高川秀 鐘嘉彥

摘 要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，是一種將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界結(jié)合的新技術(shù)，通過編程等技術(shù)手段，突破時(shí)空限制，將虛擬信息與真實(shí)世界疊加，使人能更直觀地感知信息。文章以中學(xué)生對(duì)地理教具的體驗(yàn)問卷調(diào)查為基礎(chǔ)，明確了AR技術(shù)在地理教學(xué)中應(yīng)用的必要性和可行性，并對(duì)AR立體地理書進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)踐。實(shí)踐證明AR技術(shù)可以把所有教具、優(yōu)質(zhì)多媒體資源等整合在一起，有效解決學(xué)生與教材的互動(dòng)問題，大大提高地理課堂學(xué)習(xí)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù);地理教學(xué);AR地理書

一、地理學(xué)習(xí)的實(shí)體空間與虛擬空間

學(xué)習(xí)空間的建設(shè)應(yīng)當(dāng)包含實(shí)體空間和虛擬空間兩個(gè)部分[1]，課堂的教學(xué)空間作為正式的學(xué)習(xí)空間，同樣也應(yīng)當(dāng)包含這兩部分。傳統(tǒng)的地理教學(xué)互動(dòng)空間只局限在教師與學(xué)生之間的交流、傳遞，學(xué)生聽為主，實(shí)際動(dòng)手操作為輔，學(xué)生與地理知識(shí)并沒有形成很好的良性互動(dòng)，一般只依靠“做題”這一方式產(chǎn)生比較密切的互動(dòng)[2]。而如果能將課堂和課后的空間有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，那傳統(tǒng)意義上的教學(xué)空間（學(xué)習(xí)空間）能得到最大程度的延伸，基于此，由傳統(tǒng)的教學(xué)空間逐步向技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間的變革成為研究熱點(diǎn)[3]。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展[4]，是一種將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界結(jié)合的新技術(shù)，為構(gòu)建實(shí)體空間和虛擬空間相融合的學(xué)習(xí)空間提供了可能，可以將資源從空間外搬到空間內(nèi)[5]。因此，如何將AR與地理教學(xué)相結(jié)合，利用一些教學(xué)用具和教學(xué)素材，保證學(xué)生課后學(xué)習(xí)的有效性和自覺性，成為教學(xué)模式探索的新思路。

地理教具是最能體現(xiàn)地理直觀性的教學(xué)用具之一，以此為切入點(diǎn)，對(duì)中學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，了解目前地理教具的使用情況以及學(xué)生對(duì)于地理教具的喜好程度等。通過對(duì)問卷進(jìn)行分析，明確AR技術(shù)應(yīng)用到地理教學(xué)過程的必要性和可行性。問卷派發(fā)對(duì)象隨機(jī)抽取廣州市天榮中學(xué)初一、初二6個(gè)班的學(xué)生，共126人，全部為有效問卷。

二、學(xué)生對(duì)地理教具感知的調(diào)查分析

問卷內(nèi)容主要由兩大部分組成，第一部分為學(xué)生對(duì)地理課使用地理教具的看法，第二部分為學(xué)生對(duì)地理教具的期待。問題包括課堂上地理教具的使用情況、對(duì)地理教具的喜好程度、地理教具對(duì)于理解知識(shí)的幫助程度這3方面，一共10小問。

1.中學(xué)地理課堂教具使用情況

地理教具在中學(xué)課堂中的使用比較普遍，但使用率不高。問卷調(diào)查得知，高達(dá)81.48%的學(xué)生認(rèn)為老師會(huì)在課堂中使用地理教具開展教學(xué)，而具體使用率則很大程度上根據(jù)實(shí)際的課堂需要而定，使用率總體不高。使用地理教具開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少，在問及學(xué)生對(duì)教具的操作問題時(shí)，超過一半的學(xué)生選擇“偶爾讓我們動(dòng)手自己操作”，可見地理教師在采用地理教具開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，有讓學(xué)生動(dòng)手操作的意識(shí)，或受客觀條件限制，因此選擇“沒有讓我們動(dòng)手操作”的學(xué)生比例也較高。

2.中學(xué)生對(duì)地理教具的喜好程度

學(xué)生對(duì)地理教具的喜好度極高，約81%的學(xué)生喜歡老師上地理課時(shí)使用教具，在問及“喜歡老師上課使用地理教具的原因”時(shí)，超過一半的學(xué)生認(rèn)為使用地理教具“使課堂更加生動(dòng)”，同時(shí)較多學(xué)生對(duì)地理教具可以幫助其理解老師所講內(nèi)容、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的觀點(diǎn)表示認(rèn)同，認(rèn)為教具使他們對(duì)地理現(xiàn)象有身臨其境的感知。

部分學(xué)生不喜歡地理教具，究其原因，一方面，他們認(rèn)為教具本身普遍較小，且演示需要花費(fèi)時(shí)間;另一方面，62.5%認(rèn)為由于外部條件限制：每節(jié)課的時(shí)間有限，因此效果不佳。由此也可以設(shè)想，如果有這樣一款教具：演示清晰，同時(shí)具備高時(shí)效性、便攜性，學(xué)生操作性強(qiáng)，那么地理教具在地理課堂上的受歡迎程度將會(huì)大大提高。

