小學數(shù)學圖形與幾何教學中AR、VR 的有效運用

AR/VR技術(shù)可以使抽象概念在課堂上更具立體感和直觀性，能夠有效應對抽象思維、數(shù)學教學資源缺乏和課堂興趣淡薄等問題，優(yōu)化學生的學習體驗，激發(fā)學生的學習動機，幫助學生更好地吸收和鞏固與圖形幾何相關(guān)的知識。一、AR/VR技術(shù)在小學數(shù)學“圖形幾何”教學中的應用原理在小學課堂教學中，為克服“圖形幾何”教學的困難，教師應注重采用AR/VR技術(shù)輔助教學。在使用AR/VR技術(shù)的過程中，教師必須遵循以下兩個基本原則。知識深度原則。教師在運用AR/VR技術(shù)進行圖形幾何教學時，由于AR/VR技術(shù)的直觀性可以在一定程度上降低知識的難度。因此，在運用AR/VR技術(shù)進行教學的過程中，教師必須適當?shù)丶訌娬n堂的深度，使學生在有限的課堂中獲得更多的數(shù)學知識。教師在講授“圖形與幾何”時，不僅要運用符號和知識，還要加強教學的深度［1］。在小學階段，學生不應機械地記憶數(shù)學定義和公式，而應建構(gòu)數(shù)學邏輯思維。AR/VR技術(shù)在小學數(shù)學教學中的應用應遵循知識深度原則。要堅持學生主體原則和教師主體導向原則。在運用AR/VR技術(shù)進行教學的過程中，教師必須根據(jù)新課程標準的要求，充分發(fā)揮學生的主體性，開展良好的師生互動，循序漸進地培養(yǎng)學生的空間思維和數(shù)學思維。在小學數(shù)學教學過程中，教師應改變傳統(tǒng)的“灌輸”教學法，堅持以學生為主體、教師為主導的原則，體現(xiàn)良好的師生關(guān)系，體現(xiàn)“教學是互利的”的師生關(guān)系。隨著AR/VR技術(shù)在小學數(shù)學教學中的普及，教師可以利用AR/VR技術(shù)培養(yǎng)學生的思維能力。同時，在課堂上通過實踐鞏固知識比單純地聽老師講課要好。教育多樣性原則。教師應認識到學生之間的差異，根據(jù)小學生現(xiàn)有的信息和AR/VR技術(shù)能力和水平，制定不同的教學計劃和不同的教學評估，充分培養(yǎng)學生的理論素養(yǎng)，充分利用各種AR/VR技術(shù)和各種教學平臺。例如在教學“圖形與幾何”當中“圓的認識”內(nèi)容，通過VR演示，借助VR的互動動態(tài)演示，即確定一個點為順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)形成一個圓，幫助學生更直觀、生動地感受。二、小學數(shù)學課堂使用AR/VR技術(shù)的要求（一）改善教學基礎(chǔ)設(shè)施運用AR/VR技術(shù)可以給學生帶來生動活潑的學習環(huán)境，讓學生以濃厚的興趣主動接受新知識。例如，小學數(shù)學“圖形和幾何”部分的教學要求學校擁有高度可配置的計算機、交互式白板、投影儀和電子繪圖板。這樣，教師就可以通過電子設(shè)備更直觀地向?qū)W生展示幾何圖形的抽象，有效地彌補傳統(tǒng)圖形教學和教材圖形教學的不足。借助電子白板的功能，可以有效地提高課堂實踐的效率。（二）教師和學生的信息素養(yǎng)AR/VR技術(shù)要在課堂教學中充分發(fā)揮作用，就必須與小學數(shù)學緊密結(jié)合。什么是信息素養(yǎng)？國際21世紀教育委員會報告指出，信息素養(yǎng)是吸收、處理、創(chuàng)造和組織資源的使用和規(guī)劃的能力和質(zhì)量。換言之，信息社會中的每一個人，無論是教師還是學生，都必須具備一定程度的信息素養(yǎng)，能夠從浩瀚的信息海洋中獲取有用的信息，并通過適當?shù)姆治龊吞幚?，使從中獲得的信息在學習和生活中發(fā)揮重要作用。三、AR/VR在小學數(shù)學圖形與幾何教學中的運用研究（一）AR/VR技術(shù)優(yōu)化學習體驗許多小學生在學習中都有一些問題，如缺乏理解和對學習的興趣。如果沒有老師的指導，他們很難全身心地投入到探索新知識和獲得愉快的學習經(jīng)歷中去。AR/VR技術(shù)利用音頻、動畫、圖片等媒介克服傳統(tǒng)教學方法的不足，能夠幫助學生感受圖形和幾何學的有趣知識。