小學數(shù)學圖形與幾何教學中AR/VR 的有效運用

☉王忠琴

AR/VR 技術可以使抽象概念在課堂上更具立體感和直觀性，能夠有效應對抽象思維、數(shù)學教學資源缺乏和課堂興趣淡薄等問題，優(yōu)化學生的學習體驗，激發(fā)學生的學習動機，幫助學生更好地吸收和鞏固與圖形幾何相關的知識。

一、AR/VR 技術在小學數(shù)學“圖形幾何”教學中的應用原理

在小學課堂教學中，為克服“圖形幾何”教學的困難，教師應注重采用AR/VR 技術輔助教學。在使用AR/VR 技術的過程中，教師必須遵循以下兩個基本原則。

知識深度原則。教師在運用AR/VR 技術進行圖形幾何教學時，由于AR/VR 技術的直觀性可以在一定程度上降低知識的難度。因此，在運用AR/VR 技術進行教學的過程中，教師必須適當?shù)丶訌娬n堂的深度，使學生在有限的課堂中獲得更多的數(shù)學知識。教師在講授“圖形與幾何”時，不僅要運用符號和知識，還要加強教學的深度［1］。在小學階段，學生不應機械地記憶數(shù)學定義和公式，而應建構數(shù)學邏輯思維。AR/VR 技術在小學數(shù)學教學中的應用應遵循知識深度原則。

要堅持學生主體原則和教師主體導向原則。在運用AR/VR 技術進行教學的過程中，教師必須根據(jù)新課程標準的要求，充分發(fā)揮學生的主體性，開展良好的師生互動，循序漸進地培養(yǎng)學生的空間思維和數(shù)學思維。在小學數(shù)學教學過程中，教師應改變傳統(tǒng)的“灌輸”教學法，堅持以學生為主體、教師為主導的原則，體現(xiàn)良好的師生關系，體現(xiàn)“教學是互利的”的師生關系。隨著AR/VR 技術在小學數(shù)學教學中的普及，教師可以利用AR/VR 技術培養(yǎng)學生的思維能力。同時，在課堂上通過實踐鞏固知識比單純地聽老師講課要好。

教育多樣性原則。教師應認識到學生之間的差異，根據(jù)小學生現(xiàn)有的信息和AR/VR 技術能力和水平，制定不同的教學計劃和不同的教學評估，充分培養(yǎng)學生的理論素養(yǎng)，充分利用各種AR/VR 技術和各種教學平臺。例如在教學“圖形與幾何”當中“圓的認識”內(nèi)容，通過VR 演示，借助VR 的互動動態(tài)演示，即確定一個點為順時針或逆時針旋轉形成一個圓，幫助學生更直觀、生動地感受。

二、小學數(shù)學課堂使用AR/VR 技術的要求

（一）改善教學基礎設施

運用AR/VR 技術可以給學生帶來生動活潑的學習環(huán)境，讓學生以濃厚的興趣主動接受新知識。例如，小學數(shù)學“圖形和幾何”部分的教學要求學校擁有高度可配置的計算機、交互式白板、投影儀和電子繪圖板。這樣，教師就可以通過電子設備更直觀地向學生展示幾何圖形的抽象，有效地彌補傳統(tǒng)圖形教學和教材圖形教學的不足。借助電子白板的功能，可以有效地提高課堂實踐的效率。

（二）教師和學生的信息素養(yǎng)

AR/VR 技術要在課堂教學中充分發(fā)揮作用，就必須與小學數(shù)學緊密結合。什么是信息素養(yǎng)？國際21 世紀教育委員會報告指出，信息素養(yǎng)是吸收、處理、創(chuàng)造和組織資源的使用和規(guī)劃的能力和質量。換言之，信息社會中的每一個人，無論是教師還是學生，都必須具備一定程度的信息素養(yǎng)，能夠從浩瀚的信息海洋中獲取有用的信息，并通過適當?shù)姆治龊吞幚恚箯闹蝎@得的信息在學習和生活中發(fā)揮重要作用。

