AR教學環境優化高中生物課堂教學對策分析

許君

【摘 要】提起AR，大眾對其印象仍停留在游戲營銷方面。然而實際上，AR技術已經廣泛應用到教育、醫療等多個領域。現階段，政府部門已經采取有力的措施推動教育信息化的發展，同時，教育體系自身的發展需要，都在推動教育+AR垂直市場的發展。文章從四個層面分析AR教學環境對高中生物課堂教學進行優化的具體對策，希望能夠為高中生物課堂教學質量的提升與教學環境的優化提供一定的借鑒。

【關鍵詞】教學環境;高中生物;課堂教學

教育信息化2.0是教育信息化發展到一定階段的產物，不僅僅是對技術的應用，更多的是實現技術與教育的融合，在此背景下，教育領域出現了各種全新的教育理念與教學技術手段，有效地提升了教學效率和教學質量。AR技術能夠將虛擬信息與現實世界充分交融在一起，能夠讓學生獲得更加真實的感官體驗，在新一輪的課程改革背景下，高中生物教師需要充分發揮AR技術的優勢，利用AR教學環境優化高中生物課堂教學，創新教育理念，有效的開展校本教研，反思自身在課堂教學中存在的問題，不斷的進行自我提升與創新，進一步提升高中生物課堂教學效率，實現培養高中學生生物學科素養的目的。

1.高中生物課堂教學中存在的問題分析

1.1師生互動形式主義嚴重，思維深度不足

多數高中生物教師從主觀上已經意識到和學生互動的重要性，但是并未全面把握學生的學習情況，課堂師生互動存在較為嚴重的形式主義，在高中生物課堂教學中，就是為能夠構建出有效的問題情境，難以在課堂教學中組織學生進行有效的互動，這種情況下，難以培養學生的生物學科思維意識。這與高中生物教師未能夠形成科學的教學觀念與知識觀念有密切關系，將教學目標狹隘的當作是知識的講解。

1.2探究教學流于形式，學生的參與度較低

生物教師在組織探究教學的過程中，主要存在以下四個方面的問題，探究點偏離，將動手實驗等同于探究式學習，探究程式化且泛化。結合高中生物課堂教學實際情況來看，探究教學程式化的主要原因與教師過于注重一節課程中探究過程的完整性有關，這種情況下，生物老師的講解過程在課堂中相對比較匆忙，學生深度思維不足，而且參與度比較低，難以達到預期的探究學習效果。

1.3合作學習效率不高，未能進行有效的組織

結合高中生物公開課與優質課教學過程與評比結果來看，多數教師都會采取小組合作探究的方法，但是組織效果并不理想。其中主要原因是教師的教學觀念不正確，認為安排學生合作學習是為了充分體現出課程改革的思想，進而導致小組合作學習存在形式化問題。學生在合作學習中未能夠得到有效的訓練，不利于自身學習習慣的培養。與此同時，合作學習內容的難易程度并不容易把握，因而高中生物合作學習活動流于形式，學生參與有效性比較低。

1.4教學過程中過于重視結果與知識，忽略學習過程與積累

在實驗教學與探究活動中，部分教師將實驗中的現象直接列舉出來，對于實驗中出現的原理以及操作的具體流程、注意事項等，只是簡單進行列舉說明。教材中的關鍵詞語和語段，教師會將其一一列舉出來，由于缺少分析與推理的過程，因此，學生的主動思考與分析不足，難以系統的把生物課程知識構建出知識框架。能夠關注的知識發現過程的教學，不利于培養學生的科學思維，同時也難以幫助學生掌握科學的研究方法。

2.AR教學環境優化高中生物課堂教學的具體教學策略

2.1利用AR技術創設出真實的教學情景

在與情景的互動中，以幫助學生強化自身的主體意識，同時能夠幫助學生了解知識的意義。也就是學生需要在具體的教學情境中，獲取到生物知識，并學會知識的遷移與內化，實際能夠在生活中更好的利用所學過的生物知識。教學情境是一種常見的教學方法，但是在傳統的教學情境創設過程中，二維的圖片與視頻難以幫助學生進行有效的理解，未能夠有效地激發學生的自主探究能力。在高中生物課程中，有很多宏觀與微觀知識，如果只是依賴于傳統的教學方法，難以實現預期的教學效果。應用AR技術手段，生物教師可以結合教學內容，模擬出數字信息，并將其與真實的情景融合在一起，這種情況下，能夠將抽象的生物知識轉變成具象化的生活實例，有助于學生進行生物實驗與探究。以細胞的物質輸入與輸出教學為例，教師可以結合教學內容，提前制作AR課件，導入本章需要學習的主要內容，幫助學生更好的了解物質的跨膜運輸。在這一過程中，學生可以佩戴HMD眼鏡，觀察到立體的細胞模型，有助于幫助學生更好的了解生物膜與生物膜的生理機能。接下來，教師可以引入主動運輸與被動運輸的差異，布置學習任務，以任務的方式驅動學生主動學習與思考生物的重點與難點知識，達到預期的教學效果。對于一些肉眼不可見的生物現象，包括人體的器官組織、RNA結構等，可以利用AR技術幫助學生更好的理解與記憶。

