AR技术让学前教育更精彩-以《AR与天平的碰撞》一课为例

AR技术让学前教育更精彩——以《AR与天平的碰撞》一课为例摘要：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的动力，创新教育是素质教育的延伸与提高。为适应当前时代的要求，创新教育已成为当今教育改革的主旋律，课堂教学则是培养学生创新精神及实践能力的主阵地。近年来，AR技术渗透于教育各个阶段，逐步成为影响教育的重要手段之一。3-6岁儿童的教育中，互动式、探究式、沉浸式的AR技术的教学模式更适合儿童多元智能的发展需求。本文将对AR技术进行简洁介绍，并通过课堂实例探讨AR技术在学前教育课堂中的应用及优势的发挥。关键词：增强现实、虚拟空间、学前教育正文：一、何谓AR技术增强现实是利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境,通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中,实现用户和环境直接进行自然交互。AR(AugmentedReality):增强现实是一种全新的人机交互技术,利用这样一种技术,可以模拟真实的现场景观,它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。实现虚实环境的无缝衔接，从而提供情境再生功能，为幼儿的学习提供虚实结合环境、个性化学习环境、场景式互动体验。图1为部分AR软件使用图片学龄前儿童的学习更多的是与周围环境相作用过程中习得的，对幼儿的教育更加强调儿童直接的感知、实际的操作和亲身的体验式学习。AR技术已经给幼儿带来了全新的感受，调动了幼儿积极、主动参与活动的兴趣，激发了幼儿大胆表达的愿望，使幼儿真正成为了活动的主体。二、目前市场上的AR软件AR应用在移动端设备上已经开始蓬勃地发展了起来，相比于依赖专门设备的VR技术，AR更加触手可及，相关的应用在iOS和Android平台上已经不少了。下面是一些大家至少听过的AR应用：1.StackAR是一款增强现实版的层层叠积木砖块游戏，可以让使用者利用虚拟的积木砖块来盖楼，简单但是有趣。2.百度AR依托百度大脑打造业内领先的AR智能交互平台DuMixAR。前瞻性布局视觉定位、人机...业务涵盖营销、娱乐、教育、景区、工业等多场景,带来优质的体验式升级解决方案。 图2为StackAR、百度AR软件使用图片随着教育形式的多样化以及前沿信息技术在教育领域的深入，AR技术越来越多的应用教育方面。AR技术在教育方面的应用，最早出现在早教和幼教领域。典型的应用方式有AR卡片、AR童话书等，主要是通过手机或者IPAD扫描出现动画。图3为艾布克AR科学馆图书使用效果图随着AR技术水平的提高，近两年关于教育类的ARAPP推陈出新。笔者从以下三点进行简单地介绍：1.安卓手机应用市场，输入关键词“AR”，可搜索到的ARAPP有AR测量、神奇AR、AR地球探索、生动科学AR、猫小智AR百科、北京科学中心AR、AR课后体育等近十个资源。图4分别为猫小智AR百科、生动科学、神奇AR使用截图在安卓手机应用市场搜索到的这些AR软件，用户可自行下载，根据自己的需要进行使用，个别软件的使用需要付费开通会员。2.在苹果应用商店中搜索“AR”“增强现实”等关键词，即可检索到各类型的增强现实软件。如物理实验室AR、AR相机、AR建筑、BalancedTower等，有些软件是苹果应用市场上专属的应用，在安卓手机应用市场搜索不到，我们在使用时可综合两个应用市场进行对比，选择适合自己的软件，适当的应用于课堂教学，以达到提升课堂教学效果的目的。图5分别为AR建筑、物理实验室AR使用截图3.除了通过以上两个手机应用市场，我们可以获取到有关AR的手机软件外。随着互联网+时代的到来，教育信息化是推动教育改革发展的新方向，而提升教师信息技术应用能力则是推动教育信息化的关键。在教育信息化的潮流中“应势而生”的AR/VR课程资源云平台，能有效帮助教师提升信息应用技术能力和授课能力、实现教学创新、打造高效课堂。