基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法探究

摘"要：虛擬現(xiàn)實技術在中學數(shù)學幾何教學中具有廣泛的應用.因此，本文通過對當下初中數(shù)學幾何教學現(xiàn)狀的深入分析，揭示傳統(tǒng)教學模式的局限性，同時探討虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展軌跡及其在教育領域的潛在價值，特別是體感交互技術在幾何教學中的獨特作用能提升教學效果，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)．

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；空間直覺；體感交互；幾何教學

隨著信息技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在各個領域得到了廣泛的應用，并已輻射到教育教學領域.基于此，以初中數(shù)學幾何體感教學為切入點，構建以虛擬現(xiàn)實為輔助手段的教學方案，旨在探討虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的幾何體感教學法在提升學生空間直覺能力與學習動機的作用．

1"虛擬現(xiàn)實技術概述

1.1"虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展

虛擬現(xiàn)實技術在過去幾年的迅猛發(fā)展，主要得益于計算機圖形學、傳感技術、人機交互技術等領域的不斷進步.隨著顯示設備的改進和成本的降低，虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)逐漸走出實驗室，進入人們的日常生活中.這項技術主要包括虛擬環(huán)境的構建、交互設備的開發(fā)以及虛擬現(xiàn)實應用軟件的開發(fā)等方面.近年來，虛擬現(xiàn)實技術在游戲、醫(yī)療、教育等領域取得了廣泛的應用，為人們的生活和工作帶來了諸多便利．^［1］

在虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展過程中，大量的投入和研究使得虛擬現(xiàn)實設備越來越智能化、便攜化，同時提高了虛擬現(xiàn)實的逼真度和交互性.這些技術的進步為初中數(shù)學幾何體感教學法的實施提供了技術支持.虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展也帶動了相關產(chǎn)業(yè)鏈的快速壯大，從硬件制造到軟件開發(fā)，從內容創(chuàng)作到教育應用，整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)得到了全面的發(fā)展.^［2］這為虛擬現(xiàn)實技術的廣泛應用奠定了基礎，也為初中數(shù)學幾何體感教學法的發(fā)展提供了更加豐富的資源和可能性．

1.2"虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的應用

虛擬現(xiàn)實技術在教育領域已經(jīng)得到廣泛關注和應用.通過虛擬現(xiàn)實技術，學生可以身臨其境地沉浸在數(shù)學幾何的學習場景中，通過操縱虛擬世界中的幾何體來加深對空間概念的理解.^［3］這種直觀的體驗可以激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果．

虛擬現(xiàn)實技術可以提供高度個性化的學習體驗.通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設置，可以根據(jù)學生的學習進度和水平，為他們提供符合需求的學習內容和挑戰(zhàn).^［4］這種個性化的學習方式可以更好地滿足學生的需求，提高學習效率.虛擬現(xiàn)實技術還可以為教師提供強大的教學工具.教師可以利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行實時的教學演示，將抽象的數(shù)學幾何概念通過具體的虛擬場景展示給學生，能夠更好地吸引學生的注意力，提高教學效果．因此，虛擬現(xiàn)實技術在初中數(shù)學幾何的教學中具有巨大潛力，能夠為學生提供更加直觀、個性化、高效的學習體驗．

2"初中數(shù)學幾何體感教學法

2.1"初中數(shù)學幾何教學現(xiàn)狀分析

數(shù)學幾何教學在初中階段普遍存在以下問題：①傳統(tǒng)的數(shù)學幾何教學主要依靠二維紙面的圖形來進行教學，缺乏對于學生空間想象力和直覺的培養(yǎng)；②學生往往難以理解抽象的幾何概念，如平行、垂直、相似等，從而缺乏直觀的感受和體驗；③由于學習環(huán)境的限制，教師很難為學生提供真實的空間感知體驗，這導致了學生對于數(shù)學幾何的抽象概念難以理解和消化；④傳統(tǒng)的教學方式難以激發(fā)學生的學習興趣，導致學生在幾何學習中往往缺乏主動性和參與性；⑤由于課堂時間的限制，教師難以為學生提供足夠的實踐機會和探索空間，這導致學生對于幾何的理解能力和實際運用能力相對較差；⑥傳統(tǒng)的數(shù)學幾何教學方式往往難以滿足不同學生的個性化學習需求，難以發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)學生的空間直覺和天賦．

2.2"體感交互技術在幾何教學中的作用

體感交互技術在幾何教學中的作用可以通過多種方式展現(xiàn).首先，通過虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器和手柄設備，學生可以實際操作來感知和理解幾何圖形的空間特征，如旋轉、移動、拉伸等操作，有利于加深對幾何概念的理解.^［5］具體實施步驟如圖1．

其次，體感交互技術可以提供沉浸式的學習體驗，使學生能夠在虛擬環(huán)境中自由探索和觀察幾何問題，從而增強學習興趣和主動參與度.這種情境化的學習方式有助于激發(fā)學生的學習動力和積極性．

再次，體感交互技術還可以提供個性化的學習路徑和反饋機制，根據(jù)學生的不同學習水平和需求進行智能化的指導和評估.通過實時的數(shù)據(jù)分析和個性化的學習指導，可以更有效地幫助學生解決幾何學習中的困難和問題，提升學習效果．