3.中學(xué)生對(duì)地理教具的期待

抽象地理知識(shí)的講解更需要地理教具的輔助。在調(diào)查學(xué)生認(rèn)為哪些地理內(nèi)容需要用到地理教具時(shí)，“地理現(xiàn)象”和“地理過程”比例最高。其中選擇“地理現(xiàn)象”的比例高達(dá)40.74%，選擇“地理名詞”和“地理原理”的比例相同，只有11.11%?？梢妼W(xué)生在理解地理現(xiàn)象、地理過程這些比較抽象的內(nèi)容時(shí)很需要地理教具的輔助，這與學(xué)生特定年齡階段的認(rèn)知水平具有很大關(guān)聯(lián)。

在問及“怎樣的教具會(huì)讓你更喜歡地理課堂”時(shí)，由高到低的選項(xiàng)分別為： “可以動(dòng)態(tài)演示各種地理知識(shí)”“可以是3D的，讓我有身臨其境的感覺”“可以讓我自己動(dòng)手操作”，選擇比例均超過50%（圖1）。由此可見，學(xué)生對(duì)能動(dòng)態(tài)演示地理知識(shí)且能動(dòng)手操作的立體教具需求表現(xiàn)很高。

三、AR技術(shù)運(yùn)用于地理教學(xué)的必要性和可行性

提高地理教學(xué)效果不能只重視教師怎么教，還應(yīng)當(dāng)重視如何讓學(xué)生學(xué)得更好。將AR運(yùn)用到地理教學(xué)中將會(huì)成為未來(lái)新型而有效的教學(xué)方式。

1. AR技術(shù)運(yùn)用于地理教學(xué)的必要性

（1）提高學(xué)生學(xué)習(xí)地理缺乏動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。目前地理課堂出現(xiàn)的問題主要為教師與學(xué)生間、學(xué)生與知識(shí)間互動(dòng)的缺乏，地理教具在中學(xué)課堂中的教學(xué)效果明顯，但使用率不高。采用AR地理教具把一些復(fù)雜的地理現(xiàn)象和地理過程通過建模的方法加以實(shí)現(xiàn)，使得學(xué)生可以在虛擬的環(huán)境中自己動(dòng)手重現(xiàn)地理現(xiàn)象和地理過程，既不占用課堂時(shí)間，也充分節(jié)省了資源。

（2）更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)地理的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生不是不喜歡地理，而是沒有意識(shí)到地理的重要性和趣味性，讓這個(gè)階段的孩子去體會(huì)重要性是很難的，而讓他們覺得趣味性卻輕而易舉。通過AR地理教具輔助學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，提供嵌入式的體驗(yàn)，使學(xué)生快速進(jìn)入地理學(xué)習(xí)的情境之中，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

（3）提升教學(xué)效果，釋放教師的教學(xué)壓力，營(yíng)造良好的師生關(guān)系。學(xué)生對(duì)能動(dòng)態(tài)演示各種地理知識(shí)且能動(dòng)手操作的立體教具的需求很高，因此，抽象地理知識(shí)的講解更需要地理教具的輔助。地理的教學(xué)方法很多，但方法再好，也比不上直接把一些地理內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，給學(xué)生直觀的體驗(yàn)，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和想象力。使用AR地理教具能幫助中學(xué)地理教師解決學(xué)生不愛學(xué)地理、覺得地理難學(xué)的問題，只需使用較少的教學(xué)材料就能達(dá)到很好的教學(xué)效果，能大大地釋放教師的教學(xué)壓力。

2.AR技術(shù)運(yùn)用于地理教學(xué)的可行性

（1）AR地理教具受到教師和學(xué)生的歡迎。對(duì)于地理教師而言，提高學(xué)生對(duì)地理的學(xué)習(xí)興趣，幫助其更好地理解地理知識(shí)是永恒的探索目標(biāo)與追求，借助這一新型教具，有利于開展教學(xué)活動(dòng)、增強(qiáng)教學(xué)效果。同時(shí)對(duì)學(xué)生而言，新穎、實(shí)用、可操作的地理教具有較強(qiáng)的吸引力，滿足他們對(duì)地理教具的期待。

（2）AR技術(shù)在教育領(lǐng)域中的運(yùn)用會(huì)越來(lái)越普遍。隨著AR技術(shù)的不斷成熟，它在教育領(lǐng)域的運(yùn)用會(huì)越來(lái)越普遍，且隨著越來(lái)越多的學(xué)校對(duì)教學(xué)的投入增多，教學(xué)用具增加，AR地理教具在地理課堂上的運(yùn)用將會(huì)是一個(gè)必然。

