AR技術支持下的小學數學創新課堂實踐研究

許賢蘇 曾美琳

【摘要】《中國教育現代化2035》第八項任務提出：加快信息化時代教育變革。對于教育領域而言，沒有教育信息化就沒有教育現代化，加快教育信息化快速發展既是事關教育全局的戰略選擇，也是破解教育熱點、難點問題的緊迫任務。當今社會，教師要提升自己的信息技術素養，巧用信息技術輔助教師教學，實現數學創新課堂的愿景。對此，筆者一直在研究信息技術與學科教學的深度融合。本文聚焦于小學幾何體教學，闡述教師在小學數學幾何體教學、培養學生的空間觀念這方面，AR技術可以給予哪些非常有效的課堂創新技術支持。

【關鍵詞】AR技術;小學數學;創新課堂;增強現實

一、引言

AR（Augmenbed Reality，增強現實技術）是虛擬現實技術的延伸，它可以用來模擬對象，讓學習者在現實環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。《中國教育現代化2035》第八項任務也提出：加快信息化時代教育變革。對于教育領域而言，沒有教育信息化就沒有教育現代化，加快教育信息化快速發展既是事關教育全局的戰略選擇，也是破解教育熱點難點問題的緊迫任務。筆者發現，在小學數學幾何體教學、培養學生的空間觀念這方面上，AR技術可以給予非常有效的課堂創新技術支持。

二、AR技術支持下數學創新課堂的優勢

在以往教學“圖形與幾何”時，教師通常都是借助多媒體和模型再結合語言描述來講授。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的，需要依靠學生的想象力，要讓學生直接從現實生活的三維物體抽象出二維圖形，這對學生的空間觀念要求就更高了。成績中上的學生可能還是可以接受的，但是中下的學生就比較吃力了，學困生甚至都聽不懂。對于現在這種普遍的學習狀態，是教育者亟需解決的重要問題。AR技術給數學創新課堂的轉變帶來了新契機。

（一）AR可以發展學生的空間觀念。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技術的支持來將它可視化，實現數學創新課堂的愿景。AR技術能幫助學生更好地理解隱形思考過程，培養空間觀念。

（二）AR可以讓學生去親身體驗過程，真正地成為課堂的主人。《基礎教育課程改革綱要（試行）》里講到：“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學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。”這就強調了盡量減少教師的單方面輸出，增加學生親身體驗、合作交流的機會。只有學生主動參與、親身體驗，才能讓學習變得更深刻。AR技術的使用，基于自然交互，增加體驗感，極大地吸引了學生的興趣。同時，AR技術的情景化、可視化都促進了學生理解的深層機制。善于表達的學生借助AR可以生動形象地表達自己的想法，并逐步形成一種新的思維方式。座位上的學生邊看AR的演示過程，邊傾聽同齡人的講解，平平無奇的內容瞬間變得有趣又生動。

三、研究AR技術促進數學教學模式的創新

在數學教學中，運用AR技術，可以有效促進數學教學模式的創新，使原本枯燥的數學課變得生動有趣。

（一）AR技術融合到數學學科教學，促進教學資源平等化普及化，提高學生學習興趣。

（二）優化了智慧課堂，把現實增強體驗應用到教學中，打造實時交互的課堂方式，親身進入課堂內容體驗，身臨其境直觀感受，提高課堂教學質量。

（三）利用新技術融入教學環節，創新教師教學手段，教師利用三維直觀的教學內容，增強智慧課堂中的場景真實再現，使教師真正成為學生的引領者。

（四）轉變學生觀，運用AR技術激發學生的探究欲和想象力，提高學生認知水平和學習效率，培養學生的合作能力、探究能力、創新能力，提高學生的主觀能動性。

四、AR技術應用于數學創新課堂的實踐

AR技術在小學四年級下冊《觀察物體（二）》這節課的應用，獲得以下兩點啟發，并從中找到一些操作方法：

（一）AR技術應用的基本方法

1.課前：教師需要了解AR技術并熟練運用。筆者使用的AR設備是一個投影儀和一個定位盤，并通過配套相應的素材資源來進行輔助教師的教學。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、適應它，才能融為一體，熟練操作。

