王楠 賀長(zhǎng)雁 夏鈴飛 王靜婷 吳彬

【摘要】隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）以其更加真實(shí)的感受越發(fā)受到人們的青睞，其與教育的結(jié)合已成為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，成為傳統(tǒng)教學(xué)的一種有效補(bǔ)充。作為一項(xiàng)前瞻性的教育技術(shù)，AR在“因材施教，寓學(xué)于樂(lè)”這一教育理念的實(shí)現(xiàn)上，有著巨大的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)目前傳統(tǒng)課堂互動(dòng)性、情境性、沉浸性不強(qiáng)等問(wèn)題，從文獻(xiàn)研究和調(diào)查訪談入手，分析AR技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，并結(jié)合我國(guó)的教育現(xiàn)實(shí)，提出可實(shí)踐、可操作、可推廣的路徑和策略，從而有效提升課堂的吸引力、創(chuàng)造力和感染力。

【關(guān)鍵詞】AR小學(xué)數(shù)學(xué)課堂應(yīng)用價(jià)值新時(shí)代要有新作為，教育工作必須要緊緊圍繞培養(yǎng)什么人、如何培養(yǎng)人和為誰(shuí)培養(yǎng)人這個(gè)核心，樹(shù)立新的發(fā)展觀、質(zhì)量觀和教學(xué)觀。具體來(lái)說(shuō)，新時(shí)代教育發(fā)展觀就是建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);質(zhì)量觀就是發(fā)展素質(zhì)教育、落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，促進(jìn)人的全面發(fā)展，著力培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人;教學(xué)觀就是要加強(qiáng)實(shí)踐育人，強(qiáng)化學(xué)生關(guān)鍵能力核心素質(zhì)培養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)認(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力，著重培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。

AR技術(shù)作為未來(lái)2～3年解決深度學(xué)習(xí)矛盾的關(guān)鍵技術(shù)于2016年登入地平線報(bào)告高等教育版，這項(xiàng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用將顛覆教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)方式，能夠讓學(xué)生在生活化的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識(shí)和技能。在虛擬的環(huán)境中與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行互動(dòng)，提高知識(shí)呈現(xiàn)的情境性和直觀性，同時(shí)為學(xué)生提供主動(dòng)探索和互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)。將AR技術(shù)投入到小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中是否有實(shí)用性，如何在實(shí)踐過(guò)程中減少其不利影響，成為我們關(guān)注的重點(diǎn)。

一、調(diào)研概況

（一）訪談概況

以技術(shù)為核心的新一代信息技術(shù)正在推動(dòng)教育變革，鑒于此，本課題組針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)課堂的現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題以及學(xué)校和教師對(duì)教學(xué)發(fā)展的主導(dǎo)力和影響力等方面設(shè)計(jì)以下訪談框架，計(jì)劃對(duì)部分小學(xué)數(shù)學(xué)教師及學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)展訪談。本次訪談以半結(jié)構(gòu)化訪談為主要方式，具體訪談內(nèi)容見(jiàn)表1。??（二）問(wèn)卷概況

素質(zhì)教育要求以生為本，要從學(xué)生的角度出發(fā)組織、安排教學(xué)活動(dòng)，因此，本課題組從小學(xué)生對(duì)目前數(shù)學(xué)課堂的真實(shí)感受、理想數(shù)學(xué)課堂創(chuàng)設(shè)的構(gòu)想以及未來(lái)數(shù)學(xué)課堂新科技引入的看法這三方面著手，針對(duì)三到六年級(jí)學(xué)生通過(guò)問(wèn)卷的形式進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查研究。本次問(wèn)卷采用匿名方式，保障學(xué)生能夠真實(shí)作答。

本次調(diào)查研究主要通過(guò)分層隨機(jī)抽樣的方式，以三所小學(xué)不同年級(jí)段共380名小學(xué)生作為調(diào)查對(duì)象，實(shí)際收回有效問(wèn)卷344份，有效率為88.7%。調(diào)研結(jié)果具體如下：

（1）58%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單，29%的學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)難度一般，13%的學(xué)生表示在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上存在一定的困難。這說(shuō)明大部分學(xué)生都能較好地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)，但是仍然存在將近1/7的學(xué)生通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)課堂無(wú)法較好地完成小學(xué)階段的數(shù)學(xué)任務(wù)，不利于學(xué)生的繼續(xù)教育。

