小学数学图形与几何教学中AR/VR 的有效运用

☉王忠琴

AR/VR 技术可以使抽象概念在课堂上更具立体感和直观性，能够有效应对抽象思维、数学教学资源缺乏和课堂兴趣淡薄等问题，优化学生的学习体验，激发学生的学习动机，帮助学生更好地吸收和巩固与图形几何相关的知识。

一、AR/VR 技术在小学数学“图形几何”教学中的应用原理

在小学课堂教学中，为克服“图形几何”教学的困难，教师应注重采用AR/VR 技术辅助教学。在使用AR/VR 技术的过程中，教师必须遵循以下两个基本原则。

知识深度原则。教师在运用AR/VR 技术进行图形几何教学时，由于AR/VR 技术的直观性可以在一定程度上降低知识的难度。因此，在运用AR/VR 技术进行教学的过程中，教师必须适当地加强课堂的深度，使学生在有限的课堂中获得更多的数学知识。教师在讲授“图形与几何”时，不仅要运用符号和知识，还要加强教学的深度［1］。在小学阶段，学生不应机械地记忆数学定义和公式，而应建构数学逻辑思维。AR/VR 技术在小学数学教学中的应用应遵循知识深度原则。

要坚持学生主体原则和教师主体导向原则。在运用AR/VR 技术进行教学的过程中，教师必须根据新课程标准的要求，充分发挥学生的主体性，开展良好的师生互动，循序渐进地培养学生的空间思维和数学思维。在小学数学教学过程中，教师应改变传统的“灌输”教学法，坚持以学生为主体、教师为主导的原则，体现良好的师生关系，体现“教学是互利的”的师生关系。随着AR/VR 技术在小学数学教学中的普及，教师可以利用AR/VR 技术培养学生的思维能力。同时，在课堂上通过实践巩固知识比单纯地听老师讲课要好。

教育多样性原则。教师应认识到学生之间的差异，根据小学生现有的信息和AR/VR 技术能力和水平，制定不同的教学计划和不同的教学评估，充分培养学生的理论素养，充分利用各种AR/VR 技术和各种教学平台。例如在教学“图形与几何”当中“圆的认识”内容，通过VR 演示，借助VR 的互动动态演示，即确定一个点为顺时针或逆时针旋转形成一个圆，帮助学生更直观、生动地感受。

二、小学数学课堂使用AR/VR 技术的要求

（一）改善教学基础设施

运用AR/VR 技术可以给学生带来生动活泼的学习环境，让学生以浓厚的兴趣主动接受新知识。例如，小学数学“图形和几何”部分的教学要求学校拥有高度可配置的计算机、交互式白板、投影仪和电子绘图板。这样，教师就可以通过电子设备更直观地向学生展示几何图形的抽象，有效地弥补传统图形教学和教材图形教学的不足。借助电子白板的功能，可以有效地提高课堂实践的效率。

（二）教师和学生的信息素养

AR/VR 技术要在课堂教学中充分发挥作用，就必须与小学数学紧密结合。什么是信息素养？国际21 世纪教育委员会报告指出，信息素养是吸收、处理、创造和组织资源的使用和规划的能力和质量。换言之，信息社会中的每一个人，无论是教师还是学生，都必须具备一定程度的信息素养，能够从浩瀚的信息海洋中获取有用的信息，并通过适当的分析和处理，使从中获得的信息在学习和生活中发挥重要作用。

三、AR/VR 在小学数学图形与几何教学中的运用研究

（一）AR/VR 技术优化学习体验

许多小学生在学习中都有一些问题，如缺乏理解和对学习的兴趣。如果没有老师的指导，他们很难全身心地投入到探索新知识和获得愉快的学习经历中去。AR/VR 技术利用音频、动画、图片等媒介克服传统教学方法的不足，能够帮助学生感受图形和几何学的有趣知识。一方面，教师可以使用AR/VR 技术来引入场景。情境导入可以帮助学生探索新知识，而AR/VR 技术则可以使情境导入更生动，让学生沉浸在与图形和几何学相关知识的探索过程中。另一方面，教师可以利用AR/VR 技术创造一种学习氛围。AR 辅助教学作为一种新的教学方法，具有许多有趣的特点。所有学生都能沉浸在新知识探索的过程中，从而形成良好的数学课堂气氛，提高学习效果，优化学生的学习体验。

