高中數(shù)學(xué)沉浸式智慧課堂構(gòu)建的深入分析

在推動信息化時代教育創(chuàng)新過程中，沉浸式教育逐漸成為主流思想。當(dāng)前的高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，沉浸式教育和智慧課堂均發(fā)揮出重要作用，且兩者有較好的融合，教師依托AR（增強現(xiàn)實）技術(shù)和VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)，可以幫助學(xué)生進入沉浸式學(xué)習(xí)，減少學(xué)生在高中數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)中遇到的物理空間的障礙，有助于提高教學(xué)的效率與質(zhì)量。為成功構(gòu)建沉浸式智慧課堂，教師應(yīng)該重點抓好五大策略：一是改變教學(xué)敘事視角，二是強調(diào)AR技術(shù)的應(yīng)用，三是梳理數(shù)學(xué)知識難易程度，四是積極建設(shè)智慧教室，五是堅持做到因材施教。更重要的一點，在后續(xù)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)該嘗試借用更多的數(shù)字教育資源、技術(shù)產(chǎn)業(yè)構(gòu)建學(xué)生喜歡的沉浸式教學(xué)場景，以求促進高中數(shù)學(xué)教育高質(zhì)量發(fā)展。

一、智慧課堂和沉浸式教育

在實現(xiàn)智慧教育的過程中，智慧課堂是一種重要的方式，能讓教育活動變得智能、智慧、高效、簡單。智慧課堂，是指在課堂教學(xué)中引入適用的高科技、沉浸式技術(shù)及其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)，從而讓師生共同發(fā)揮主觀能動性，實現(xiàn)教育教學(xué)的“可視化”及師生的深度交流。目前來看，新課程改革強調(diào)推動教育現(xiàn)代化和信息化，這也讓智慧課堂的構(gòu)建成為共識，突出的一個表現(xiàn)便是大力建設(shè)智慧教室，借助其中的一些技術(shù)和設(shè)備幫助學(xué)生進行知識的學(xué)習(xí)與探索。

沉浸式教育在20世紀(jì)60年代便已經(jīng)被提出，發(fā)端于積極心理學(xué)，強調(diào)的是學(xué)習(xí)者努力進入一種沉浸的狀態(tài)，甚至是達(dá)到忘我境界，獲得良好的認(rèn)知和體驗感。詳細(xì)言之，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的沉浸式教育是以沉浸理論為基礎(chǔ)，在理解時可以從三個方面進行。第一，需要學(xué)習(xí)者完全投入某一種學(xué)習(xí)活動之中，且集中注意力，對其他事物的存在做到無視，從而處于沉浸的狀態(tài)，在此過程中，必須要有良好的學(xué)習(xí)情境或氛圍。第二，沉浸式教育可以將理論教學(xué)和教學(xué)實踐有效連接起來，是兩者之間的橋梁，強調(diào)學(xué)習(xí)者可以全過程和全身心地投入，既感悟知識內(nèi)容，也可以產(chǎn)生良好的情感共鳴。第三，沉浸式教學(xué)法的落實并不是簡單為之，需要一些必備條件，主要是明確目標(biāo)、獲得體驗、優(yōu)設(shè)任務(wù)、建構(gòu)情境。如此一來，學(xué)習(xí)者的感官、情緒、肢體、心智均可以處于一種沉浸狀態(tài)，如果可以實現(xiàn)完全沉浸，則能夠獲得情感共鳴，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

