AR技術(shù)融入小學數(shù)學課程的價值與實踐路徑

AR技術(shù)融入小學數(shù)學課程的價值與實踐路徑摘要：信息技術(shù)正在迅速發(fā)展，同時也推動著教學的改革。在小學數(shù)學教學中，越來越多的數(shù)字化教學技術(shù)被應(yīng)用到了教學活動中來。AR技術(shù)憑借其多感性以及交互性的特點，使AR技術(shù)教學的實踐真實性得到提高,讓課堂變得更加具有可控性、交互性和趣味性，給教學帶來了很多的改變。在本文的討論中，梳理了AR技術(shù)的基本概念，根據(jù)小學生的認知特點與小學數(shù)學的學科屬性，從教學方式、教學內(nèi)容和教學載體方面探討了AR技術(shù)在《正方體的展開圖》一課的應(yīng)用，并分析了AR技術(shù)在小學數(shù)學教學中出現(xiàn)的困難。探索將AR技術(shù)融入到小學數(shù)學教學中具有現(xiàn)實的必要性與可能性。關(guān)鍵詞：AR技術(shù)，價值，實踐路徑，展開圖1問題的提出近年來，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)不僅對人類生產(chǎn)、生活和思維等方式產(chǎn)生重大變革，還以創(chuàng)新融合的方式重塑著教育生態(tài)，從深層次影響著教育改革與發(fā)展[1]。工業(yè)時代以知識傳授為主的教學方式和以“讀”“寫”“算”為基礎(chǔ)的能力標準，已經(jīng)不能滿足數(shù)字經(jīng)濟時代對勞動者知識、能力、價值觀的新要求。隨著新課程的改革，教學工具的不斷更新，AR技術(shù)漸漸地被提出，同時也被許多教師所運用。AR是把計算機作為核心，和科學技術(shù)相結(jié)合，在聽、看以及觸覺等各個方面形成和一定范圍真實環(huán)境非常相似的數(shù)字化環(huán)境，同時使用者通過裝備和數(shù)字化環(huán)境里面的對象進行交互作用，相互影響，產(chǎn)生身臨其境的體驗[2]?，F(xiàn)階段，AR在城市的建設(shè)、娛樂、園林體驗以及虛擬手術(shù)等多個方面都有著非常廣泛的使用，同時也使課堂教學效果出現(xiàn)了極大的提升。根據(jù)小學生的認知特點與小學數(shù)學的學科屬性，探索將AR技術(shù)融入到小學數(shù)學教學中具有現(xiàn)實的必要性與可能性。2概念的界定AR是AugmentedReality的縮寫，中文翻譯為現(xiàn)實增強(擴增實境)。AR技術(shù)是一種能夠把虛擬物體與真實環(huán)境緊密結(jié)合起來，以增強人們對真實環(huán)境的理解與體驗的技術(shù)。具體地說，AR技術(shù)是通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在[3]。在本文的討論中，AR技術(shù)應(yīng)用于小學數(shù)學教學主要指在教學方式、教學內(nèi)容和教學載體方面充分運用AR技術(shù)。3AR技術(shù)在小學數(shù)學教學中的應(yīng)用探究3.1用AR技術(shù)建立虛擬的導(dǎo)入環(huán)境，吸引學生學習興趣興趣是開發(fā)學生潛力，促進學生學習效率提升的根本，若是能夠利用數(shù)字化教學資源激發(fā)學生對數(shù)學學習興趣，則可進一步激發(fā)學生的求知欲望。所以，在現(xiàn)階段的數(shù)學教學過程中，筆者認為，課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)如果采用AR技術(shù)，會為之后的教學展開做好鋪墊，營造良好的學習氛圍。例如在講授《正方體的展開圖》一節(jié)時，教師就可以通過AR技術(shù)對學生進行課堂導(dǎo)入，以此來提高教學的有效性。首先，教師通過展示實物正方體讓學生回憶起正方體的點，面，棱的特征。之后，教師通過AR技術(shù)將正方體的一種展開圖動態(tài)的展示出來。通過這樣的方式對學生進行課堂導(dǎo)入，能夠初步地發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力，讓學生能夠直觀的看到正方體是如何由一個立體圖形變成一個平面圖形的，又是如何由一個立體圖形變成一個平面圖形的，從而在激發(fā)學生學習興趣的同時提高了教學的效率。3.2用AR技術(shù)建立微觀場景，將抽象知識直觀化新版《數(shù)學課程標準》指出：根據(jù)物體抽象出幾何圖形、根據(jù)幾何圖形想象出所描述的實際物體是學生必備的空間觀念一。幾何圖形是將現(xiàn)實生活中具有共同特征的物體進行一定的抽象與概括，得到的相應(yīng)規(guī)范的圖形[4]。