一方面，教師可以使用AR/VR技術(shù)來引入場景。情境導入可以幫助學生探索新知識，而AR/VR技術(shù)則可以使情境導入更生動，讓學生沉浸在與圖形和幾何學相關(guān)知識的探索過程中。另一方面，教師可以利用AR/VR技術(shù)創(chuàng)造一種學習氛圍。AR輔助教學作為一種新的教學方法，具有許多有趣的特點。所有學生都能沉浸在新知識探索的過程中，從而形成良好的數(shù)學課堂氣氛，提高學習效果，優(yōu)化學生的學習體驗。（二）利用AR/VR技術(shù)探索新知識AR/VR技術(shù)能使教材中的知識更加生動，并能幫助學生在虛擬環(huán)境中根據(jù)自己的想法動手操作，減少探索新知識的難度，有效解決圖形和幾何學知識在實際練習中的難點［2］。在傳統(tǒng)的教學方法中，教師需要引導學生觀察長方體和長方體的頂點、邊緣和面，并根據(jù)教材的要求，用木條和膠棒引導學生制作矩形框架。然而，小學生手的操作能力有限，單靠自己的力量很難完成長方體框架。利用AR/VR技術(shù)，教師不僅可以幫助學生快速完成教科書中的長方體框架的制作，還可以通過AR軟件來指導學生制作不同大小和形狀的木塊，讓學生通過電子屏了解三維物體，并在操作過程中通過一些角度來看清積木的形狀，進而充分進入數(shù)學課堂。為了完成教師布置的任務，學生需深入觀察積木，初步識別長方體和立方體的特殊點，并對二維和三維圖形的轉(zhuǎn)換進行訓練。在小學數(shù)學教學過程中，每項活動都有相應的重點和難點，如何化解這些重點和難點，已成為教學過程中的重要內(nèi)容。信息化教學模式為教學提供了良好的條件，它能把符號和文字更抽象地轉(zhuǎn)化為具體的、具象的事物，使教科書中的知識與客觀事物密切相關(guān)。例如，在小學數(shù)學《圓的面積》一課中，其教學目標是通過教學更好地幫助學生對圓周率概念的推進建立，充分理解圓面積公式的推導過程。在圓周面積計算公式的分析中，不斷地訓練學生抽象、概括、分析和應用變換思想來解決實際問題。此外，學生還能充分體驗數(shù)學的樂趣，獲得數(shù)學學習的積極情感。圓的面積使學生更好地認識圓的基本特征，充分理解圓周長的計算方法和直邊平面圖面積的計算方法。在教學中，教師需要引導學生建立數(shù)學模型，完成新知識點的建設(shè)，訓練學生運用變換后的眼睛光線解決實際問題。在AR/VR技術(shù)導入階段，小學數(shù)學教師可以使用AR/VR技術(shù)來演示圓面積和正方形四邊形面積計算公式的推導。求平面四邊形面積的關(guān)鍵是用切割的方法將平行四邊形轉(zhuǎn)化為矩形。三角形面積的計算公式推導過程主要利用兩個同余三角形構(gòu)成一個平行四邊形。通過AR/VR技術(shù)的引入，學生可以更多地關(guān)注知識發(fā)現(xiàn)和探索的過程，使學生能夠感受到數(shù)學觀念的轉(zhuǎn)變。（三）使用AR/VR技術(shù)進行智能總結(jié)總結(jié)鏈接可以幫助學生系統(tǒng)地梳理新知識，幫助他們更好地理解本課程的知識。在圖形幾何的教學過程中，學生不能看到和接觸到教具，不能跟隨老師的思路。而AR/VR技術(shù)可以有效地解決這一難題，使歸納總結(jié)鏈接變得更加簡單、生動、高效。教師可以利用AR/VR技術(shù)在學生面前再次展示新的圖形和幾何知識，并進行適當?shù)闹v解，幫助學生復習整個教學活動過程，進而加深對新知識的記憶，提高歸納和總結(jié)的速度。此外，教師還可以指導學生進行ART技術(shù)投影的操作，總結(jié)本課程的知識。在此過程中，學生可根據(jù)教師所展示的相關(guān)內(nèi)容，積極復習本課知識，并進行歸納總結(jié)，以提高歸納總結(jié)的效果。（四）利用AR/VR技術(shù)輔助練習完成新知識學習后，教師可以組織學生參加實踐生活，對新知識進行復習和鞏固。大多數(shù)小學生不喜歡參加運動活動，在這種情況下，老師可以設(shè)計一個簡單的AR游戲，邀請學生練習一個游戲。為了幫助學生加深對新知識的理解，教師可以設(shè)計簡單的AR游戲作為練習，這不但可以激發(fā)學生參與練習活動的熱情，而且可以幫助他們實現(xiàn)練習功課的目標。