二、高中數(shù)學(xué)沉浸式智慧課堂的優(yōu)點

在高中數(shù)學(xué)的教學(xué)中，積極構(gòu)建沉浸式智慧課堂的優(yōu)點有四個。第一，依托沉浸式智慧課堂，師生之間可以進行深度交流，并且因為有AR技術(shù)、VR技術(shù)的支持，所以更易滿足學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的個性化需求，對提高學(xué)習(xí)興趣和有效性大有裨益。教師通過應(yīng)用AR設(shè)備、VR設(shè)備，可以幫助學(xué)生形成親身沉浸的良好體驗，加深對數(shù)學(xué)知識的理解，并形成一些新的看法和見解。同時，師生、生生之間的溝通交流，會有助于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、思辨能力和分享意識，也因此利于學(xué)生的共同學(xué)習(xí)和共同進步。第二，依托沉浸式智慧課堂，可以更好地吸引學(xué)生的注意力，促使他們?nèi)硇膮⑴c到課堂和教學(xué)活動之中。如果是在課堂上應(yīng)用AR設(shè)備、VR設(shè)備，則可以讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的學(xué)習(xí)體驗，可以清楚地看到知識生成的過程，增加學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂趣。第三，在沉浸式智慧課堂的支持下，高中數(shù)學(xué)的教學(xué)可以實現(xiàn)可視化，所有知識內(nèi)容可以直觀形象地呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前。依托各種信息技術(shù)手段，教師可以將學(xué)生所喜歡的圖畫、錄像、動漫等多種教學(xué)資源引入課堂，尤其是可以讓抽象的知識內(nèi)容生動形象地展示出來。知識以可視的形式呈現(xiàn)，自然有助于學(xué)生有效學(xué)習(xí)，對發(fā)展他們的思維能力和認(rèn)知能力十分有利。第四，在沉浸式智慧課堂中，學(xué)生可以在虛、實的學(xué)習(xí)環(huán)境中進行學(xué)習(xí)，且可以與知識實現(xiàn)有效互動。目前來看，教師在高中數(shù)學(xué)的沉浸式智慧課堂中極力凸顯學(xué)生的主體地位，或者是尊重學(xué)生的主體地位，這樣學(xué)生能夠選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式，更利于他們進行直觀、立體、互動的學(xué)習(xí)。

三、高中數(shù)學(xué)沉浸式智慧課堂構(gòu)建的策略

（一）改變教學(xué)敘事視角

在高中數(shù)學(xué)沉浸式智慧課堂中，教師既要注重應(yīng)用先進的教育教學(xué)技術(shù)手段，也要重視教學(xué)敘事方式的改變。在改變教學(xué)敘事視角時，教師應(yīng)該有這樣的思考，即應(yīng)該堅持立足于學(xué)生的興趣，用興趣感知進行引導(dǎo)教學(xué)和沉浸式教學(xué)，以求讓學(xué)生可以開心快樂地進行學(xué)習(xí)。

以湘教版必修二“三角函數(shù)”的教學(xué)為例，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對一些知識內(nèi)容不能有效理解，對此，教師應(yīng)該改變教學(xué)敘事視角。詳細(xì)言之，教師可以從三個方面安排新課教學(xué)活動。第一，借助VR設(shè)備給學(xué)生呈現(xiàn)三角函數(shù)的知識內(nèi)容，便于讓他們對三角函數(shù)產(chǎn)生一定的認(rèn)知，并有效激發(fā)出學(xué)習(xí)興趣。在此過程中，可以先讓學(xué)生自學(xué)和感受，努力獲得沉浸式學(xué)習(xí)的樂趣，然后教師可以鼓勵學(xué)生進行互動，如同學(xué)之間可以相互講解三角函數(shù)知識。第二，教師可以在備課階段收集教學(xué)資源，例如，可以收集天文、航海的有關(guān)知識內(nèi)容，供學(xué)生觀看和學(xué)習(xí)。課堂上，教師可以給學(xué)生講一講三角函數(shù)知識在航海中的應(yīng)用故事，還可以用VR設(shè)備將故事可視化，相信通過這種方式一定可以幫助學(xué)生有效學(xué)習(xí)和理解知識。第三，在AR設(shè)備、VR設(shè)備的支持下，教師容易創(chuàng)設(shè)出學(xué)生所喜歡的真實化情境。在學(xué)習(xí)三角函數(shù)時，教師可選擇將學(xué)生“帶到”海船和真實的航海環(huán)境之中，并提出這樣的問題：“現(xiàn)在有一輪船自西向東航行，在A處發(fā)現(xiàn)小島是在輪船東偏北21.30這一方向上，現(xiàn)在要繼續(xù)向西行駛，行駛距離是50海里，然后可以到達(dá)C處。發(fā)現(xiàn)小島在輪船的東偏北63.50方向上，那么已知輪船的航行速度，還需要多長時間到達(dá)小島呢？”通過特定情境的模擬，數(shù)學(xué)課堂教學(xué)可以充滿趣味性。