（二）利用AR/VR 技术探索新知识

AR/VR 技术能使教材中的知识更加生动，并能帮助学生在虚拟环境中根据自己的想法动手操作，减少探索新知识的难度，有效解决图形和几何学知识在实际练习中的难点［2］。在传统的教学方法中，教师需要引导学生观察长方体和长方体的顶点、边缘和面，并根据教材的要求，用木条和胶棒引导学生制作矩形框架。然而，小学生手的操作能力有限，单靠自己的力量很难完成长方体框架。利用AR/VR 技术，教师不仅可以帮助学生快速完成教科书中的长方体框架的制作，还可以通过AR 软件来指导学生制作不同大小和形状的木块，让学生通过电子屏了解三维物体，并在操作过程中通过一些角度来看清积木的形状，进而充分进入数学课堂。为了完成教师布置的任务，学生需深入观察积木，初步识别长方体和立方体的特殊点，并对二维和三维图形的转换进行训练。在小学数学教学过程中，每项活动都有相应的重点和难点，如何化解这些重点和难点，已成为教学过程中的重要内容。信息化教学模式为教学提供了良好的条件，它能把符号和文字更抽象地转化为具体的、具象的事物，使教科书中的知识与客观事物密切相关。

例如，在小学数学《圆的面积》一课中，其教学目标是通过教学更好地帮助学生对圆周率概念的推进建立，充分理解圆面积公式的推导过程。在圆周面积计算公式的分析中，不断地训练学生抽象、概括、分析和应用变换思想来解决实际问题。此外，学生还能充分体验数学的乐趣，获得数学学习的积极情感。圆的面积使学生更好地认识圆的基本特征，充分理解圆周长的计算方法和直边平面图面积的计算方法。在教学中，教师需要引导学生建立数学模型，完成新知识点的建设，训练学生运用变换后的眼睛光线解决实际问题。在AR/VR技术导入阶段，小学数学教师可以使用AR/VR 技术来演示圆面积和正方形四边形面积计算公式的推导。求平面四边形面积的关键是用切割的方法将平行四边形转化为矩形。三角形面积的计算公式推导过程主要利用两个同余三角形构成一个平行四边形。通过AR/VR 技术的引入，学生可以更多地关注知识发现和探索的过程，使学生能够感受到数学观念的转变。

（三）使用AR/VR 技术进行智能总结

总结链接可以帮助学生系统地梳理新知识，帮助他们更好地理解本课程的知识。在图形几何的教学过程中，学生不能看到和接触到教具，不能跟随老师的思路。而AR/VR 技术可以有效地解决这一难题，使归纳总结链接变得更加简单、生动、高效。教师可以利用AR/VR 技术在学生面前再次展示新的图形和几何知识，并进行适当的讲解，帮助学生复习整个教学活动过程，进而加深对新知识的记忆，提高归纳和总结的速度。此外，教师还可以指导学生进行ART 技术投影的操作，总结本课程的知识。在此过程中，学生可根据教师所展示的相关内容，积极复习本课知识，并进行归纳总结，以提高归纳总结的效果。

（四）利用AR/VR 技术辅助练习

完成新知识学习后，教师可以组织学生参加实践生活，对新知识进行复习和巩固。大多数小学生不喜欢参加运动活动，在这种情况下，老师可以设计一个简单的AR 游戏，邀请学生练习一个游戏。为了帮助学生加深对新知识的理解，教师可以设计简单的AR 游戏作为练习，这不但可以激发学生参与练习活动的热情，而且可以帮助他们实现练习功课的目标。

