對于現(xiàn)在這種普遍的學(xué)習(xí)狀態(tài)，是教育者亟需解決的重要問題。AR技術(shù)給數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂的轉(zhuǎn)變帶來了新契機(jī)。

（一）AR可以發(fā)展學(xué)生的空間觀念。對于上文所講那些看不見的隱形的思考過程，教師可以借助AR技術(shù)的支持來將它可視化，實現(xiàn)數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂的愿景。AR技術(shù)能幫助學(xué)生更好地理解隱形思考過程，培養(yǎng)空間觀念。

（二）AR可以讓學(xué)生去親身體驗過程，真正地成為課堂的主人?！痘A(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》里講到：“改變課程實施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力，獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。”這就強(qiáng)調(diào)了盡量減少教師的單方面輸出，增加學(xué)生親身體驗、合作交流的機(jī)會。只有學(xué)生主動參與、親身體驗，才能讓學(xué)習(xí)變得更深刻。AR技術(shù)的使用，基于自然交互，增加體驗感，極大地吸引了學(xué)生的興趣。同時，AR技術(shù)的情景化、可視化都促進(jìn)了學(xué)生理解的深層機(jī)制。善于表達(dá)的學(xué)生借助AR可以生動形象地表達(dá)自己的想法，并逐步形成一種新的思維方式。座位上的學(xué)生邊看AR的演示過程，邊傾聽同齡人的講解，平平無奇的內(nèi)容瞬間變得有趣又生動。

三、研究AR技術(shù)促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，運用AR技術(shù)，可以有效促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新，使原本枯燥的數(shù)學(xué)課變得生動有趣。

（一）AR技術(shù)融合到數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)資源平等化普及化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）優(yōu)化了智慧課堂，把現(xiàn)實增強(qiáng)體驗應(yīng)用到教學(xué)中，打造實時交互的課堂方式，親身進(jìn)入課堂內(nèi)容體驗，身臨其境直觀感受，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

（三）利用新技術(shù)融入教學(xué)環(huán)節(jié)，創(chuàng)新教師教學(xué)手段，教師利用三維直觀的教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)智慧課堂中的場景真實再現(xiàn)，使教師真正成為學(xué)生的引領(lǐng)者。

（四）轉(zhuǎn)變學(xué)生觀，運用AR技術(shù)激發(fā)學(xué)生的探究欲和想象力，提高學(xué)生認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的合作能力、探究能力、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的主觀能動性。

四、AR技術(shù)應(yīng)用于數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂的實踐

AR技術(shù)在小學(xué)四年級下冊《觀察物體（二）》這節(jié)課的應(yīng)用，獲得以下兩點啟發(fā)，并從中找到一些操作方法：

（一）AR技術(shù)應(yīng)用的基本方法

1.課前：教師需要了解AR技術(shù)并熟練運用。筆者使用的AR設(shè)備是一個投影儀和一個定位盤，并通過配套相應(yīng)的素材資源來進(jìn)行輔助教師的教學(xué)。在使用前期，教師會覺得定位盤用得不慣，因為它的方向跟使用者的是不一樣的。因此，教師需要不斷去使用它、適應(yīng)它，才能融為一體，熟練操作。

2.課中：AR技術(shù)的使用要切實幫助學(xué)生突破難點，避免為用技術(shù)而用技術(shù)。像“圖形與幾何”教學(xué)驗證結(jié)論時或者分析比較抽象的問題時，AR技術(shù)都能給予強(qiáng)大的支持。教師要放手給學(xué)生操作，在旁偶爾提示或引導(dǎo)一下即可。

3.課后：最好能有自己的課堂實錄及時反思AR技術(shù)使用是否有最大可能地發(fā)揮其作用。如，筆者的課堂上，在第二次試教時，以為已經(jīng)很放手了。但后來通過觀看自己的課堂實錄，不但發(fā)現(xiàn)自己一些課堂上不好的習(xí)慣，還發(fā)現(xiàn)在學(xué)生在使用AR時，自己干預(yù)過多，沒有借助AR演示來更好地發(fā)展學(xué)生的表達(dá)能力。