（二）強調(diào)AR技術(shù)的應(yīng)用

在構(gòu)建高中數(shù)學(xué)沉浸式智慧課堂時，教師應(yīng)該重視AR技術(shù)的應(yīng)用價值挖掘，打造探究式、沉浸式、情境式的課堂，從豐富課堂教學(xué)資源、豐富教學(xué)互動、拓寬教育路徑等方面出發(fā)，拓展延伸，與高中數(shù)學(xué)內(nèi)容進行有效銜接。在課堂活動中，教師可利用AR技術(shù)，設(shè)計符合教學(xué)內(nèi)容的話題討論，深化學(xué)生對知識內(nèi)容的理解，提高學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)。依托AR技術(shù)，可實現(xiàn)師生的雙向交互。在面對一些教學(xué)內(nèi)容中的難點和重點時，教師可以轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)模式，構(gòu)建情境式的學(xué)習(xí)場景。學(xué)生身處一個真實的3D場景之中，能夠更好地進行互動交流，獲得身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。

在湘教版必修一“從圖象看函數(shù)的性質(zhì)”教學(xué)中，教師可以依托3D相機，將函數(shù)的圖象直觀呈現(xiàn)出來，并形成三維立體的情境，帶領(lǐng)學(xué)生進行分析。與此同時，教師可以鼓勵學(xué)生通過各種操作控制函數(shù)的圖象，讓函數(shù)的圖象以三維立體的形式呈現(xiàn)在眼前。當(dāng)學(xué)生在課堂上擁有更多的主動性之后，他們會更加積極和投入。這種學(xué)習(xí)方式可以確保聽覺、視覺均獲得良好體驗，甚至可以滿足學(xué)生的深度學(xué)習(xí)需求，有助于培育學(xué)生的思維能力、探索能力。

（三）梳理數(shù)學(xué)知識難易程度

沉浸式教育和智慧課堂都有諸多優(yōu)勢，并適用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)，但這并不表示教師要始終依托沉浸式智慧課堂開展教學(xué)活動，而是應(yīng)該把握好重難點。詳細(xì)言之，在沉浸式智慧課堂上，教師應(yīng)該找準(zhǔn)教學(xué)對象，梳理出數(shù)學(xué)知識難易程度，對于較為抽象和復(fù)雜的知識，可以優(yōu)先考慮進行沉浸式智慧課堂教學(xué)。如此一來，可以更好地凸顯學(xué)生的主體地位，凸顯新課教學(xué)的重點和難點，不至于使學(xué)生出現(xiàn)難以把握重難點的情況。在梳理數(shù)學(xué)知識難易程度時，教師應(yīng)該重點把握好兩點，一是堅持立足于學(xué)生，根據(jù)他們的學(xué)習(xí)能力、核心素養(yǎng)確定出重難點，借助沉浸式智慧課堂幫助學(xué)生理解知識背后的深刻內(nèi)涵；二是因?qū)W生對于抽象知識的理解一直存在不足的情況，所以教師應(yīng)該梳理出抽象的知識內(nèi)容.合理運用VR設(shè)備和AR設(shè)備開展教學(xué)，讓知識點直觀呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前?？傊?，沉浸式智慧課堂要有所指向，可以專門用來幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中遇到的重難點問題。

在湘教版必修二“直線與直線、直線與平面的位置關(guān)系”這一課教學(xué)中，一個重點知識是“直線與平面平行”，教師必須幫助學(xué)生有效掌握此部分的內(nèi)容，為后續(xù)的“平面與平面平行”這一知識研究奠定基礎(chǔ)。在沉浸式智慧課堂中，教師可以梳理出三個學(xué)習(xí)目標(biāo)。第一，引導(dǎo)學(xué)生有效理解直線與平面平行的判定定理；第二，和學(xué)生一起證明直線與平面平行的性質(zhì)定理；第三，幫助學(xué)生理解一點，即立體幾何中研究位置關(guān)系的方法，包括性質(zhì)方法和判定方法。在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)時，教師應(yīng)該利用好沉浸式智慧課堂，關(guān)鍵做法是用VR設(shè)備或AR設(shè)備將實際物體抽象成空間圖形，并引導(dǎo)學(xué)生直觀觀察直線與平面的平行關(guān)系。