目前市场上已有的专用AR/VR课程资源云平台有AR奇妙学堂、魔法庄园、小熊巴布等，据笔者了解以上这几种AR课程资源平台都是针对学校进行推广，需要专属的账户，不支持老师自行下软件使用。图6分别为AR奇妙学堂、小熊巴布AR使用截图三、AR技术可适用的教学环节在增强现实的环境中,教师和幼儿可以在看到周围真实环境的同时,还可以看到计算机产生的增强信息。由于增强现实在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起了一座桥梁，因此增强现实的应用潜力是相当巨大的，它可以广泛应用于学前教育课堂的不同环节。1.导入环节AR教育游戏，充分吸引幼儿注意力。当你在应用商城中输入AR时，其中大部分都贴着游戏和娱乐的标签。不错，AR目前应用最多的就是游戏。教育游戏为幼儿创造了一个宽松和谐的学习环境，在启发人的思维和培养能力方面发挥着重要作用，游戏教学能充分抓住幼儿好动、好奇的特点，从而激发幼儿浓厚的学习兴趣。2.新授课环节2.1新教授的内容不够直观、难以理解时。在畅游世界的主题教育中，介绍一些著名建筑物，如自由女神像、玛雅金字塔、比萨斜塔、埃菲尔铁塔、凯旋门等，这些建筑幼儿没有见过，也无法去到那里，如果只是泛泛地展示图片，幼儿会感觉枯燥无味，无法引起幼儿的关注度。现在通过AR增强现实技术，立体、逼真生动的画面呈现在幼儿面前，使幼儿直观地感受到建筑的特点，提高了学习兴趣,对授课的内容也能更好地掌握。2.2新教授的内容远离现实生活时。如在分享《我是霸王龙》的绘本故事前，通过AR技术将人类早已灭绝的恐龙生动形象地再现幼儿身旁，大大激起学习兴趣，同时让幼儿自由与场景中虚拟形象进行观察，可达到直观的教学目的，突破言语描述教学的瓶颈。3.巩固操练环节通过增强现实技术可以在巩固操练环节设置互动活动、练习等，使幼儿可以得到更多的参与感，大大丰富了课堂，所授内容也更容易得到升华与拓展。增强现实技术作为虚拟现实技术中最新的分支，以其灵活性、实用性、与现实环境的密切联系等优势在学前教育的各个环节中带给幼儿奇妙的体验。四、AR技术在学前教育课堂中的应用2022年，笔者所在的幼儿园参与了河北省中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0，在园长王瑞莲、县级培训指导团队、丁玉海名师工作室的引领下，大厂回族自治县城区第二幼儿园开展了信息化教学改革，其中笔者尝试了基于AR技术的学前教育信息技术创新教学，且初步取得了一定的效果。1教学环境设施情况：为了开展相关教学改革，园所先后新建、改建了校园网络。每间教室均开通有线、无线网络，视频展示台，均能无缝访问中国知网、国家中小学智慧教育平台等相关资源网站。其中，笔者所在的班级，安装了有线网络、80英寸希沃一体机、希沃白板5、视频展台，可实现手机投屏、拍照上传等功能。图7“同屏传送”操作示意图2猫小智AR课程资源：笔者通过搜集、筛选，从软件使用权限、软件的AR效果、软件的教育性、软件的费用等多个角度进行考虑，最后选择了猫小智AR软件作为本次课例的AR课程资源，自费开通了其中一款AR软件，用于本次课例的教学，下面笔者对猫小智AR课程资源进行简单的介绍。猫小智AR课程资源包含AR百科、AR儿童数学思维、AR英语启蒙、AR画画涂色、AR动物园五种AR软件，均可以在手机应用市场搜索到，下载后需要开通会员使用。课例《AR与天平的碰撞》属于幼儿园科学领域的课程，针对课程设计结合猫小智AR课程资源，笔者选择了猫小智AR儿童数学思维，接下来从以下几方面介绍猫小智AR儿童数学思维：（一）软件特色1.“AR+AI”双加持的智能互动游戏化课程；2.内容包括:数学-空间-逻辑-专注力等，针对启蒙教育阶段全脑开发；3.课程分级，3岁-4岁-5岁-6岁-7岁都有对应难度；4.像幼儿园老师一样的虚拟老师猫小智与小孩游戏，带幼儿进入神奇的思维星球；5.免费的思维游戏区，有AR/3D立体的华容道、汉诺塔、恐龙岛、宠物小精灵等精典游戏。（二）课程内容该软件全部AR课程都区分了难度，可进行分级学习，幼儿园数学教学可用作辅导。课程内容围绕四大能力:数量计算:包括数与量的认知、数字启蒙、数数、多与少、加法、减法、10进制、乘除法等，帮助孩子轻松度过幼小衔接。图8为数量专题的部分游戏截图专注力训练:通过观察力和记忆力的趣味课程，提高儿童的专注力。