基于AR技術的初中生物學教學資源開發與運用策略研究

中圖分類號：G427 文獻標識碼：A文章編號：2097-1737（2025）18-0093-03

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）要求教師以豐富的生物學知識為載體，通過多種教學活動展現人們認識自然現象、掌握自然規律的思維方法及探究過程，反映自然科學的本質。教師應該通過開發和運用生活教學資源、網絡教學資源等，結合AR技術豐富課堂導入內容、優化課堂教學過程、展示課堂教學成果，從而改善初中生物學教學現狀，提升學生的核心素養。

一、AR技術與生物學教學資源的內涵

（一）AR技術的內涵

AR（AugmentedReality）技術即增強現實技術，具有真實世界與虛擬世界信息集成、實時交互等突出特點?！癆R滑塊”是以AR技術為支撐的教育系統中的一個功能，包括傳感器、智能交互等技術，可以用于音樂、視頻、三維模型等，從而達到優化體感和視覺場景的目的。教師可以通過滑動AR滑塊拖動視頻時間軸，使教學更加便捷?！墩n程標準》強調，要重視信息化課程資源的開發和利用，為學生提供適應信息時代所需要的新型學習模式和學習資源。因此，教師可以嘗試應用AR技術開發教學資源，并充分發揮各類教學資源的優勢。

（二）生物學教學資源的內涵

生物學教學資源指一切可以被應用于生物學課程教學的物質條件、自然條件、社會條件等各方面的資源總和。教師利用教學資源可以豐富教學內容，幫助學生深入學習生物學知識。對于初中生物學課程來說，教學資源來源于生活、班級、網絡等多個方面，教師圍繞這些教學資源和教材內容設計符合學生基本認知的教學活動，有利于豐富學生的學習體驗。

二、基于AR技術開發與運用初中生物學教學資源的意義

（一）借助AR技術創新教學方法

初中生物學教學以實驗教學為基礎，不僅注重培養學生的實踐能力，還強調培養學生的觀察、分析、理解等綜合能力。教師借助AR技術創新生物學教學方法，可以為學生提供更多學習的時間和空間，鍛煉學生的自主學習能力，更好地培養學生探究生物學知識的能力，提高學生的綜合素養。

（二）運用AR技術直觀展示內容

初中生物學的教學內容涉及微觀的生物學知識，AR技術可以形象直觀地展示這類知識，縮短教學時間，促進學生深入理解此類知識。另外，對于生物學實驗，教師可以用三維模型替代生物學樣本，通過AR技術演示實驗過程，以豐富學生的實驗體驗，控制實驗成本。

三、基于AR技術開發與運用初中生物學教學資源的策略

下文以“植物的葉與蒸騰”的教學為例，從生活、班級、網絡、實驗、自然、社會、測試等方面介紹基于AR技術的初中生物學教學資源開發與運用的策略。

（一）開發與運用生活資源，豐富課堂導入內容

在導入環節，教師可利用AR教育系統呈現“夏天老人在樹下乘涼”“農民伯伯在傍晚移栽植物”“森林附近地區在降雨”的情境模型圖。隨后，教師可拖動AR滑塊，顯示“老人乘涼的位置變化”“農民伯伯移栽植物的情境”“同一時間不同位置降雨的情況”的動態模型圖。對此，學生發現了生活中存在的生物學現象：老人愿意在大樹底下乘涼，農民伯伯選擇在陰雨天或傍晚移栽植物，森林附近地區降雨量較大。教師可趁機提出引導性問題，如“為什么‘大樹底下好乘涼'？”“為什么農民伯伯要在傍晚或陰雨天移栽植物？”“為什么森林附近地區的降雨量大？”等。學生在問題的驅動下作出“大樹底下沒有陽光”“陰雨天移栽植物可以保證植物有充足的水分供給”“森林吸收了更多的水分”的預測。如此，教師運用AR教育系統開發生活教育資源，激發了學生對生物學知識的好奇和興趣，便于引出后續教學活動。