（四）積極建設(shè)智慧教室

在整個高中數(shù)學(xué)的沉浸式智慧課堂中，始終依賴于一個基礎(chǔ)條件，即智慧教室。只有當(dāng)智慧教室足夠先進和有效，學(xué)生才可以處于沉浸式學(xué)習(xí)的最佳狀態(tài)。為此，學(xué)校要積極建設(shè)智慧教室，為沉浸式智慧課堂的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。要想達(dá)成這一目標(biāo)，是有一定困難的，學(xué)?？煞e極尋求社會力量的幫助或支持。除此之外，教師要重視數(shù)字化教學(xué)資源的建設(shè)，且應(yīng)該將形成的數(shù)字化教學(xué)資源及時上傳至教學(xué)平臺，讓學(xué)生可以自由學(xué)習(xí)，深入探索。

（五）堅持做到因材施教

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)該始終意識到一點，即每個學(xué)生都存在一定的差異。在日常教學(xué)過程中，教師要尊重學(xué)生的差異，堅持做到因材施教，助力學(xué)生的共同發(fā)展和個性發(fā)展。在VR設(shè)備的支持下，教師引領(lǐng)學(xué)生進入特定情境之中，然后引導(dǎo)他們通過手動操作學(xué)習(xí)場景中的具體物件，使自己的學(xué)習(xí)活動貼合已有知識面和接受度。在這一過程中，教師可以針對學(xué)生的學(xué)習(xí)差異提出難度不同的數(shù)學(xué)問題，借助數(shù)學(xué)問題激發(fā)學(xué)生的求知欲望。沉浸式智慧課堂有助于學(xué)生處于沉浸狀態(tài)，且因為有諸多學(xué)習(xí)技術(shù)手段的支持，所以學(xué)生面對有梯度的問題時，可以多方查找資料和深入探究，在此過程中必然可以有效參與“分析問題→探究問題→解決問題”這一學(xué)習(xí)過程。

在湘教版必修一“指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)”教學(xué)中，教師可以分三步走。第一步，學(xué)生登錄“智慧課堂”平臺進行自主學(xué)習(xí)和練習(xí)，教師要查看學(xué)生的學(xué)習(xí)報告，從而確定出他們對指數(shù)函數(shù)概念的掌握情況，給后續(xù)教學(xué)提供依據(jù)。第二步，引導(dǎo)學(xué)生對指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)形成初步認(rèn)知，關(guān)鍵做法是讓學(xué)生自己動手操作，例如，自己選擇底數(shù)a的取值，嘗試歸納出指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)。這一過程中教師要尊重每位學(xué)生的想法和所得到的答案，并進行適時且有效的指導(dǎo)。第三步，使用“智慧課堂”平臺中“學(xué)生講”這一功能，鼓勵學(xué)生大膽分享探索發(fā)現(xiàn)知識的過程。這一過程中可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效與不足之處，便于后續(xù)因材施教。

四、結(jié)語

沉浸式教育、智慧課堂對高中數(shù)學(xué)教學(xué)的影響均是深遠(yuǎn)的，且當(dāng)前所構(gòu)建的沉浸式智慧課堂已經(jīng)較為有效和成熟，能夠滿足高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的諸多需求。后續(xù)將繼續(xù)加大研究力度，探索沉浸式智慧課堂構(gòu)建過程中的更多要點和技巧，力爭讓學(xué)生始終處于真實、趣味、智能、智慧的學(xué)習(xí)狀態(tài)中，達(dá)到沉浸式學(xué)習(xí)的理想效果。

（責(zé)任編輯：徐婷）