增强现实AR对培养小学数学核心素养的作用初探docx.docx

增强现实AR对培养小学数学核心素养的作用初探docx.docx

《增强现实AR对培养小学数学核心素养的作用初探docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《增强现实AR对培养小学数学核心素养的作用初探docx.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

增强现实AR对培养小学数学核心素养的作用初探docx

增强现实（AR）对培养小学数学核心素养的作用初探

一、引言

教育信息化已进入2.0时代，AR技术即增强现实技术的出现给了传统教育信息化注入了新鲜血液。

AR技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，它将虚拟的信息应用到真实世界中，从而实现对真实世界的增强[1]。

AR技术在教育领域的研究涉及到各个阶段[2]。

目前，国内关于AR技术的研大程度的抽象思维的过渡阶段，小学阶段对学生数学思维和素养的

培养就尤为重要。

数学思维和素养的培养离不开生活实际，数学来源于生活，应用于生活，只有与实际相结合，才能培养出适应时代的发展的综合素质高的的人才[3]。

而AR技术恰好为数学与生活提供了一架很好沟通的桥梁。

基于这样的现状，本文分析了AR在小学数学中的应用可行性；结合小学数学的课程内容的四个方面，分别进行课程要求及现状分析，AR教学与传统课堂的对比分析，AR教学对培养对应核心素养的优势分析；通过课程实例，研究了AR教学对培养数学核心素养作用机制和效果；总结了一些AR教学的注意事项。

二、AR应用于小学数学课堂的可行性

（一）软硬件可行性

相比虚拟现实需要通过眼镜等头显设备才能看到虚拟的场景，AR只需要手机、平板电脑等设备下载相应的AR教学软件即可，简单可操作性强。

目前有关中小学阶段的数学AR教学软件有应用于学生数学作业的检查及解析的photomath和适用于小学数学教学的魔法园丁App等。

其中魔法园丁app有北师大版和人教版小学一至六年级的各册教材的近千节课程资源，为AR应用于小学数学课堂提供了很好的软件支持。

（二）师生操作可行性

魔法园丁App下载后只需扫描课本或者AR卡片，即可进入到相

应的课程资源，课程资源简单易操作。

在当今的高信息化社会，师生的电子信息技术水平可以很好的操作此类软件。

综合设备基础和师生情况，AR技术应用于小学数学课堂是可行的。

三、AR应用于小学数学对核心素养培养的作用

课程内容

核心素养

数与代数

数感

图形与几何

空间观念

统计与概率

数据分析观念

综合与实践

应用意识

新时代教育要求培养综合素质高的全面发展的人才。

数学课程也不仅是简单的教授知识，更重要的是培养学生的数学核心素养，适应时代的发展和对人才培养的要求[4]。

小学数学涉及四个部分的课程内容：

“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”，本文分别从这四个方面对AR对核心素养的培养的作用进行初步探究，其具体培养方向如表一。

表一小学数学课程内容及对应的核心素养

（一）数与代数数感的培养

1.课程要求及现状

义务教育数学课程标准[5]（2011年版）小学阶段的课程目标要求学生能够从体验从具体情境中抽象出数的过程，理解万以内数、

分数、小数、百分数的意义，形成数感。

对于小学生，以具象思维

为主，学习抽象知识时候难以理解，或者难以将已经学过的抽象知识与具体情境相联系，对抽象概念知其然不知其所以然。

2.传统教学与AR教学对比

以小学阶段最为简单的认识数字为例，图一为北师大版一年级上册第一单元《生活中的数（玩具）》的情景图。

本课学生需经历

“数出数量的多少，用图表示数量的多少，用数字表示数量的多少”的抽象过程。

传统课堂认识数的时候通过ppt以情景图为认知媒介，让学生数一数，然后画一画表示数量的多少，最后用数字表示。

虽然学生了解有2架飞机，但是没有深刻领会数字2表示的意义，而且课程内容也过于刻板，学生缺乏兴趣。

AR课堂则学生可以扫描玩具放入收纳箱中，收纳完成后可以查看每种玩具的数量，根据数量扫描对应的AR数字卡片，即可出现AR玩具并验证玩具数量。

3．AR教学对培养小学生数感的优势

乌申斯基说过：

“如果教师的教学充满形象，声音，色彩，就能为儿童多种感官所接受，有学者们就能使讲授的知识为儿童所接

受。

”