（2）對(duì)于數(shù)學(xué)課堂，80%的學(xué)生認(rèn)為平淡一般，16%的學(xué)生認(rèn)為活躍有趣，4%的學(xué)生認(rèn)為沉悶無(wú)聊。如此可見(jiàn)，現(xiàn)有的數(shù)學(xué)課堂已經(jīng)讓學(xué)生產(chǎn)生無(wú)聊感，需要新鮮的事物刺激從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（3）46%的學(xué)生表示正在使用或過(guò)去使用過(guò)現(xiàn)代技術(shù)來(lái)輔助他們的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)并體驗(yàn)較佳，18%的學(xué)生表示沒(méi)有相關(guān)經(jīng)歷但是很想實(shí)踐，36%的學(xué)生沒(méi)有相關(guān)經(jīng)歷且沒(méi)有體驗(yàn)的渴望。由此可見(jiàn)，大部分學(xué)生對(duì)現(xiàn)代技術(shù)具有較大的興趣，并將其投入到數(shù)學(xué)活動(dòng)，具備較好的操作能力。

（4）談及學(xué)生對(duì)理想數(shù)學(xué)課堂創(chuàng)設(shè)的構(gòu)想，42%的學(xué)生提出要增加數(shù)學(xué)趣味性，20%的學(xué)生希望拓寬知識(shí)面，21%的學(xué)生希望體驗(yàn)虛擬空間，13%的學(xué)生希望增設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，4%的學(xué)生希望在數(shù)學(xué)課堂在其他方面有所改進(jìn)，從這些數(shù)據(jù)中可以很明顯地看出學(xué)生在快樂(lè)學(xué)習(xí)上有較大的需求。

（5）對(duì)于未來(lái)AR技術(shù)引入數(shù)學(xué)課堂能否提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率這一問(wèn)題，有91%的學(xué)生持積極態(tài)度，9%的學(xué)生并不看好，很明顯學(xué)生對(duì)AR技術(shù)興趣很大，肯定了AR技術(shù)的實(shí)用性。

（6）問(wèn)卷中設(shè)置了一題開(kāi)放題：印象最深刻的一堂課。歸納同學(xué)的回答，主要為師生互動(dòng)較多、氣氛活躍、新穎的一堂課。小學(xué)生所喜愛(ài)的課堂，是具備能夠引起其無(wú)意注意，并且能夠使氣氛活躍，增加師生互動(dòng)的事物。

二、問(wèn)題分析

（一）學(xué)生思維固著，缺乏創(chuàng)造性

在訪談過(guò)程中，老師提及，教師的資歷會(huì)影響其教學(xué)模式，對(duì)于新教師來(lái)說(shuō)，將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)落實(shí)才是他們教學(xué)的重點(diǎn)，對(duì)于過(guò)程是沒(méi)有較大的要求，因此一般采用的是“填鴨式”的教學(xué)方法，在課堂中沒(méi)有給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間去思考、發(fā)散，造成學(xué)生惰于思考，缺乏創(chuàng)造力。雖然現(xiàn)在一直提倡要“寓教于樂(lè)”，可是在一線課堂上，依舊沒(méi)有付諸于實(shí)踐，在一定程度上造成了“行而不實(shí)”的缺陷。

（二）兩極分化較大，教學(xué)安排難

在訪談過(guò)程中，教師還提到班級(jí)內(nèi)部存在較大的兩極分化，接受能力較好的同學(xué)能及時(shí)跟著老師的思路，在短時(shí)間內(nèi)較快地理解并掌握知識(shí)與技能。一些接受能力一般的同學(xué)也能通過(guò)課后鞏固消化，掌握相關(guān)知識(shí)，而一些后進(jìn)生則在知識(shí)掌握上存在較大問(wèn)題。正因如此，教師在教學(xué)工作上面臨不少挑戰(zhàn)，如何解決后進(jìn)生的學(xué)困問(wèn)題，迫在眉睫。

（三）學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不高，缺乏積極性

課堂情感體驗(yàn)，會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得缺乏教師的關(guān)注，從而導(dǎo)致學(xué)生注意力分散。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)主要依據(jù)教材與教參，沒(méi)有考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)、生活實(shí)際，枯燥無(wú)味的知識(shí)，缺乏新意的教學(xué)過(guò)程導(dǎo)致學(xué)生興趣不斷流失，學(xué)生參與度明顯下降。據(jù)研究表明，“教科書(shū)使用水平”高的教師，學(xué)生課堂參與度越高，學(xué)生的數(shù)學(xué)課堂情感越積極，學(xué)生對(duì)新知的關(guān)系性理解程度越高。加之，傳統(tǒng)課堂“一對(duì)多”的教學(xué)模式，教師無(wú)法同時(shí)兼顧很多學(xué)生的課堂情感體驗(yàn)，會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得缺乏教師的關(guān)注，從而導(dǎo)致學(xué)生注意力分散。

