巧借AR教育技术灵动助力科学教学-以小学科学“地球和宇宙”教学为例

巧借AR教育技术，灵动助力科学教学——以小学科学“地球和宇宙”教学为例【摘要】在传统的小学科学课堂中，由于各方面条件的限制，许多科学相关知识无法直接展现出来。而近几年来AR教育技术作为新兴的科学技术，在现阶段教育领域中，使用范围已经是相当广泛。本文应用地球以及宇宙领域的知识教学，详细介绍了各项使用案例，细致分解了技术在在课堂上的使用情况状，来全方位的提高学生的科学素质。【关键词】AR技术；增强现实小学科学课程内容大多是理解自然现象和解决实际问题，如学会辨别材料，认识动植物，了解太阳系和星座等。目前，学校一般采用实验法，演示法等方法教授学生科学知识，这样传统的小学科学课堂中，许多的科学知识没有办法直接呈现于学生，从而使教学质量成下滑趋势，尤其是地球及宇宙领域的教学方面，通常会发生以下现象:1.教师未能及时“与时俱进”教师对地球及宇宙领域的重视度决定上课前备课的质量，但有的教师对该课程并未给予高度重视。譬如一部分老师只按照书本上的内容机械式的在课堂上讲解，并不会花费过多的精力在怎样可以让学生更加理解地球及其他天体的运动规律。2.学生理解呈现“一头雾水”教师在上课时仅运用图片以及视频的形式讲解地球以及宇宙相关科学知识，或者构建模型进行展示，而对于理解能力相对较差的学生而言，通常情况下会听得特别疑惑，很难将知识点内化吸收并且真正的理解。3.课堂拓展成效“滚芥投针”对于小学生来说，地球和宇宙科学知识理论性过强，了解起来有一定的难度，即使能够了解，也具有很大的局限性。那么，如何根据教材和生情的不同利用AR技术展开教学，有的放矢地开展科学课堂教学是需要深入研究的。本文拟就AR教学技术与小学“地球”和“宇宙”科学知识教学为例与同行作一探讨，愿能抛砖引玉。一、日新月异，学用新招基础教育阶段学生的学习内容以教材为主，教材呈现的知识材料是前人整理好的。现如今学生的学习处于被动性及强制性，老师需不断激发学生的学习激情，提升学生对学习的热情程度。AR教育技术的应用可以帮助学生构建趣味化的教学情境，为学生提供主动探索和发现的认知环境，让学生由被动的接受知识，转变为依据一定的原则和知道进行主动探索和发现。如笔者在执教科版小学科学六年级下册第三单元第三课《日食》时，遵循本节课的科学概念，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境目标设置出三项不同教学形式，来有效激发学生自主学习的能力:开场激趣，触发探究欲。借助AR教育技术呈现日地月三者运行虚拟三维模型（图1），激发学生的好奇心，引出课题。人机交互，诱发主动性。通过AR教育技术，展现交互功能，在日地月三维呈现基础上，学生可进入地球视角观看太阳和月球的而运动情况（图2），从而发现日食发生时，日地月三者的位置关系。这种良好的交互功能，不仅调动学生的视觉、语言、肢体等个部位的积极性，还可以提高学生的学习兴趣、带给学生良好的学习体验、从而诱发他们主动探究的动机。静动结合，真实还原。通过暂停日食观看三球状态，改变地球（平板）与月球之间的距离，从地球（平板）角度去发现、观察日偏食（图3）和日环食（图4）。学生身临其境日地月三维模型中，从自己视角去发现日偏食和日环食想成的不同，提升学生在学习过程中的行为专注性和行为持续性基础上，真正的实现主动探索，提升科学核心素养。

图1日地月运行图

图2

地球视角看日月运动

图3日偏食

图4日环食二、砥志研思、悟明真理AR教育教学环境下的教学，以“情境导入”、“问题诱发”、“自主探究”、“教师阐述”、“巩固训练”和“迁移提升”为一般步骤，利用AR教育手段开展一系列教学活动，它具有一定的目的性和互动性。如笔者在执教教科版小学科学六年级上册第二单元《昼夜交替现象成因》时，学生对于昼夜交替原因会提出很多假设，但具体哪一种是真正形成昼夜交替的原因，因学识的限制，学生几乎不能说出正确的成因，这时教师往往通过资料介绍地心说和日心说，来引出昼夜交替的成因。这样的引出，学生习得过程听得懵、忘得快、内化少，会影响学生的学习兴趣和学习信心。所以教师在明确目的前提下，利用AR教学技术，直捣黄龙，以互动探究方式解决这个重难点：知何种天体有关。通过地球三维模型，学生发现地球始终一半被照亮，那是被谁照亮的呢？再学生猜测是太阳之后，来呈现日地模型，学生发现朝着太阳的一半是亮的，背着太阳的一半是暗的。学生自主地可发现昼夜交替的形成与日地两个天体有关。晓、模昼夜假设。学生进入“地球”位置，从地球视角出发，亲自感受日、地不同运动方式，发现地球自转、地球公转、地球自转和公转、太阳公转等都有能形成地球上出现昼夜交替现象。懂昼夜形成原因。地球上能够形成昼夜交替现象的假设不只一个，那到底哪个才符合现实情况，是真正形成昼夜交替的原因呢？学生再次根据数据，进行日地三维模拟。学生从地球角度出发探究获得地球上出现昼夜交替的正真原因是地球自转。三、趣味学习、吹糠见米在利用AR技术教学过程中，学生多方位感知被积极调动，学生亲眼看、亲耳听、亲动手，开动脑筋去思考，整个过程中，不断提高学习的主动性，促使正真走向“我要学、我要听、我要看”。这不仅帮助学生实现具身趣味学习，还更好地满足学生的好奇心，从而培养学生的探索精神。如笔者在执教教科版小学科学三年级第三单元《太阳、地球和月球》第4课《月相变化规律》时，利用AR教育技术，将知识点可视化：抽象过程形象化。知识点可视化的程度影响着学生理解知识的困难度。月相变化教学时比较抽像，可视性不强，学生很难找到月相变化规律。利用VR教学技术直观呈现地、月三维模型，帮助学生更加直观、有效地接受信息。静态现象动态化。月相学习时，教师一般会布置课外观察月相活动，学生即使坚持每天观察月相，看到的也是“静止的图像”，而非动态连续的而过程。利用VR教育技术就可将抽象的月相变化过程生动形象地呈现在学生眼前，提高学生的知识获得效率。综上所述，VR教学技术的发