对于刚步入小学一个月的学生来说，AR的收纳过程降低了学生数数的难度，不容易出现重复和遗漏。

其次，收纳完成后需要与对应的数字卡片联系起来才可以完成验证，加强学生将实物的数量抽象为数字的过程体验。

这样立体的沉浸式体验，让学生有代入感，

真实感，帮助其理解数在现实生活中的意义，培养学生的数感，切

实体会到数学与生活的密切联系。

同时，这样交互式体验也可以激发学生的学习兴趣和热情，驱动学生主动学习数学知识。

图一生活中的数（玩具）

（二）图形与几何空间观念的培养

1.课程要求及现状

关于图形与几何部分的学习，除了基本的知识学习，最重要的是培养学生的空间观念。

空间观念主要是指根据物体特征抽象出几何图形，根据几何图形想象出所描述的实际物体；想象出物体的方位和相互之间的位置关系；描述图形的运动和变化；依据语言的描述画出图形等[6]。

然而很多小学生，接触的实物不够丰富，空间想象力不足，缺乏空间观念。

2.传统教学与AR教学对比

AR课堂以其特有的真实立体感帮助学生突破空间与几何方面知识的难点。

北师大版一年级下册第四单元认识图形图二，传统课堂初学者难以感受“面在体上”。

而增强课堂通过扫描卡片从平面图形得到立体图形，在立体图形上进行平面图形描边，可360度旋转的三维教室等方法，让学生不断在平面图形和立体图形之间转换，切实体会“面在体上”。

