AR技术融入小学数学课程的价值与实践路径

AR技术融入小学数学课程的价值与实践路径摘要：信息技术正在迅速发展，同时也推动着教学的改革。在小学数学教学中，越来越多的数字化教学技术被应用到了教学活动中来。AR技术凭借其多感性以及交互性的特点，使AR技术教学的实践真实性得到提高,让课堂变得更加具有可控性、交互性和趣味性，给教学带来了很多的改变。在本文的讨论中，梳理了AR技术的基本概念，根据小学生的认知特点与小学数学的学科属性，从教学方式、教学内容和教学载体方面探讨了AR技术在《正方体的展开图》一课的应用，并分析了AR技术在小学数学教学中出现的困难。探索将AR技术融入到小学数学教学中具有现实的必要性与可能性。关键词：AR技术，价值，实践路径，展开图1问题的提出近年来，互联网、大数据、云计算、人工智能、物联网、区块链等技术不仅对人类生产、生活和思维等方式产生重大变革，还以创新融合的方式重塑着教育生态，从深层次影响着教育改革与发展[1]。工业时代以知识传授为主的教学方式和以“读”“写”“算”为基础的能力标准，已经不能满足数字经济时代对劳动者知识、能力、价值观的新要求。随着新课程的改革，教学工具的不断更新，AR技术渐渐地被提出，同时也被许多教师所运用。AR是把计算机作为核心，和科学技术相结合，在听、看以及触觉等各个方面形成和一定范围真实环境非常相似的数字化环境，同时使用者通过装备和数字化环境里面的对象进行交互作用，相互影响，产生身临其境的体验[2]。现阶段，AR在城市的建设、娱乐、园林体验以及虚拟手术等多个方面都有着非常广泛的使用，同时也使课堂教学效果出现了极大的提升。根据小学生的认知特点与小学数学的学科属性，探索将AR技术融入到小学数学教学中具有现实的必要性与可能性。2概念的界定AR是AugmentedReality的缩写，中文翻译为现实增强(扩增实境)。AR技术是一种能够把虚拟物体与真实环境紧密结合起来，以增强人们对真实环境的理解与体验的技术。具体地说，AR技术是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在[3]。在本文的讨论中，AR技术应用于小学数学教学主要指在教学方式、教学内容和教学载体方面充分运用AR技术。3AR技术在小学数学教学中的应用探究3.1用AR技术建立虚拟的导入环境，吸引学生学习兴趣兴趣是开发学生潜力，促进学生学习效率提升的根本，若是能够利用数字化教学资源激发学生对数学学习兴趣，则可进一步激发学生的求知欲望。所以，在现阶段的数学教学过程中，笔者认为，课堂导入环节如果采用AR技术，会为之后的教学展开做好铺垫，营造良好的学习氛围。例如在讲授《正方体的展开图》一节时，教师就可以通过AR技术对学生进行课堂导入，以此来提高教学的有效性。首先，教师通过展示实物正方体让学生回忆起正方体的点，面，棱的特征。之后，教师通过AR技术将正方体的一种展开图动态的展示出来。通过这样的方式对学生进行课堂导入，能够初步地发挥学生的想象力和创造力，让学生能够直观的看到正方体是如何由一个立体图形变成一个平面图形的，又是如何由一个立体图形变成一个平面图形的，从而在激发学生学习兴趣的同时提高了教学的效率。3.2用AR技术建立微观场景，将抽象知识直观化新版《数学课程标准》指出：根据物体抽象出几何图形、根据几何图形想象出所描述的实际物体是学生必备的空间观念一。几何图形是将现实生活中具有共同特征的物体进行一定的抽象与概括，得到的相应规范的图形[4]。学生在学习几何图形时，需在直观感知的基础上，展开充分的想象，将几何图形与实际物体联系起来，才更容易理解和掌握相关知识。而现如今，通过AR技术的应用，能够让学生们更加直观地了解教学内容，从而提高教学的效率。所以在数学教学的过程中教师要重视AR技术的呈现，加深学生对教学内容的理解，提高学生的数学水平。《正方体的展开图》这一节，让学生自己得到所有情形的展开图是非常困难的，这就需要教师在教学过程中给学生以帮扶，发挥教师的主导作用，弥补学生想象上的空白。借助折纸的方法来演示正方体的展开与折叠是我们常用的方法，虽有一定的示范作用，但在操作、演示的过程中也容易出现问题。而借助AR技术就可以反复观看正方体的展开图的全过程，并且对正方体的展开图进行多角度的旋转，随时可以按开始键和暂停键，展示正方体的展开与折叠。（如下图）学生在观察这一动态演示的过程中，不仅仅对展开图有了更深的认识，对于哪些面是相对的、哪些面是相邻的，也有了直观感受，从而提升了空间想象能力。视觉的刺激，远比单纯的想象要印象深刻。对于图形与几何这类抽象、难懂的内容，单纯靠学生想象，必定有很大难度。教学时，通过不断地观察和思考，利用AR技术将正方体的“一四一”型展开图全部呈现出来，带领学生去发现、思考隐藏于其中的规律。我们突破了“一四一”型这个难点，学生也有了认知经验，对于“二三一”型，“二二二”型和“三三”型的学习便如鱼得水。利用AR技术既加深了对展开图的认识，又能帮助学生应用相关内容解决问题．相比学生的记忆学习，这一环节对学生的思维就有了更高要求，他们只有经过再思考，才能发现规律。从而使学生的发散思维和空间想象能力得到提升。3.3以AR技术为载体评价学生，调动学生学习的积极性精彩的课堂评价语言是一门能让学生积极主动地参与课堂教学活动地艺术。它可以调动教师课堂教学的积极性，激起学生进行学习地内部动因，维持教学过程中学生适度地紧张状态，可以使教师和学生把注意力集中在教学任务的某些重要部分。为了调动学生的学习积极性，我采用了“我与AR合个影”的手段对学生的回答进行表扬。首先，我采用百度APP里的AR功能，利用投屏技术，将学生喜欢吃的水果与学生进行合影。当学生看到自己喜欢的水果活灵活现的出现在自己眼前，并且可以手动转换水果的角度时，他们既惊讶又开心。当看到自己的照片出现在大屏幕上时，他们也是满脸的骄傲。这样的一个评价方式，深受学生的喜爱，吸引着学生的注意力。4AR技术在融入小学数学教学中面临的困难4.1AR技术的发展程度和价格水平目前AR技术的市场化应用仍主要停留在手机端AR应用的开发上，视觉呈现与交互方式上仍有较大局限性。用户需要使用手机对准目标进行扫描后持续一段时间保持手机镜头状态，无法完全实现检测结果的实时更新查看。此外，一些程序和视频资源也要购买或开发，特别是在教学过程中使用的程序更是非常昂贵。4.2AR技术对小学生身体健康的影响尽管市场上有各种价格便宜的AR眼罩，还有一些产品插入手机就能够观看，但技术工艺、制作和视觉体验方面差，同时硬件缺陷会导致因为长时间使用而出现眩晕、恶心的情况。更何况小学生正处于生长发育阶段，这会使学生的视力、食欲、身体素质等方面下降，从而危害学生健康。4.3AR技术运用的程度虽然AR技术运用于小学数学课堂有很大的优势，但是如何处理好，平衡好在运用AR技术与小学数学教学之间的关系，以及小学教师对AR技术的接受程度，也是我们面临的困难。基于此，硬件公司未来可以考虑在小学数学教育中普及专业的AR产品，推出AR设备体验租赁服务，教育主管部门可以对相关老师进行系统的AR技术培训