三、AR/VR 在小學數(shù)學圖形與幾何教學中的運用研究

（一）AR/VR 技術優(yōu)化學習體驗

許多小學生在學習中都有一些問題，如缺乏理解和對學習的興趣。如果沒有老師的指導，他們很難全身心地投入到探索新知識和獲得愉快的學習經(jīng)歷中去。AR/VR 技術利用音頻、動畫、圖片等媒介克服傳統(tǒng)教學方法的不足，能夠幫助學生感受圖形和幾何學的有趣知識。一方面，教師可以使用AR/VR 技術來引入場景。情境導入可以幫助學生探索新知識，而AR/VR 技術則可以使情境導入更生動，讓學生沉浸在與圖形和幾何學相關知識的探索過程中。另一方面，教師可以利用AR/VR 技術創(chuàng)造一種學習氛圍。AR 輔助教學作為一種新的教學方法，具有許多有趣的特點。所有學生都能沉浸在新知識探索的過程中，從而形成良好的數(shù)學課堂氣氛，提高學習效果，優(yōu)化學生的學習體驗。

（二）利用AR/VR 技術探索新知識

AR/VR 技術能使教材中的知識更加生動，并能幫助學生在虛擬環(huán)境中根據(jù)自己的想法動手操作，減少探索新知識的難度，有效解決圖形和幾何學知識在實際練習中的難點［2］。在傳統(tǒng)的教學方法中，教師需要引導學生觀察長方體和長方體的頂點、邊緣和面，并根據(jù)教材的要求，用木條和膠棒引導學生制作矩形框架。然而，小學生手的操作能力有限，單靠自己的力量很難完成長方體框架。利用AR/VR 技術，教師不僅可以幫助學生快速完成教科書中的長方體框架的制作，還可以通過AR 軟件來指導學生制作不同大小和形狀的木塊，讓學生通過電子屏了解三維物體，并在操作過程中通過一些角度來看清積木的形狀，進而充分進入數(shù)學課堂。為了完成教師布置的任務，學生需深入觀察積木，初步識別長方體和立方體的特殊點，并對二維和三維圖形的轉換進行訓練。在小學數(shù)學教學過程中，每項活動都有相應的重點和難點，如何化解這些重點和難點，已成為教學過程中的重要內(nèi)容。信息化教學模式為教學提供了良好的條件，它能把符號和文字更抽象地轉化為具體的、具象的事物，使教科書中的知識與客觀事物密切相關。

例如，在小學數(shù)學《圓的面積》一課中，其教學目標是通過教學更好地幫助學生對圓周率概念的推進建立，充分理解圓面積公式的推導過程。在圓周面積計算公式的分析中，不斷地訓練學生抽象、概括、分析和應用變換思想來解決實際問題。此外，學生還能充分體驗數(shù)學的樂趣，獲得數(shù)學學習的積極情感。圓的面積使學生更好地認識圓的基本特征，充分理解圓周長的計算方法和直邊平面圖面積的計算方法。在教學中，教師需要引導學生建立數(shù)學模型，完成新知識點的建設，訓練學生運用變換后的眼睛光線解決實際問題。在AR/VR技術導入階段，小學數(shù)學教師可以使用AR/VR 技術來演示圓面積和正方形四邊形面積計算公式的推導。求平面四邊形面積的關鍵是用切割的方法將平行四邊形轉化為矩形。三角形面積的計算公式推導過程主要利用兩個同余三角形構成一個平行四邊形。通過AR/VR 技術的引入，學生可以更多地關注知識發(fā)現(xiàn)和探索的過程，使學生能夠感受到數(shù)學觀念的轉變。

（三）使用AR/VR 技術進行智能總結

總結鏈接可以幫助學生系統(tǒng)地梳理新知識，幫助他們更好地理解本課程的知識。在圖形幾何的教學過程中，學生不能看到和接觸到教具，不能跟隨老師的思路。而AR/VR 技術可以有效地解決這一難題，使歸納總結鏈接變得更加簡單、生動、高效。教師可以利用AR/VR 技術在學生面前再次展示新的圖形和幾何知識，并進行適當?shù)闹v解，幫助學生復習整個教學活動過程，進而加深對新知識的記憶，提高歸納和總結的速度。此外，教師還可以指導學生進行ART 技術投影的操作，總結本課程的知識。在此過程中，學生可根據(jù)教師所展示的相關內(nèi)容，積極復習本課知識，并進行歸納總結，以提高歸納總結的效果。

（四）利用AR/VR 技術輔助練習

完成新知識學習后，教師可以組織學生參加實踐生活，對新知識進行復習和鞏固。大多數(shù)小學生不喜歡參加運動活動，在這種情況下，老師可以設計一個簡單的AR 游戲，邀請學生練習一個游戲。為了幫助學生加深對新知識的理解，教師可以設計簡單的AR 游戲作為練習，這不但可以激發(fā)學生參與練習活動的熱情，而且可以幫助他們實現(xiàn)練習功課的目標。