图二认识图形

北师大版六年级下册第一单元面的旋转图三，传统课堂面与体的关系讲解抽象，不易理解，学生也没有办法实物操作，部分同学难以建立空间观念。

AR课堂则可以让学生亲手操作面旋转成体，并全方位观察物体。

还可以自己画平面图形旋转成体，让学生更好的理解面和体的关系，发展空间观念和想象力。

图三面的旋转

3．AR教学对培养小学生空间观念的优势

荷兰教育家弗赖登塔尔说：

数学学习是一种活动，这种活动与游戏，跟骑自行车是一样的，不经过亲身体验，仅仅从看书本，听讲解，观察他人的演示，是学不会的。

尤其空间观念的形成，更需要亲身体验，让多观察实物，给学生创造表象积累。

只有头脑中的表象素材足够丰富，才能更好的抽象出几何图形。

所以教师在教学

过程中要充分利用直观性教学原则，让学生多种感官同时参与活

动，从而形成空间观念的并加以巩固，而AR教学充分将表象、直观的素材提供给学生，解决了传统课堂学生没法实物操作的弊端。

（三）统计与概率数据分析观念的培养

1.课程要求及现状

小学阶段关于统计与概率的学习，以统计为主，涉及简单的概率知识。

其中数据的收集、整理、描述和处理是其学习的重点。

数据分析观念的培养主要是使学生建立起数据的与生活的联系，数据来源于生活，数据蕴含信息可以解决生活中的问题。

传统课堂学生缺乏数据与生活的联系，并且数据的处理费时费力，容易陷于处理数据中而忽略对数据的分析与对知识的整体把握。

2.传统教学与AR教学对比

以四年级下册第六单元数据的表示与分析栽蒜苗图四为例。

传统课堂需要学生提前半个月栽蒜苗，并测量蒜苗每日高度，部分同学难以完成。

课堂上教师为了讲授知识，只能提供已有的数据供学生使用，学生缺乏数据与实际的联系。

而AR课堂则提供了仿真的植物生长过程，可选择水培或者土培，选择生长天数从而获得不同的种植数据。

在完成数据的收集后，学生需要多次设置统计图中1格表示的单位数值，感受数值不同对折线统计图的影响。

但是课堂时间有限，学生需要绘制多个折现统计图，难以做到高效完成。

AR课堂则

可以根据数值的设置自动生成折线统计图，学生很容易体会到统计

图中1格可以表示多个单位的必要性和灵活性。

图四数据的表示与分析（栽蒜苗）

3．AR教学对培养小学生数据分析观念的优势

AR课堂将学生从繁琐的数据收集中解放出来，既简化了操作，节省了时间，同时又不失真实性的使学生接受数据，感受数据来源于生活。

AR课堂兼顾了课程内容的真实性与课堂效率，使学生既联系生活实际，解决生活中的问题，培养了学生的数据分析观念，又大大的提高了课堂效率，给学生减负。

（四）综合与实践应用意识的培养

1.课程要求及现状

综合与实践部分需要学生综合运用数学知识和方法解决问题。

综合实践活动是培养应用意识的很好的载体。

应用意识有两个方面的含义，一方面有意识利用数学解释现实世界中的现象，解决现实世界中的问题；另一方面，认识到现实生活中蕴涵的大量问题可以抽象成数学问题，用数学的方法予以解决[7]。

然而很多同学将现实世界与数学割裂开来，不能将现实世界进行抽象，不能将抽象的数学与现实联系起来。

同时，在将现实世界进行抽象的过程中有时候会存在数据难以准确测量的现象，现实世界抽象化存在障碍。

2.传统教学与AR教学对比

例如，四年级上册路程、时间与速度一课，学生对于抽象的概念速度，理解模糊、不透彻。

而AR课堂通过扫描AR卡片，即可展示不同交通工具的运行速度，如飞驰的高铁，爬行的蜗牛，见图五。

AR课堂通过现实场景的之直观展现，让学生对速度这一抽象概念理解清晰、头脑中有感性认识。

图五高铁飞驰蜗牛爬行

六年级上数学好玩反弹高度一课，传统课堂需要学生测量不同球的反弹高度，教室中操作不便，观测反弹高度不准确，测量误差较大。

课堂则提供了模拟演示，既体验了实验过程，又可以获得准确数据，使得学生聚焦在实验的本质，而不是为数据忙得焦头烂额。

3．AR教学对培养小学生应用意识培养的优势

AR课堂以其特有的真实感、实时互动性帮助学生构建数学与现实生活的桥梁。

为学生的学习提供大量的现实表象，带动学生多感官参与活动，激发学生学习数学的兴趣和热情。

AR课堂教学，使现实世界与数学联系更加紧密，帮助学生将现实世界进行抽象，解释

生活中的数学现象，解决生活中的数学问题，培养学生的数学应用

意识。

四、AR教学的注意事项

1.设备使用注意事项

考虑到小学阶段学生自控性不强、易被电子设备上其他信息所吸引、电子设备对学生视力的影响等因素，要控制电子设备的使用。

可以不让学生持有移动设备，采用移动设备与希沃授课助手等投屏软件相结合的方式，从而将课程内容统一展示在大屏幕上。

这样既保持了AR课件的情境化和互动性，又有利于保持课堂秩序，集中学生的注意力。

2.应用范围注意事项

要正确地使用AR技术，要将其与传统的教学方式有机结合。

AR技术在给课堂提供便利的同时，也减少了学生自己动手操作的机会。

而小学生正是习惯形成和培养的重要时期，所以要辩证地使用

AR技术，不可过度依赖。

五、结语

著名数学家华罗庚曾说过：

“数缺形时少直观，形少数时难入微；数形结合百般好，隔离分家万事休“。

数形结合作为数学最重要的思想之一，可以将复杂问题简单化，抽象问题具体化，从而快速有效地解决问题。

培养学生的数学核心素养，都离不了数形结合。

而融入AR技术后的小学数学课堂，增强了课程资源的情境化和互动性，让学生用眼看、用耳听、动手做、用脑想多感官参与教学