AR技术支持下的小学数学创新课堂实践研究

许贤苏 曾美琳

【摘要】《中国教育现代化2035》第八项任务提出：加快信息化时代教育变革。对于教育领域而言，没有教育信息化就没有教育现代化，加快教育信息化快速发展既是事关教育全局的战略选择，也是破解教育热点、难点问题的紧迫任务。当今社会，教师要提升自己的信息技术素养，巧用信息技术辅助教师教学，实现数学创新课堂的愿景。对此，笔者一直在研究信息技术与学科教学的深度融合。本文聚焦于小学几何体教学，阐述教师在小学数学几何体教学、培养学生的空间观念这方面，AR技术可以给予哪些非常有效的课堂创新技术支持。

【关键词】AR技术;小学数学;创新课堂;增强现实

一、引言

AR（Augmenbed Reality，增强现实技术）是虚拟现实技术的延伸，它可以用来模拟对象，让学习者在现实环境背景中看到虚拟生成的模拟对象，而且这一模型可以快速生成、操纵和旋转。《中国教育现代化2035》第八项任务也提出：加快信息化时代教育变革。对于教育领域而言，没有教育信息化就没有教育现代化，加快教育信息化快速发展既是事关教育全局的战略选择，也是破解教育热点难点问题的紧迫任务。笔者发现，在小学数学几何体教学、培养学生的空间观念这方面上，AR技术可以给予非常有效的课堂创新技术支持。

二、AR技术支持下数学创新课堂的优势

在以往教学“图形与几何”时，教师通常都是借助多媒体和模型再结合语言描述来讲授。即使有模型的辅助，但有些知识的隐形思考过程是很难体现的，需要依靠学生的想象力，要让学生直接从现实生活的三维物体抽象出二维图形，这对学生的空间观念要求就更高了。成绩中上的学生可能还是可以接受的，但是中下的学生就比较吃力了，学困生甚至都听不懂。对于现在这种普遍的学习状态，是教育者亟需解决的重要问题。AR技术给数学创新课堂的转变带来了新契机。

（一）AR可以发展学生的空间观念。对于上文所讲那些看不见的隐形的思考过程，教师可以借助AR技术的支持来将它可视化，实现数学创新课堂的愿景。AR技术能帮助学生更好地理解隐形思考过程，培养空间观念。

（二）AR可以让学生去亲身体验过程，真正地成为课堂的主人。《基础教育课程改革纲要（试行）》里讲到：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。”这就强调了尽量减少教师的单方面输出，增加学生亲身体验、合作交流的机会。只有学生主动参与、亲身体验，才能让学习变得更深刻。AR技术的使用，基于自然交互，增加体验感，极大地吸引了学生的兴趣。同时，AR技术的情景化、可视化都促进了学生理解的深层机制。善于表达的学生借助AR可以生动形象地表达自己的想法，并逐步形成一种新的思维方式。座位上的学生边看AR的演示过程，边倾听同龄人的讲解，平平无奇的内容瞬间变得有趣又生动。

三、研究AR技术促进数学教学模式的创新

在数学教学中，运用AR技术，可以有效促进数学教学模式的创新，使原本枯燥的数学课变得生动有趣。

（一）AR技术融合到数学学科教学，促进教学资源平等化普及化，提高学生学习兴趣。

（二）优化了智慧课堂，把现实增强体验应用到教学中，打造实时交互的课堂方式，亲身进入课堂内容体验，身临其境直观感受，提高课堂教学质量。

（三）利用新技术融入教学环节，创新教师教学手段，教师利用三维直观的教学内容，增强智慧课堂中的场景真实再现，使教师真正成为学生的引领者。

（四）转变学生观，运用AR技术激发学生的探究欲和想象力，提高学生认知水平和学习效率，培养学生的合作能力、探究能力、创新能力，提高学生的主观能动性。

四、AR技术应用于数学创新课堂的实践

AR技术在小学四年级下册《观察物体（二）》这节课的应用，获得以下两点启发，并从中找到一些操作方法：

（一）AR技术应用的基本方法

1.课前：教师需要了解AR技术并熟练运用。笔者使用的AR设备是一个投影仪和一个定位盘，并通过配套相应的素材资源来进行辅助教师的教学。在使用前期，教师会觉得定位盘用得不惯，因为它的方向跟使用者的是不一样的。因此，教师需要不断去使用它、适应它，才能融为一体，熟练操作。