（二）開發與運用班級資源，優化課堂教學過程

教師在觀察學生的校園與班級生活時可以發現，學生在為植物澆水半日后，植物的葉子更綠，澆濕的土壤漸漸變干。教師引導學生發現這一現象，并在AR教育系統中利用AR滑塊演示葉片水分蒸騰的動態過程：拖動AR滑塊時，裝有葉片的燒杯中的紅色液體滲入葉片，葉片逐漸變紅。學生據此猜測“給植物澆的水沿著植物向上運動”。教師可以趁機要求學生分析出現這一現象的原因，同時繼續緩慢滑動滑塊，呈現“葉片上附著一層薄薄水珠”的現象，由此引出“葉表皮細胞的外壁有一層不透水的角質層，角質層可以防止葉片內水分散失，而水分可以從氣孔散發”的教學內容，引導學生整理蒸騰作用的概念與過程。這樣，學生利用班級教學資源真正理解了蒸騰作用的概念和過程，鍛煉了自主學習能力，收獲了良好的生物學學習效果。

（三）開發與運用網絡資源，展示課堂教學內容

網絡媒體資源是一種創新的、便捷的生物學教學資源，具有新穎性、便捷性和時效性。對于“植物的葉與蒸騰”的教學內容，教師可以根據網絡熱詞—“建?！边M行教學設計，在AR技術的輔助下，確立“建立葉子的結構模型”主題，設置“研究葉子的結構特點和組成”教學目標。具體而言，教師先引導學生觀察葉子的宏觀結構，讓學生發現葉子包括葉柄和葉片兩個結構，由此建立宏觀的葉子結構圖。這個過程十分簡單，也容易激發學生的探究熱情。接著，教師在AR教育系統中展示葉子的微觀結構，讓學生據此標注出葉子的上表皮、葉肉細胞、葉脈和下表皮，并描述不同結構的特點。至此，教師利用AR技術完成了葉子的微觀結構模型。學生觀察模型，并利用AR滑塊任意翻轉模型，可以全面地觀察葉子的微觀結構，形成建模意識，更好地掌握課堂教學內容[]。

（四）開發與運用實驗資源，完善課堂教學模式

在初中生物學的實驗教學過程中，教師可以利用AR技術模擬實驗過程，給予學生直觀的感受，促使學生理解實驗內容，掌握實驗中的生物學知識。例如，教師圍繞“水從葉子的什么地方散發出來？”這一問題進行實驗設計，為學生演示實驗過程：第一步，在AR教育系統中拖動AR滑塊，選定蠶豆葉，吸干其上表皮和下表皮的水分；第二步，選擇兩張浸入氯化鈷溶液的藍色濾紙，貼在葉片的上表皮和下表皮表面，并以回形針固定位置；第三步，觀察濾紙的顏色變化，確定先變色的、顏色較深的濾紙是下表皮表面的濾紙。借助以上模擬實驗，學生得出“水是從葉的上下表皮中散發出來的，下表皮散發出來的水分多于上表皮散發出來的水分”的實驗結論，并提出問題：“葉子的上表皮和下表皮氣孔數量是否相同？”教師據此組織學生以小組形式進行AR模擬實驗，以分析、解決問題。學生在AR教育系統中再取一片葉子，應用AR滑塊將其放入盛有60^°C 水的燒杯中，仔細觀察葉片兩面氣泡的數量，得到“下表皮表面氣泡數量多于上表皮表面氣泡數量”的結論[2]。由此，教師利用兩個AR模擬實驗，達到了提升實驗教學水平的目的。

（五）開發與運用自然資源，升華課堂教學價值

學生在研學過程中可以接觸到大自然，與大自然進行親密互動。教師可以充分利用自然資源引導學生發現大自然的奧秘，升華課堂教學價值。例如，在“奇妙的大自然”的主題下，教師根據大自然中植物生長的過程引出“水、無機鹽如何在植物體內運輸？”的問題，并在課堂上呈現AR模擬動畫引導學生進行探究：植物根毛從泥土中吸收水分—水從植物根部位置運輸到植物葉片—水通過莖部木質導管、葉脈、葉的上下表皮，從氣孔中蒸騰而出[3]。學生從動畫中可以直接看到水、無機鹽在植物體內的運輸路徑，同時驗證了水、無機鹽在植物體內的運輸路徑包括三個階段：第一，根毛從泥土中吸收水分；第二，水從根部運輸到葉；第三，水從氣孔中蒸騰而出。這樣的教學方式有助于學生理解生物學與大自然之間的特殊聯系。由此，學生利用AR模擬動畫學習了生物學知識，在生物學與自然的相關學習主題下發現了生物學知識蘊含的樂趣，同時掌握了AR模擬動畫在生物學學習中的優勢，激發了學習生物學知識的積極性，明白了可以通過AR模擬動畫進行生物學實驗、得出生物學結論，這些都符合《課程標準》所倡導的教育理念[4]。