例如，教师可以设计AR 游戏来横向移动相同的形状，或者设计一个游戏来发现对称轴。让学生根据对称轴对折轴对称图形，设计与该图形的运动有关的游戏，如“寻找旋转物体”。通过这个简单的AR 游戏，可以使练习活动更有效率。

（五）利用AR/VR 技术推行新课程教学

一般来说，老师在开始新课前应复习上一课的内容。在这个基础上，老师带领学生进入新课。在新课程导入教学中，教师运用问答的方法让学生把旧的知识点连接起来，在此基础上引导学生学习新的知识。然而，在实际的教学活动中，新课程的导入方式较为传统，教学效果并不理想。在AR/VR 技术的支持下，教师在开设新课程的过程中，可以充分利用现代AR/VR 技术，使用生动的图像、视频等，吸引学生的注意力，最大限度地激发学生的学习兴趣和探索欲望，进而激发学生投身于学习新课程。

例如，在《圆形认识》这一课，教师可以使用AR/VR 技术向学生展示圆形物体和学生生活中常见的圆形物体。在学生观察的过程中，教师可以提问：为什么井盖是圆形的，而不是其他形状，如三角形、长方形和正方形？老师通过视频广播，显示出当井盖变成三角形、长方形、正方形时，极易掉落，有较大的安全隐患。在此基础上，引导学生思考为什么圆形井盖不会轻易掉进去？通过这一过程，学生的好奇心油然而生，从而使他能够投入到新课程学习中去。

（六）熟练地运用现代AR/VR 技术突破《图形几何》教学中的重难点

在小学教学中，《图形几何》一直是小学数学教学和具体教学活动中的难点。针对小学生的思维特点，传统教学模式下的教学效果并不理想，而通过现代AR/VR 技术的应用，教师可以用生动的图片和视频向学生展示教学中的难点，从而明确教学中的关键点和难点。同时，AR/VR 技术与教学重点和难点相结合，可以实现学生从感性向理性的转变，积极调动和协调各种感觉、三维知识、动态静态知识，从而降低学生的学习难度，提高课堂教学质量。

例如，教师可以充分利用多媒体技术在教学中进行“平移”内容的动态操作，使学生在视频中清晰地理解“平移几个格”的含义，并清晰地区别“平移几个格”，帮助学生更好地理解相关内容，减少学习困难。

（七）利用AR/VR 技术创造环境，激发学生的学习兴趣

在小学数学课堂上，学生注意力较难集中，且缺乏对数学学习的兴趣。如果教师的教学方法过于单调，学生就会逐渐失去学习的兴趣，注意力自然无法集中。在数学课上引入生动有趣的故事，会使教学情境形象化、生动活泼，这不仅能极大地提高学生的注意力，而且能帮助学生更好地掌握数学知识。AR/VR 技术在小学数学课中的应用可以取得较好的教学效果。

例如，在小学数学《观察物体》中，主要目标是让学生了解如何从不同的角度、位置和方向看形状，在这一部分的课程中可以使用AR/VR 技术。

教师通过使用AR/VR 技术设计的短片，从一开始就营造课堂气氛，学生的学习兴趣得到激发，增强学习的欲望，同时学生对课堂的关注和重视程度也大大提高。在观察对象教学过程中，学生经历了发现、提问、分析和解决问题的全过程。在这一过程中，AR/VR 技术发挥了主导作用，极大地吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的直观和空间概念的，也实现了教学的终极目标。

一般来说，在小学图形几何教学过程中，为了帮助学生有效地理解新知识，加深对图形几何相关内容的理解，教师可以充分挖掘AR/VR 技术的特点，并在讲解新知识的过程中合理地应用它，激发学生探索和优化学习经验的兴趣，使他们能够积极参与新知识的探索、归纳和实践过程，进而提高抽象思维的能力。因此，这就要求教师必须重视进行AR/VR 技术的研究，从而有效提高AR/VR 技术的使用效果，使学生们可以更加快速清晰地了解到图形和几何知识，从而进一步提高学习效果。