2.課中：AR技術的使用要切實幫助學生突破難點，避免為用技術而用技術。像“圖形與幾何”教學驗證結論時或者分析比較抽象的問題時，AR技術都能給予強大的支持。教師要放手給學生操作，在旁偶爾提示或引導一下即可。

3.課后：最好能有自己的課堂實錄及時反思AR技術使用是否有最大可能地發揮其作用。如，筆者的課堂上，在第二次試教時，以為已經很放手了。但后來通過觀看自己的課堂實錄，不但發現自己一些課堂上不好的習慣，還發現在學生在使用AR時，自己干預過多，沒有借助AR演示來更好地發展學生的表達能力。

（二）結合具體案例分析AR技術支持下的數學創新課堂

本節課通過：1.復習引入，讓學生聯系二年級所學的觀察物體與這節課的關系，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、上面和左面進行觀察;②記錄在各個方向觀察到的平面圖形。”兩名學生上臺匯報并用AR進行驗證自己的想法。3.牛刀小試，完成做一做，并請學生上臺匯報及AR演示。4.對比：不同的幾何體從同一方向進行觀察，看到的圖形有時是不同的，有時是相同的。5.鞏固提升，完成紙質練習和操作練習（根據給出條件拼搭符合要求的幾何體）。

《觀察物體（二）》這一節課是屬于“圖形與幾何”領域，學生理解起來相對抽象，之前不借助AR技術就只能借助實物，操作不方便，學生觀察起來也不夠清晰，有時甚至連實物都沒有。對于“側面觀察幾何體并畫出你觀察的形狀”，這類型問題的解決，教師只能讓學生去假設“你站在側面進行觀察，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，能更好地聚焦學生。AR這樣高科技技術的使用對學生吸引力大大提高，學生看到后感覺很新鮮好奇，參與度自然提高，課堂質量同步上升。

在教學過程中，教學任務很快完成。教師大膽放手，讓學生操作。學生的學習力非常強，馬上就上手了。AR提供了想象力支撐，學生理解起來比預期中更容易。

在后面的達標練習評講中，教師驚喜地發現，即使后面不用AR來演示，學生也能想象出使用AR看到的樣子并畫出來。

五、AR在小學數學“圖形與幾何”領域的應用效果

在小學數學“圖形與幾何”領域中，通過AR技術手段的應用，收到了明顯的效果，課堂教學得以優化。

（一）虛實結合，實現情景化

AR技術將虛幻的幾何體呈現在屏幕上，教師通過調節定位盤來旋轉、移動幾何體，如同實物一樣。同時，通過提前設置功能，進行增加或減少幾何體個數，同時還能提取面、提取不同的幾何體做對比等的功能操作。這樣創設情境可以幫助學生更加容易理解空間結構，有效地培養了學生的空間觀念。

（二）自然交互，增強體驗感

學生通過操作定位盤和觸碰屏幕來進行互動學習，生動有趣，實現了人與技術的有效融合，學生的體驗感得到提升。

（三）三維展示，提升理解力

AR技術的應用，避免了學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生也能更好地掌握，理解能力得到提升。

六、結語

“圖形與幾何”領域是小學數學教學的重難點，而先進的AR技術可以很好地輔助教師教學，優化課堂教學，有效地達成教學目標，提高教學效果。

參考文獻：

[1]蔡蘇，王沛文，楊陽等.增強現實（AR）技術的教育應用綜述[J].遠程教育志，2016，34（5）：27.

[2]范明慧，張煒琴，李娜.AR在小學幾何體教學中的應用探析[J].中國教育信息化·基礎教育，2020（22）：67-71.

責任編輯? 楊? 杰