（六）開發與運用社會資源，延伸課堂教學范圍

社會資源是初中生物學教學的重要資源之一，開發、運用社會資源，延伸課堂教學范圍，可以優化課堂教學效果。例如，教師可以與當地植物園的工作人員取得聯系，通過AR連線獲得植物園中部分植物的生長狀況：當溫度達到 37^°C 時，月季、三角梅等植物容易被曬傷，葉片上會出現曬傷的枯斑，這是明顯的失水現象。教師可以根據上述信息引導學生分析月季、三角梅等植物在高溫條件下的生長特點。在這一教學過程中，教師應用AR滑塊調整月季、三角梅等植物在不同溫度下的變化情況。學生跟隨AR滑塊所展示的情景進行深入分析，找到溫度與植物生長之間的關系：當溫度在 35^°C 左右時，植物的葉片不容易出現缺水情況，當溫度持續高于 35^°C 后，植物的葉片容易出現缺水現象。根據溫度與植物生長之間的關系，學生對照教材內容得到“植物水分散失的門戶是氣孔，通過氣孔的水分散失，植物可以降低葉片表面的溫度以抵御高溫”的結論。在AR連線即將結束時，植物園的工作人員可以給學生留下“如何利用實驗驗證‘植物體內的水分主要由葉片散失’”的問題。教師利用AR教育系統展示“裝有花束的花盆整個被套在塑料袋內、整個花束被套在塑料袋內、半個花盆和整個花束被套在塑料袋內、裝有樹枝的花盆被套在塑料袋內、整個樹枝被套在塑料袋內、半個花盆和整個樹枝被套在塑料袋內”的不同情況，學生利用AR滑塊調整實驗裝置，選擇“整個花束被套在塑料袋內”和“整個樹枝被套在塑料袋內\"這兩個實驗進行對比，進而得到“植物體內的水分主要由葉片散失”的結論。

（七）開發與運用測試資源，鞏固課堂教學結果

教師可以結合課程知識、教學內容和AR技術建設生物學題庫系統，開發測試資源，檢驗學生的學習效果[5]。例如，教師在AR教育系統中建立了一個題庫系統，其中包括100道對應的練習題目，涉及簡單、中等、復雜三種難度類型。教師可以在題庫中隨機選擇10道題組成測試卷，每個學生的試卷內容各不相同。該系統可以匯總、反饋學生回答問題的情況，答對的習題顯示綠色，答錯的習題顯示紅色。例如，教師給對應的學生設計以下問題：“不同環境條件下，影響植物蒸騰作用快慢速度的原因是什么？”學生則可以直接在系統中應用AR技術完成測試：假設植物蒸騰作用的快慢速度與光照、溫度、濕度、空氣流動速度等有關。在應用AR技術分別進行對照實驗后，學生得到了“濕度小、氣溫高、空氣流速快，蒸騰作用更強”的結論[]。

四、結束語

綜上所述，利用AR技術開發與運用不同的教學資源有利于培養學生的思維能力，對提升生物學整體教學水平、促進學生學業進步有重要的意義。因此，教師應利用AR技術及以AR技術為支撐的教育系統開發與運用多種生物學教學資源，動態展示生物學現象、分析生物學問題、優化生物學教學模式，促進學生對生物學知識的理解，響應《課程標準》所倡導的教學理念。

參考文獻

[1]白碧媛.區域數字教育資源建設及規?；瘧猛茝V的實踐探索：以梧州市初中生物學科為例[J].廣西教育，2024（1）：75-78.

[2]況揚，曾嬪.基于AR技術的初中生物教學應用研究[J].現代計算機，2023，29（9）：80-85.

[3]郭浩.初中生物課程教學資源的開發與整合[J].數理化解題研究，2023（2）：139-141.

[4]何進.農村初中生物教學資源的開發與利用[J].貴州教育，2022（8）：32-33.

[5]孫瑜.淺談初中生物實驗室的建設與教學資源的有效利用[J].新課程，2022（9）：66-67.

[6]牛娟.基于信息化教學資源的初中生物教學實踐探究[J].中小學電教，2021（12）：47-48.

作者簡介：陳鵬（1993.10-），男，貴州赫章人，任教于貴州省畢節市赫章縣古達苗族彝族鄉初級中學，安全主任，一級教師，本科學歷。