（四）復(fù)雜問(wèn)題難以解決

教師在訪談過(guò)程中提到多數(shù)同學(xué)對(duì)一般的數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握能力較強(qiáng)，但針對(duì)一些需要較強(qiáng)的空間觀念和較為抽象的知識(shí)很難內(nèi)化于心。例如，六年級(jí)上冊(cè)中的《圓的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)》以及《分?jǐn)?shù)除法及其應(yīng)用》，這類問(wèn)題通常需要通過(guò)數(shù)形結(jié)合、線段圖等多維度求解，才能更好地理解其中的內(nèi)涵和意義，而當(dāng)前數(shù)學(xué)教師的教學(xué)方法和手段較為局限，很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，如果有更直觀、更具體的輔助教學(xué)手段，將會(huì)在一定程度上改善這一問(wèn)題。

（五）課堂把控度要求高

盡管AR技術(shù)為學(xué)生提供了個(gè)性化學(xué)習(xí)條件，為積極主動(dòng)地計(jì)劃、組織和監(jiān)控課程活動(dòng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)，但它也對(duì)教師的綜合素質(zhì)和課堂把控力提出了挑戰(zhàn)。對(duì)于學(xué)生主體性較強(qiáng)的AR教學(xué)，教師需要充分對(duì)課堂中的突發(fā)事件和生成性問(wèn)題有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)能力，掌握好課堂的進(jìn)度。例如，小學(xué)生的自我管理能力較弱，容易出現(xiàn)注意轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致學(xué)生的注意力不在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上，而在AR技術(shù)提供的直觀模型上，從而影響教師的課堂教學(xué)。所以，教師更多地傾向于將AR技術(shù)作為課堂教學(xué)的輔助工具，在不影響正常教學(xué)的前提下，促進(jìn)學(xué)生會(huì)學(xué)、好學(xué)、樂(lè)學(xué)。

三、結(jié)論及建議

從調(diào)研過(guò)程中可以了解到，將AR技術(shù)融入到小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中還存在一些弊端，但是不可磨滅的是，學(xué)生對(duì)AR技術(shù)引入課堂具有極大的興趣，同時(shí)有利于學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)中某幾個(gè)板塊知識(shí)點(diǎn)的掌握與理解，特別是幾何板塊。因此，將 AR技術(shù)引入數(shù)學(xué)課堂對(duì)提升小學(xué)生數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)生興趣和調(diào)動(dòng)積極性具有非常重要的作用。必須制定有效解決策略，從根本上降低AR引入課堂的不利影響，從而提升小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量。

（一）夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，突出實(shí)用性

數(shù)學(xué)課堂中應(yīng)用的AR技術(shù)，大多需要佩戴沉重的頭盔才得以實(shí)施，對(duì)小學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)活動(dòng)有了一定的時(shí)空限制;此外，AR設(shè)備通常包括頭戴式顯示器和其他輔助的計(jì)算機(jī)設(shè)備，諸多設(shè)備使其造價(jià)昂貴，在進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)中，如何保持多臺(tái)設(shè)備之間的高兼容性與長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性，如何降低設(shè)備的成本，成為亟待解決的問(wèn)題。對(duì)此，我們應(yīng)大力發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和發(fā)明先進(jìn)移動(dòng)終端設(shè)備，降低設(shè)備造價(jià)，并使AR技術(shù)便于攜帶使用，打破數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)空的限制。此外，還需要大力研發(fā)無(wú)線移動(dòng)技術(shù)，來(lái)增強(qiáng)各設(shè)備的兼容性和穩(wěn)定性。

（二）加強(qiáng)師資建設(shè)，注重創(chuàng)新性

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代科技不斷融入到課堂教學(xué)中，扮演者輔助教學(xué)的角色，從而達(dá)到較好的課堂效果，以現(xiàn)代科技作為輔助的課堂模式已經(jīng)成為未來(lái)的一種走向。教師作為課堂的主導(dǎo)者，教師專業(yè)素養(yǎng)的高低決定了教學(xué)效果，同樣教師對(duì)