例如，教師可以設計AR 游戲來橫向移動相同的形狀，或者設計一個游戲來發(fā)現(xiàn)對稱軸。讓學生根據(jù)對稱軸對折軸對稱圖形，設計與該圖形的運動有關的游戲，如“尋找旋轉物體”。通過這個簡單的AR 游戲，可以使練習活動更有效率。

（五）利用AR/VR 技術推行新課程教學

一般來說，老師在開始新課前應復習上一課的內(nèi)容。在這個基礎上，老師帶領學生進入新課。在新課程導入教學中，教師運用問答的方法讓學生把舊的知識點連接起來，在此基礎上引導學生學習新的知識。然而，在實際的教學活動中，新課程的導入方式較為傳統(tǒng)，教學效果并不理想。在AR/VR 技術的支持下，教師在開設新課程的過程中，可以充分利用現(xiàn)代AR/VR 技術，使用生動的圖像、視頻等，吸引學生的注意力，最大限度地激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，進而激發(fā)學生投身于學習新課程。

例如，在《圓形認識》這一課，教師可以使用AR/VR 技術向學生展示圓形物體和學生生活中常見的圓形物體。在學生觀察的過程中，教師可以提問：為什么井蓋是圓形的，而不是其他形狀，如三角形、長方形和正方形？老師通過視頻廣播，顯示出當井蓋變成三角形、長方形、正方形時，極易掉落，有較大的安全隱患。在此基礎上，引導學生思考為什么圓形井蓋不會輕易掉進去？通過這一過程，學生的好奇心油然而生，從而使他能夠投入到新課程學習中去。

（六）熟練地運用現(xiàn)代AR/VR 技術突破《圖形幾何》教學中的重難點

在小學教學中，《圖形幾何》一直是小學數(shù)學教學和具體教學活動中的難點。針對小學生的思維特點，傳統(tǒng)教學模式下的教學效果并不理想，而通過現(xiàn)代AR/VR 技術的應用，教師可以用生動的圖片和視頻向學生展示教學中的難點，從而明確教學中的關鍵點和難點。同時，AR/VR 技術與教學重點和難點相結合，可以實現(xiàn)學生從感性向理性的轉變，積極調動和協(xié)調各種感覺、三維知識、動態(tài)靜態(tài)知識，從而降低學生的學習難度，提高課堂教學質量。

例如，教師可以充分利用多媒體技術在教學中進行“平移”內(nèi)容的動態(tài)操作，使學生在視頻中清晰地理解“平移幾個格”的含義，并清晰地區(qū)別“平移幾個格”，幫助學生更好地理解相關內(nèi)容，減少學習困難。

（七）利用AR/VR 技術創(chuàng)造環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣

在小學數(shù)學課堂上，學生注意力較難集中，且缺乏對數(shù)學學習的興趣。如果教師的教學方法過于單調，學生就會逐漸失去學習的興趣，注意力自然無法集中。在數(shù)學課上引入生動有趣的故事，會使教學情境形象化、生動活潑，這不僅能極大地提高學生的注意力，而且能幫助學生更好地掌握數(shù)學知識。AR/VR 技術在小學數(shù)學課中的應用可以取得較好的教學效果。

例如，在小學數(shù)學《觀察物體》中，主要目標是讓學生了解如何從不同的角度、位置和方向看形狀，在這一部分的課程中可以使用AR/VR 技術。

教師通過使用AR/VR 技術設計的短片，從一開始就營造課堂氣氛，學生的學習興趣得到激發(fā)，增強學習的欲望，同時學生對課堂的關注和重視程度也大大提高。在觀察對象教學過程中，學生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)、提問、分析和解決問題的全過程。在這一過程中，AR/VR 技術發(fā)揮了主導作用，極大地吸引了學生的注意力，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的直觀和空間概念的，也實現(xiàn)了教學的終極目標。

一般來說，在小學圖形幾何教學過程中，為了幫助學生有效地理解新知識，加深對圖形幾何相關內(nèi)容的理解，教師可以充分挖掘AR/VR 技術的特點，并在講解新知識的過程中合理地應用它，激發(fā)學生探索和優(yōu)化學習經(jīng)驗的興趣，使他們能夠積極參與新知識的探索、歸納和實踐過程，進而提高抽象思維的能力。因此，這就要求教師必須重視進行AR/VR 技術的研究，從而有效提高AR/VR 技術的使用效果，使學生們可以更加快速清晰地了解到圖形和幾何知識，從而進一步提高學習效果。