例如，教師可以設(shè)計AR游戲來橫向移動相同的形狀，或者設(shè)計一個游戲來發(fā)現(xiàn)對稱軸。讓學生根據(jù)對稱軸對折軸對稱圖形，設(shè)計與該圖形的運動有關(guān)的游戲，如“尋找旋轉(zhuǎn)物體”。通過這個簡單的AR游戲，可以使練習活動更有效率。（五）利用AR/VR技術(shù)推行新課程教學一般來說，老師在開始新課前應復習上一課的內(nèi)容。在這個基礎(chǔ)上，老師帶領(lǐng)學生進入新課。在新課程導入教學中，教師運用問答的方法讓學生把舊的知識點連接起來，在此基礎(chǔ)上引導學生學習新的知識。然而，在實際的教學活動中，新課程的導入方式較為傳統(tǒng)，教學效果并不理想。在AR/VR技術(shù)的支持下，教師在開設(shè)新課程的過程中，可以充分利用現(xiàn)代AR/VR技術(shù)，使用生動的圖像、視頻等，吸引學生的注意力，最大限度地激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，進而激發(fā)學生投身于學習新課程。例如，在《圓形認識》這一課，教師可以使用AR/VR技術(shù)向?qū)W生展示圓形物體和學生生活中常見的圓形物體。在學生觀察的過程中，教師可以提問：為什么井蓋是圓形的，而不是其他形狀，如三角形、長方形和正方形？老師通過視頻廣播，顯示出當井蓋變成三角形、長方形、正方形時，極易掉落，有較大的安全隱患。在此基礎(chǔ)上，引導學生思考為什么圓形井蓋不會輕易掉進去？通過這一過程，學生的好奇心油然而生，從而使他能夠投入到新課程學習中去。（六）熟練地運用現(xiàn)代AR/VR技術(shù)突破《圖形幾何》教學中的重難點在小學教學中，《圖形幾何》一直是小學數(shù)學教學和具體教學活動中的難點。針對小學生的思維特點，傳統(tǒng)教學模式下的教學效果并不理想，而通過現(xiàn)代AR/VR技術(shù)的應用，教師可以用生動的圖片和視頻向?qū)W生展示教學中的難點，從而明確教學中的關(guān)鍵點和難點。同時，AR/VR技術(shù)與教學重點和難點相結(jié)合，可以實現(xiàn)學生從感性向理性的轉(zhuǎn)變，積極調(diào)動和協(xié)調(diào)各種感覺、三維知識、動態(tài)靜態(tài)知識，從而降低學生的學習難度，提高課堂教學質(zhì)量。例如，教師可以充分利用多媒體技術(shù)在教學中進行“平移”內(nèi)容的動態(tài)操作，使學生在視頻中清晰地理解“平移幾個格”的含義，并清晰地區(qū)別“平移幾個格”，幫助學生更好地理解相關(guān)內(nèi)容，減少學習困難。（七）利用AR/VR技術(shù)創(chuàng)造環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣在小學數(shù)學課堂上，學生注意力較難集中，且缺乏對數(shù)學學習的興趣。如果教師的教學方法過于單調(diào)，學生就會逐漸失去學習的興趣，注意力自然無法集中。在數(shù)學課上引入生動有趣的故事，會使教學情境形象化、生動活潑，這不僅能極大地提高學生的注意力，而且能幫助學生更好地掌握數(shù)學知識。AR/VR技術(shù)在小學數(shù)學課中的應用可以取得較好的教學效果。例如，在小學數(shù)學《觀察物體》中，主要目標是讓學生了解如何從不同的角度、位置和方向看形狀，在這一部分的課程中可以使用AR/VR技術(shù)。教師通過使用AR/VR技術(shù)設(shè)計的短片，從一開始就營造課堂氣氛，學生的學習興趣得到激發(fā)，增強學習的欲望，同時學生對課堂的關(guān)注和重視程度也大大提高。在觀察對象教學過程中，學生經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)、提問、分析和解決問題的全過程。在這一過程中，AR/VR技術(shù)發(fā)揮了主導作用，極大地吸引了學生的注意力，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的直觀和空間概念的，也實現(xiàn)了教學的終極目