現(xiàn)代技術(shù)的了解與掌握，決定了技術(shù)的發(fā)揮效果。從調(diào)研過(guò)程中了解到兩點(diǎn)，一是部分教師對(duì)一些新科技并不了解，沒(méi)有主動(dòng)地去學(xué)習(xí)一些走在時(shí)代前端的新科技，不利于教師選擇合適技術(shù)輔助教學(xué)，切實(shí)提高教學(xué)實(shí)效;二是AR技術(shù)引入課堂對(duì)教師的課堂把控能力要求較高。因此，培育雙師型師資隊(duì)伍，提高教師的專業(yè)素養(yǎng)以及現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用能力，促進(jìn)教師終身學(xué)習(xí)，使課堂從傳統(tǒng)課堂為主向以生為本，注重培育學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的方向發(fā)展尤為重要。首先需要從思想上，培育教師終身學(xué)習(xí)的理念，其次可以從能力培養(yǎng)著手，在職前培養(yǎng)以及任職后的教師培養(yǎng)內(nèi)容中增加現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)的板塊，但值得一提的是，教師應(yīng)以發(fā)展專業(yè)素養(yǎng)為重點(diǎn)，現(xiàn)代技術(shù)只能作為一種輔助手段，并不能依靠現(xiàn)代科技，一味追求“嘩眾取寵、華而不實(shí)”的課堂教學(xué)。

（三）創(chuàng)設(shè)有效情境，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性

小學(xué)階段數(shù)學(xué)課程相較于其他課程而言理論性較強(qiáng)，“無(wú)聊、乏味”等詞語(yǔ)成為了數(shù)學(xué)的標(biāo)簽，而現(xiàn)代技術(shù)的輔助教學(xué)改善了這種情況，相較于之前，數(shù)學(xué)課堂變得活潑生動(dòng)，但是缺乏其現(xiàn)實(shí)性，學(xué)生不能直觀地將直接經(jīng)驗(yàn)向間接經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，但是將數(shù)學(xué)教材與AR技術(shù)等課程資源相互整合，利用AR技術(shù)為數(shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)設(shè)情境，利用AR的特性可以改進(jìn)這一點(diǎn)。

例如，在學(xué)習(xí)人教版小學(xué)數(shù)學(xué)一年級(jí)下冊(cè)“認(rèn)識(shí)人民幣”導(dǎo)入時(shí)，教師可以圍繞購(gòu)買(mǎi)游樂(lè)園門(mén)票都需要哪些面額的人民幣、可能需要找零的人民幣面額這一主題，借助AR技術(shù)創(chuàng)設(shè)購(gòu)買(mǎi)游樂(lè)園門(mén)票的實(shí)際場(chǎng)景，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)讓學(xué)生感受到身臨其境的體驗(yàn)感，增強(qiáng)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的動(dòng)感交互，活躍課堂氣氛，激發(fā)小學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)人民幣有關(guān)知識(shí)的興趣，為之后開(kāi)展的數(shù)學(xué)課堂打下良好基礎(chǔ)。又如，在學(xué)習(xí)《位置與方向》時(shí)，教師會(huì)提出一系列問(wèn)題，如“自己的家在學(xué)校什么位置？學(xué)校在小明的家的什么位置？學(xué)校的位置在哪里？”等等，雖然現(xiàn)在學(xué)生的答案反映到平面坐標(biāo)當(dāng)中，使得小學(xué)生對(duì)方位有一個(gè)直觀的了解，但是學(xué)生平時(shí)處于三維的空間，讓學(xué)生從實(shí)際生活中三維物體直接跳躍到課堂中的二維平面，對(duì)于接受能力一般或較差的學(xué)生來(lái)說(shuō)，接受起來(lái)比較困難，但是如果能夠加入AR技術(shù)到課堂中，先讓學(xué)生從實(shí)際生活的三維空間跳躍出來(lái)，作為旁觀者去看問(wèn)題模型建構(gòu)，再?gòu)娜S中抽象出平面模型，這不僅僅能夠幫助小學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握、理解數(shù)學(xué)知識(shí)，還能夠幫助學(xué)生具體形象思維向抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變，提升其數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)能力和解決問(wèn)題的能力。

綜上所述，了解一線課堂對(duì)于新技術(shù)引入的看法和觀點(diǎn)，分析其利弊，對(duì)于提升課堂實(shí)效性，幫助學(xué)生掌握知識(shí)、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，全面落實(shí)素質(zhì)教育有非常重要的作用。因此，需要在實(shí)踐前期、中期不斷反思，提出有效策略來(lái)降低不利影響。

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