2.2創新高中生物課堂教學模式

為了進一步提升高中生物課堂教學效率，教師需要注重學生的主體地位，引導學生從被動接受轉變成主動探究。在傳統的高中生物課堂中，教師是課堂的主體，教學活動是以教師為核心開展的，未能夠充分考慮到學生的學習習慣與認知能力，削弱了學生學習的積極性。將AR技術運用到高中生物課堂中，需要對高中生物課堂教學模式進行創新與優化，讓學生與情景、教師等交互在一起，能夠在合作探究中提升生物課堂教學效率。在課程改革背景下，教師發揮著組織作用與指導作用，需要教師能夠充分發揮各種教學手段的優勢，培養學生對高中生物的學習興趣。在制作AR課件的過程中，就是可以充分利用AR技術的交互性，設計出交互操作的環節，讓學生主動參與到教學活動中。AR技術的利用能夠將原本枯燥的機械記憶轉變成探索、總結與歸納的過程，能夠讓學生感受到成功的快樂。除此之外，借助于AR技術，能夠幫助學生得到更加豐富的媒體信息刺激，有助于激發學生的生物學習動機。以質壁分離的課程教學為例，教師可以鼓勵學生進行自主探究，并完成相關的實驗操作，可以結合教學內容制作出AR視頻。第一，教師可以利用一些簡單的小實驗進行演示，讓學生能夠明確質壁分離實驗的生物學原理與操作的注意事項。讓學生分成多個學習小組，開展質壁分離生物學實驗，運用AR軟件記錄實驗結果。與此同時，能夠掃描教材的相關內容，可以讓兩者在軟件內建立聯系，學生只要打開生物教材，就能夠鞏固所學過的實驗內容。這種情況下，實現了教師講解到學生的主動參與思考的過程，提升了生物教學效果。

2.3組織學生進行合作探究與學習

組織學生進行合作探究與學習，需要把學生劃分成各個學習小組，以小組為單位，以任務為驅動，開展教學活動，達到預期的學習效果。傳統生物課堂中的小組合作，主要是學生進行討論與交流，是一種淺層的合作，這種合作模式會受到時間與空間的制約，阻礙學生之間的互動交流。利用AR技術可以構建出一個虛擬的學習環境，學生可以在這個環境中進行自主交流和自由互動，為學生提供了多樣化的學習方式，同時也增強了合作探究的有效性，可以同步進行聽講、提問與互動，讓學生能夠在面對面的情況下學習生物知識。5G技術的快速發展，進一步提高了虛擬數據的傳輸能力、計算能力與儲存能力，讓學生更好地進行AR合作學習。例如，在學習基因分離定律的相關知識時，教師可以讓學生小組互動討論孟德爾實驗成功的原因，第一，因為AR技術模擬出豌豆雜交的虛擬過程，讓學生指出對實驗結果產生影響的主觀因素與客觀因素，有學生指出，豌豆自花傳粉，閉花授粉，在雜交實驗中能夠有效的避免誤差的產生，讓實驗的結果更加精確。也有學生提出，孟德爾在豌豆雜交實驗中應用了科學的統計方法，得出的數據更加準確，也更加具有說服力。在學生討論結束之后，教師對學生的想法進行歸納與總結，可以幫助學生對生物實驗的基本原則與操作方法有更加深刻的理解，增強學生生物學科素養。

2.4積極組織多樣化的課外活動

在高中生物的教學過程中，教師需要積極組織各種多樣化的課外活動，進一步對課堂內容進行拓展。充分發揮游戲優勢與活動設計，能夠增強生物知識學習的趣味性，緩解學生的學習壓力。在這樣的游戲活動中，能夠提高學生的創新能力、思維能力與應變能力，讓學生能夠在快樂中鞏固生物知識。以學習減數分裂的教學內容為例，教師可以讓學生應用AR眼鏡觀察染色體的分裂過程，然后用圖文表示出各階段染色體的變化情況。通過直觀形象的觀察，能夠讓學生更好的記憶相關的生物知識，提升學生的學習效率。相同的，還可以讓學生觀察卵細胞的兩次分裂過程，對比分析精子與卵子產生存在的相同點與不同點，能夠避免學生在學習過程中出現混淆，對概念的理解模糊不清。將活動作為生物課程鞏固所學知識的重要渠道，能夠激發學生的學習興趣，同時也可以提升生物教學質量，就是可以將其作為課后作業的一種形式。

3.結束語

綜上所述，生物教師可以充分發揮AR技術優勢，讓生物教學活動更加具有趣味性，能夠更好地激發學生的學習興趣。借助AR技術改變生物教學模式，深化學生在課堂中的主體性，利用AR技術開展合作探究，增強學生的生物學科素養。除此之外，還可以利用AR技術，為學生創建出一個真實且自由的學習環境，有助于培養學生的主觀能動性。

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