猫小智的《立体迷宫》就属于专注力的训练。图9为专注力训练的部分游戏截图空间想象力:学龄前儿童最需要提升一定的数学能力。《多角度想象》《三维数独》等题型，通过巧妙的3D课程，让孩子主动的在大脑中进行空间结构的重建，从而提高空间思维能力。图10为空间想象力的部分游戏截图逻辑推理思维:包括分类、汉诺塔、多维分类、天平推理、平面数独、立体数独等。豌豆、黄瓜、洋葱、茄子，这些东西即可以按形状分为圆形和长条，也可以按颜色分为绿色和紫色。从根本上引导孩子去总结发现规律与关联。图11为逻辑推理思维的部分游戏截图3课程建设：笔者以课程游戏化为切入点，根据课例《AR与天平的碰撞》授课内容的需要，笔者选择了逻辑推理思维环节的趣味天平2的游戏，利用信息技术助力教育教学，通过情景式的虚拟与现实进行结合，改变了原有模式，通过新媒体新技术下的ARAPP助力，让幼儿身临其境体验沉浸式，发现许多幼儿不易观察到事物的内部联系和规律等，通过AR技术更直观、更简单也更利于幼儿观察理解和掌握，开放加体验式的教学方式，在加上启发式的提问，为幼儿打造“玩中学”，完美解决了传统游戏中的重难点。图12为趣味天平2AR游戏截图4教学应用情况及教学效果基于以上的基础，笔者在2022年6月执教了《AR与天平的碰撞》这一课例，主要涉及5个环节：创设氛围，情境导入；实验操作，探究新知；AR游戏，强化认知；师幼小结，加深认识；活动延伸，家园共育。图13教学过程流程图其中在AR游戏、强化认知环节设置了三个步骤，通过教师图片展示猫小智到幼儿体验AR游戏，再到幼儿闯关成功。从传统材料的操作再到虚拟的AR游戏，孩子们的经验在不断地累积，游戏水平呈螺旋上升式递进，顺利完成目标的要求。图14AR游戏强化认知环节的有关内容4.1图片展示猫小智，激发幼儿活动兴趣教师图片展示猫小智，向幼儿介绍今天邀请了一位新朋友，它就是猫小智，猫小智今天要带领我们走进AR世界，和天平宝宝一起做游戏，看看小朋友能不能闯关成功，激发幼儿活动兴趣。图15图片展示引出猫小智、AR软件截图图片4.2教师邀请幼儿体验AR游戏，在游戏中体验天平平衡的原理教师开启希沃投屏，使用ARAPP，引导幼儿体验物体轻重的游戏。通过AR技术更直观、更简单，也更利于幼儿观察理解和掌握，开放加体验式的教学方式，触发孩子操作灵感，为幼儿打造“玩中学”，使活动更加丰富多彩。图16幼儿体验AR游戏、游戏界面截图图片4.3教师肯定幼儿闯关的表现，幼儿闯关成功图17幼儿闯关成功截图图片通过此环节的深入开展，课程的核心有了明确的认识，以AR技术作为工具，让它增加孩子的游戏经验，利用这种新媒体、新技术的优势以及混合式教学设计的教育理念。课程的变革是在虚拟与现实的不断切换中，孩子在经验的不断累积中，从传统材料到虚拟的AR游戏，一种将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的技术，这种技术将游戏的难度提升，为幼儿提供了不同层次的游戏并通过AR技术提升了游戏的难度，体现了孩子们的自主的游戏精神。4.4教学效果——AR技术助力课堂，提升课堂效率。课例中笔者充分利用信息化技术手段，AR技术的使用，将所学内容直观呈现，大大吸引了幼儿的注意力，充分调动出幼儿学习积极性和自主性。同时也开启了课堂教学的新模式，可考虑进一步深入推广。五、AR技术在学前教育课堂使用效果及反思通过AR增强现实技术，猫小智AR儿童数学思维将各种有趣的场景逼真的呈现出来，加上长的像熊猫的“猫小智”带着幼儿一起学习。“数一数斑马比熊猫多几只呢?”当猫小智提问的时候，现实环境中上就出现了斑马思维和熊猫博士。有了这样的代入感，幼儿会更好的理解数学的思维。加减法计算等算数问题，不再是死记硬背，而是有个具体的形象理解。AR技术对于教学质量不高、教育资源不均衡等现状有明显的改善作用。教师通过猫小智AR课程资源的应用，一方面为学校升级智慧课堂节省经费投入，另一方面打造出“幼儿主动学、老师高效教”的智慧教学新生态，有效提高学校信息化教学水平，保障学校教学质量稳步提升。该课例是笔者以AR技术应用到学前教育课堂的首次完整的课堂实录，新技术的应用激发了幼儿的学习兴趣，丰富了幼儿学习的方式和途径，幼