2.课中：AR技术的使用要切实帮助学生突破难点，避免为用技术而用技术。像“图形与几何”教学验证结论时或者分析比较抽象的问题时，AR技术都能给予强大的支持。教师要放手给学生操作，在旁偶尔提示或引导一下即可。

3.课后：最好能有自己的课堂实录及时反思AR技术使用是否有最大可能地发挥其作用。如，笔者的课堂上，在第二次试教时，以为已经很放手了。但后来通过观看自己的课堂实录，不但发现自己一些课堂上不好的习惯，还发现在学生在使用AR时，自己干预过多，没有借助AR演示来更好地发展学生的表达能力。

（二）结合具体案例分析AR技术支持下的数学创新课堂

本节课通过：1.复习引入，让学生联系二年级所学的观察物体与这节课的关系，引出课题。2.新授探究，同桌合作，“拼搭一个你喜欢的几何体”。随后选择一个几何体，全班观察。同桌合作：“①从前面、上面和左面进行观察;②记录在各个方向观察到的平面图形。”两名学生上台汇报并用AR进行验证自己的想法。3.牛刀小试，完成做一做，并请学生上台汇报及AR演示。4.对比：不同的几何体从同一方向进行观察，看到的图形有时是不同的，有时是相同的。5.巩固提升，完成纸质练习和操作练习（根据给出条件拼搭符合要求的几何体）。

《观察物体（二）》这一节课是属于“图形与几何”领域，学生理解起来相对抽象，之前不借助AR技术就只能借助实物，操作不方便，学生观察起来也不够清晰，有时甚至连实物都没有。对于“侧面观察几何体并画出你观察的形状”，这类型问题的解决，教师只能让学生去假设“你站在侧面进行观察，想象你会看到的形状”。对于从几何体中提取出某个方向的平面图形，比较抽象。但是借助AR后，可以在大屏幕上呈现出随意组成的任何几何体并能提取出各个方向观察到的形状，直观清晰。同时，能更好地聚焦学生。AR这样高科技技术的使用对学生吸引力大大提高，学生看到后感觉很新鲜好奇，参与度自然提高，课堂质量同步上升。

在教学过程中，教学任务很快完成。教师大胆放手，让学生操作。学生的学习力非常强，马上就上手了。AR提供了想象力支撑，学生理解起来比预期中更容易。

在后面的达标练习评讲中，教师惊喜地发现，即使后面不用AR来演示，学生也能想象出使用AR看到的样子并画出来。

五、AR在小学数学“图形与几何”领域的应用效果

在小学数学“图形与几何”领域中，通过AR技术手段的应用，收到了明显的效果，课堂教学得以优化。

（一）虚实结合，实现情景化

AR技术将虚幻的几何体呈现在屏幕上，教师通过调节定位盘来旋转、移动几何体，如同实物一样。同时，通过提前设置功能，进行增加或减少几何体个数，同时还能提取面、提取不同的几何体做对比等的功能操作。这样创设情境可以帮助学生更加容易理解空间结构，有效地培养了学生的空间观念。

（二）自然交互，增强体验感

学生通过操作定位盘和触碰屏幕来进行互动学习，生动有趣，实现了人与技术的有效融合，学生的体验感得到提升。

（三）三维展示，提升理解力

AR技术的应用，避免了学生从实际生活的三维物体直接跳跃到屏幕的二维平面，过程展示让隐形知识得以可视化，突破知识难点，让接受能力薄弱的学生也能更好地掌握，理解能力得到提升。

六、结语

“图形与几何”领域是小学数学教学的重难点，而先进的AR技术可以很好地辅助教师教学，优化课堂教学，有效地达成教学目标，提高教学效果。

参考文献：

[1]蔡苏，王沛文，杨阳等.增强现实（AR）技术的教育应用综述[J].远程教育志，2016，34（5）：27.

[2]范明慧，张炜琴，李娜.AR在小学几何体教学中的应用探析[J].中国教育信息化·基础教育，2020（22）：67-71.

责任编辑  楊  杰