學生在學習幾何圖形時，需在直觀感知的基礎(chǔ)上，展開充分的想象，將幾何圖形與實際物體聯(lián)系起來，才更容易理解和掌握相關(guān)知識。而現(xiàn)如今，通過AR技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓學生們更加直觀地了解教學內(nèi)容，從而提高教學的效率。所以在數(shù)學教學的過程中教師要重視AR技術(shù)的呈現(xiàn)，加深學生對教學內(nèi)容的理解，提高學生的數(shù)學水平?！墩襟w的展開圖》這一節(jié)，讓學生自己得到所有情形的展開圖是非常困難的，這就需要教師在教學過程中給學生以幫扶，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，彌補學生想象上的空白。借助折紙的方法來演示正方體的展開與折疊是我們常用的方法，雖有一定的示范作用，但在操作、演示的過程中也容易出現(xiàn)問題。而借助AR技術(shù)就可以反復(fù)觀看正方體的展開圖的全過程，并且對正方體的展開圖進行多角度的旋轉(zhuǎn)，隨時可以按開始鍵和暫停鍵，展示正方體的展開與折疊。（如下圖）學生在觀察這一動態(tài)演示的過程中，不僅僅對展開圖有了更深的認識，對于哪些面是相對的、哪些面是相鄰的，也有了直觀感受，從而提升了空間想象能力。視覺的刺激，遠比單純的想象要印象深刻。對于圖形與幾何這類抽象、難懂的內(nèi)容，單純靠學生想象，必定有很大難度。教學時，通過不斷地觀察和思考，利用AR技術(shù)將正方體的“一四一”型展開圖全部呈現(xiàn)出來，帶領(lǐng)學生去發(fā)現(xiàn)、思考隱藏于其中的規(guī)律。我們突破了“一四一”型這個難點，學生也有了認知經(jīng)驗，對于“二三一”型，“二二二”型和“三三”型的學習便如魚得水。利用AR技術(shù)既加深了對展開圖的認識，又能幫助學生應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容解決問題．相比學生的記憶學習，這一環(huán)節(jié)對學生的思維就有了更高要求，他們只有經(jīng)過再思考，才能發(fā)現(xiàn)規(guī)律。從而使學生的發(fā)散思維和空間想象能力得到提升。3.3以AR技術(shù)為載體評價學生，調(diào)動學生學習的積極性精彩的課堂評價語言是一門能讓學生積極主動地參與課堂教學活動地藝術(shù)。它可以調(diào)動教師課堂教學的積極性，激起學生進行學習地內(nèi)部動因，維持教學過程中學生適度地緊張狀態(tài)，可以使教師和學生把注意力集中在教學任務(wù)的某些重要部分。為了調(diào)動學生的學習積極性，我采用了“我與AR合個影”的手段對學生的回答進行表揚。首先，我采用百度APP里的AR功能，利用投屏技術(shù)，將學生喜歡吃的水果與學生進行合影。當學生看到自己喜歡的水果活靈活現(xiàn)的出現(xiàn)在自己眼前，并且可以手動轉(zhuǎn)換水果的角度時，他們既驚訝又開心。當看到自己的照片出現(xiàn)在大屏幕上時，他們也是滿臉的驕傲。這樣的一個評價方式，深受學生的喜愛，吸引著學生的注意力。4AR技術(shù)在融入小學數(shù)學教學中面臨的困難4.1AR技術(shù)的發(fā)展程度和價格水平目前AR技術(shù)的市場化應(yīng)用仍主要停留在手機端AR應(yīng)用的開發(fā)上，視覺呈現(xiàn)與交互方式上仍有較大局限性。用戶需要使用手機對準目標進行掃描后持續(xù)一段時間保持手機鏡頭狀態(tài)，無法完全實現(xiàn)檢測結(jié)果的實時更新查看。此外，一些程序和視頻資源也要購買或開發(fā)，特別是在教學過程中使用的程序更是非常昂貴。4.2AR技術(shù)對小學生身體健康的影響盡管市場上有各種價格便宜的AR眼罩，還有一些產(chǎn)品插入手機就能夠觀看，但技術(shù)工藝、制作和視覺體驗方面差，同時硬件缺陷會導(dǎo)致因為長時間使用而出現(xiàn)眩暈、惡心的情況。更何況小學生正處于生長發(fā)育階段，這會使學生的視力、食欲、身體素質(zhì)等方面下降，從而危害學生健康。4.3AR技術(shù)運用的程度雖然AR技術(shù)運用于小學數(shù)學課堂有很大的優(yōu)勢，但是如何處理好，平衡好在運用AR技術(shù)與小學數(shù)學教學之間的關(guān)系，以及小學教師對AR技術(shù)的接受程度，也是我們面臨的困難?；诖?，硬件公司未來可以考慮在小學數(shù)學教育中普及專業(yè)的AR產(chǎn)品，推出AR設(shè)備體驗租賃服務(wù)，教育主管部門可以對相關(guān)老師進行系統(tǒng)的AR技術(shù)培訓(xùn)