最后，體感交互技術還可以促進學生之間的協(xié)作與交流.通過共享虛擬環(huán)境中的幾何探索和發(fā)現(xiàn)，學生可以相互學習、交流和合作，培養(yǎng)團隊合作意識和創(chuàng)新思維能力，從而達到更深層次的學習效果．^［6］

3"教學實驗設計與實施

3.1"實驗設計與教學方案

為了有效實施基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法，實驗設計與教學方案需要精心制定.^［7］首先，筆者選擇合適的虛擬現(xiàn)實設備，包括頭戴式顯示器和手柄，用于學生的互動體驗.其次，針對不同的數(shù)學幾何概念，設計相應的虛擬現(xiàn)實場景，確保學生能夠直觀地感受到空間關系和幾何形體的特點.同時，教學方案將充分考慮學生的年齡特點、學習習慣以及教師的指導方法，使虛擬現(xiàn)實教學融入傳統(tǒng)教學.接著，筆者制定詳細的課堂教學流程，包括學生使用虛擬現(xiàn)實設備的時間安排、教師引導學生的方式、課堂互動等，確保教學目標的順利實現(xiàn).最后，針對虛擬現(xiàn)實設備的維護和管理，制定相應的規(guī)范和流程，保障設備的穩(wěn)定運行和教學效果的持續(xù)提升．

3.2"實驗結果與數(shù)據(jù)分析

實驗結果顯示，使用基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法能顯著提高學生對空間幾何的理解和感知能力.在實驗組中，學生的空間直覺能力得到了顯著提升，平均成績較對照組有明顯提高.此外，實驗組學生在幾何問題解決能力上也表現(xiàn)出更強的體驗感，更加熟練地運用幾何概念解決問題，并且更加主動地探索和提出問題.數(shù)據(jù)分析顯示，實驗組學生的學習積極性明顯提高，對幾何學習的興趣得到了激發(fā)，并且在應用數(shù)學知識解決實際問題的能力上也得到了顯著提升．

需要注意的是，在實驗過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)一些學生對虛擬現(xiàn)實技術的適應性有所差異，部分學生可能出現(xiàn)頭暈、眩暈等不適感.因此，在今后的教學實踐中，需要進一步優(yōu)化虛擬現(xiàn)實技術的應用，以減少這些不適感對學習效果的影響．

總體來看，基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法對學生的空間直覺能力和幾何學習興趣有積極的促進作用.這為未來的數(shù)學教學提供了新的思路和方法．

4"結語

在虛擬現(xiàn)實技術的支持下，基于空間直覺的初中數(shù)學幾何體感教學法在教學實踐中取得了良好的效果.通過虛擬現(xiàn)實技術，學生可以直接參與到數(shù)學幾何的實踐操作中，感受空間關系，增強對幾何概念的理解.^［8］同時，教師可以根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術的特點，設計更加生動、直觀的教學內容，提高學生的學習興趣和參與度.此外，虛擬現(xiàn)實技術也為教學評價提供了更多可能性，可以通過學生在虛擬環(huán)境中的表現(xiàn)來更精準地評估其對幾何概念的掌握程度.因此，基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法是一種有效的教學手段，對于提高學生幾何學習效果具有重要意義．^［9］

在未來的教學實踐中，教師還可以進一步探索虛擬現(xiàn)實技術與初中數(shù)學幾何教學的結合.通過不斷改進虛擬現(xiàn)實技術，提高其硬件設備和軟件程序的性能，進一步優(yōu)化交互體驗，使學生可以更加自然地參與到虛擬環(huán)境中，深化對數(shù)學幾何概念的理解.同時，還可以結合大數(shù)據(jù)和人工智能技術，為學生提供個性化的學習路徑和內容；根據(jù)學生的學習特點和難點，設計定制化的教學方案，進一步提高教學效果.因此，基于虛擬現(xiàn)實的初中數(shù)學幾何體感教學法具有很大的發(fā)展空間和潛力，值得在未來的教育教學中進一步深入探討和應用．

參考文獻

［1］李慧.基于SPOC的《虛擬現(xiàn)實技術》課程設計與應用研究［D］.北京：中央民族大學，2019．

［2］王燚.基于沉浸式虛擬現(xiàn)實技術的園林空間教學方法探析——評《虛擬現(xiàn)實技術（微課視頻版）》［J］.應用化工，2023（9）：2744．

［3］朱宏煒.沉浸式教學法在環(huán)境藝術設計專業(yè)的應用研究［J］.輕紡工業(yè)與技術，2019（5）：68-70．

［4］林錦鶯.初中數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的“直覺+證明”思維能力研究［J］.新課程教學（電子版），2023（20）：81-83．

［5］章飛.初中數(shù)學幾何作圖的教學實施建議［J］.中學數(shù)學教學參考，2021（5）：9-12．

［6］呂婷.淺談初中數(shù)學教學應重視學生直覺思維能力的培養(yǎng)［J］.中國新通信，2020（6）：192．

［7］吳長城.虛擬現(xiàn)實技術在初中物理實驗教學中的應用——以《探究凸透鏡成像規(guī)律》為例［J］.學苑教育，2019（13）：73．

［8］姜先亮.基于“直覺目標”實現(xiàn)的初中數(shù)學教學——以主題“菱形”概念起始課為例［J］.初中生世界，2020（8）：60-62．

［9］韋玥.基于新課改的初中數(shù)學直覺思維培養(yǎng)策略探究［J］.考試周刊，2021（15）：75-76．