（二）結(jié)合具體案例分析AR技術(shù)支持下的數(shù)學(xué)創(chuàng)新課堂

本節(jié)課通過：1.復(fù)習(xí)引入，讓學(xué)生聯(lián)系二年級所學(xué)的觀察物體與這節(jié)課的關(guān)系，引出課題。2.新授探究，同桌合作，“拼搭一個你喜歡的幾何體”。隨后選擇一個幾何體，全班觀察。同桌合作：“①從前面、上面和左面進(jìn)行觀察;②記錄在各個方向觀察到的平面圖形?！眱擅麑W(xué)生上臺匯報并用AR進(jìn)行驗證自己的想法。3.牛刀小試，完成做一做，并請學(xué)生上臺匯報及AR演示。4.對比：不同的幾何體從同一方向進(jìn)行觀察，看到的圖形有時是不同的，有時是相同的。5.鞏固提升，完成紙質(zhì)練習(xí)和操作練習(xí)（根據(jù)給出條件拼搭符合要求的幾何體）。

《觀察物體（二）》這一節(jié)課是屬于“圖形與幾何”領(lǐng)域，學(xué)生理解起來相對抽象，之前不借助AR技術(shù)就只能借助實物，操作不方便，學(xué)生觀察起來也不夠清晰，有時甚至連實物都沒有。對于“側(cè)面觀察幾何體并畫出你觀察的形狀”，這類型問題的解決，教師只能讓學(xué)生去假設(shè)“你站在側(cè)面進(jìn)行觀察，想象你會看到的形狀”。對于從幾何體中提取出某個方向的平面圖形，比較抽象。但是借助AR后，可以在大屏幕上呈現(xiàn)出隨意組成的任何幾何體并能提取出各個方向觀察到的形狀，直觀清晰。同時，能更好地聚焦學(xué)生。AR這樣高科技技術(shù)的使用對學(xué)生吸引力大大提高，學(xué)生看到后感覺很新鮮好奇，參與度自然提高，課堂質(zhì)量同步上升。

在教學(xué)過程中，教學(xué)任務(wù)很快完成。教師大膽放手，讓學(xué)生操作。學(xué)生的學(xué)習(xí)力非常強(qiáng)，馬上就上手了。AR提供了想象力支撐，學(xué)生理解起來比預(yù)期中更容易。

在后面的達(dá)標(biāo)練習(xí)評講中，教師驚喜地發(fā)現(xiàn)，即使后面不用AR來演示，學(xué)生也能想象出使用AR看到的樣子并畫出來。

五、AR在小學(xué)數(shù)學(xué)“圖形與幾何”領(lǐng)域的應(yīng)用效果

在小學(xué)數(shù)學(xué)“圖形與幾何”領(lǐng)域中，通過AR技術(shù)手段的應(yīng)用，收到了明顯的效果，課堂教學(xué)得以優(yōu)化。

（一）虛實結(jié)合，實現(xiàn)情景化

AR技術(shù)將虛幻的幾何體呈現(xiàn)在屏幕上，教師通過調(diào)節(jié)定位盤來旋轉(zhuǎn)、移動幾何體，如同實物一樣。同時，通過提前設(shè)置功能，進(jìn)行增加或減少幾何體個數(shù)，同時還能提取面、提取不同的幾何體做對比等的功能操作。這樣創(chuàng)設(shè)情境可以幫助學(xué)生更加容易理解空間結(jié)構(gòu)，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的空間觀念。

（二）自然交互，增強(qiáng)體驗感

學(xué)生通過操作定位盤和觸碰屏幕來進(jìn)行互動學(xué)習(xí)，生動有趣，實現(xiàn)了人與技術(shù)的有效融合，學(xué)生的體驗感得到提升。

（三）三維展示，提升理解力

AR技術(shù)的應(yīng)用，避免了學(xué)生從實際生活的三維物體直接跳躍到屏幕的二維平面，過程展示讓隱形知識得以可視化，突破知識難點，讓接受能力薄弱的學(xué)生也能更好地掌握，理解能力得到提升。

六、結(jié)語

“圖形與幾何”領(lǐng)域是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的重難點，而先進(jìn)的AR技術(shù)可以很好地輔助教師教學(xué)，優(yōu)化課堂教學(xué)，有效地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯? 楊? 杰