四、AR立體地理書的運(yùn)用實(shí)踐

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)強(qiáng)大的功能，將地理課本AR化，把課本中的圖片、實(shí)驗(yàn)通過AR技術(shù)與視頻、動(dòng)畫、語(yǔ)音、思維導(dǎo)圖等鏈接起來(lái)，地理課本不再是平面的、枯燥的文字和圖片，而像生態(tài)圈一樣充滿生機(jī)和活力，鮮活且立體。課堂上，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下利用平板電腦開展學(xué)習(xí)，打開APP掃描課本上的圖片，即可出現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的鏈接內(nèi)容。除此之外，課后學(xué)生在家庭學(xué)習(xí)的過程中也可針對(duì)自身需求，借助移動(dòng)設(shè)備，打破空間和時(shí)間的限制，重復(fù)課堂上的操作，直觀且便捷。

AR立體地理書的總體結(jié)構(gòu)分為演示區(qū)和討論區(qū)（圖2），演示區(qū)根據(jù)教材的需求會(huì)提供3種內(nèi)容：圖片、視頻、實(shí)驗(yàn)。討論區(qū)則分為教師討論區(qū)和學(xué)生討論區(qū)。

下面以圖3的實(shí)驗(yàn)——晝與夜為例，對(duì)AR立體地理書的功能與使用進(jìn)行詳細(xì)闡述。課堂上教師使用投影儀進(jìn)行演示，學(xué)生使用平板電腦跟進(jìn)學(xué)習(xí)。當(dāng)教師用配備的攝像頭或?qū)W生用平板電腦對(duì)著課本上“晝夜圖”的時(shí)候，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)太陽(yáng)和地球。學(xué)生可以手動(dòng)在屏幕上滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)地球，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察地球的晝與夜一直各占地球表面積的1/2，在太陽(yáng)照到的一面是白天，太陽(yáng)照不到的一面形成黑夜，隨著地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，白天與黑夜所處的位置在不斷發(fā)生變化，從而產(chǎn)生晝夜交替的神奇地理現(xiàn)象。

當(dāng)回到首頁(yè)點(diǎn)擊“復(fù)習(xí)”的時(shí)候，系統(tǒng)語(yǔ)音會(huì)開啟，在開始時(shí)引導(dǎo)學(xué)生：“你可以點(diǎn)擊播放按鈕觀看整個(gè)動(dòng)畫”“你現(xiàn)在可以把手放在地球上轉(zhuǎn)動(dòng)地球”;在過程中進(jìn)行提問：“在地球旋轉(zhuǎn)過程中觀察白天與黑夜各自所占的面積，你發(fā)現(xiàn)了什么”;在學(xué)生做題的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行鼓勵(lì)，如當(dāng)學(xué)生很久沒有選出一個(gè)答案的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)給出提示：“你不妨試一下從……入手?！被蚴枪膭?lì)他：“這道題有點(diǎn)難，再想一下就可以想出來(lái)了?！碑?dāng)學(xué)生完成效果很不錯(cuò)的時(shí)候，系統(tǒng)就發(fā)出“你掌握得真好”之類的鼓勵(lì)語(yǔ)等，充當(dāng)課外無(wú)教師狀態(tài)時(shí)的私人教師角色。

作為教師的課堂輔助教具，AR地理書可以節(jié)約教師教具準(zhǔn)備時(shí)間，有效提高教師備課效率，使得教師可以將更多的時(shí)間精力投入課堂組織中，密切關(guān)注每位學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和知識(shí)掌握情況，充分激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高自主學(xué)習(xí)能力。

五、結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著課程改革的深入，地理教學(xué)改革專家、教師更加關(guān)注地理課堂的趣味化，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。在多媒體的普及下，地理課堂的趣味性已顯著提升，但多媒體資源同樣存在更新慢、質(zhì)量參差不齊、體驗(yàn)感不佳等問題。同時(shí)，地理教師在課堂上使用的教具多為呈現(xiàn)型的教具，反映地理原理與過程的教具較少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的地理思維和地理學(xué)習(xí)興趣。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)操作性、參與感強(qiáng)，有利于師生雙向互動(dòng)，通過AR技術(shù)可以更好地呈現(xiàn)地理知識(shí)、組織地理課。目前關(guān)于AR技術(shù)的理論正逐步成熟，其行業(yè)應(yīng)用還處于發(fā)展期，AR這一全新交互技術(shù)也將會(huì)成為未來(lái)教育發(fā)展的一大趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊俊鋒，黃榮懷，劉斌.國(guó)外學(xué)習(xí)空間研究述評(píng)[J].中國(guó)電化教育，2013（06）：15-20.

[2] 胡銳.當(dāng)下的應(yīng)試教育[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2014.

[3] 許亞鋒，王麒.學(xué)生對(duì)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間的感知研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2015，33（02）：21-30.

[4] 全希. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在地理教學(xué)中的應(yīng)用探究——以中圖版“多民族的國(guó)家”為例[J]. 地理教育， 2016（12）：55-56.

[5] 梁為.基于虛擬環(huán)境的體驗(yàn)式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)電化教育，2014（03）：81-85.