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        ARVR在小學(xué)數(shù)學(xué)圖形與幾何教學(xué)中的運(yùn)用

        2020-12-23 04:18:44李祥棟
        文理導(dǎo)航 2020年30期
        關(guān)鍵詞:圖形與幾何小學(xué)數(shù)學(xué)

        李祥棟

        【摘? 要】AR/VR是最近幾年來比較流行的前沿科技,正在逐步地進(jìn)入到校園,走進(jìn)課堂教學(xué),利用AR/VR技術(shù)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前,營造活躍的數(shù)學(xué)課堂氛圍,相信未來隨著AR/VR技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,將會(huì)有效改變當(dāng)前的數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀,甚至整個(gè)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式,為學(xué)生打造真實(shí)的數(shù)學(xué)課堂,深入體驗(yàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生以及發(fā)展的過程,高效應(yīng)用所掌握的數(shù)學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題。

        【關(guān)鍵詞】AR/VR;小學(xué)數(shù)學(xué);圖形與幾何

        AR/VR技術(shù)是前沿的科學(xué)技術(shù),一開始被廣泛地應(yīng)用到娛樂活動(dòng)中,比如AR/VR游戲,在大型的商場中都會(huì)看到很多的虛擬現(xiàn)實(shí)的游玩設(shè)備,因此吸引了更多年輕人的爭先恐后地去玩耍,AR/VR技術(shù)是廣受青少年群體歡迎的技術(shù),如果數(shù)學(xué)教師在教學(xué)的過程中,將AR/VR技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中,相信可以在很大程度上激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,并沉浸其中,幫助學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)圖形與幾何知識(shí)。

        1.利用AR類軟件,構(gòu)建生動(dòng)數(shù)學(xué)課堂

        在當(dāng)前數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)學(xué)習(xí)中,存在大量的圖形探索活動(dòng),但是很多的圖形探索的知識(shí)往往會(huì)受到季節(jié)以及課堂教學(xué)環(huán)境等因素的影響,導(dǎo)致數(shù)學(xué)探索活動(dòng)無法有效地實(shí)現(xiàn),因此大部分?jǐn)?shù)學(xué)教師只能利用PPT以及視頻的方式了解生活中的幾何圖形,這樣的課堂教學(xué)模式并不能有效地激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,反而會(huì)導(dǎo)致整個(gè)教學(xué)過程比較單調(diào)。AR類軟件的出現(xiàn),則是在一定程度上解決了當(dāng)前數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)的畫面,將生活中的所有存在的幾何圖形利用AR軟件的形式展示出來,呈現(xiàn)在學(xué)生的面前,并引領(lǐng)學(xué)生們進(jìn)行細(xì)致的觀察,讓學(xué)生真正明白數(shù)學(xué)幾何圖形的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn),在整個(gè)數(shù)學(xué)探究活動(dòng)中,學(xué)生們也更加具有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。

        例如《圓柱與圓錐》教學(xué)過程中,教師首先為學(xué)生布置任務(wù),讓學(xué)生在方格紙上任意畫一個(gè)長方形,然后思考沿著長邊與短邊旋轉(zhuǎn)一周,所形成的圖形體積是否一樣,為什么?

        學(xué)生1:兩個(gè)物體的體積可能一樣大。

        學(xué)生2:沿著長邊旋轉(zhuǎn)形成的物體的體積大。

        學(xué)生3:沿著短邊旋轉(zhuǎn)形成的物體的體積大。

        之后教師利用AR類軟件,現(xiàn)場掃描學(xué)生所畫成的圖形,其圖形最終顯示在電腦屏幕中,點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕,讓長方形旋轉(zhuǎn)一周,于是出現(xiàn)了圓柱,圓柱的底面半徑是3,高度是5。

        采取同樣的方式,對(duì)于長方形的短邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn),得到一個(gè)圓柱,底面半徑是5,高度是3。

        學(xué)生們經(jīng)過綜合計(jì)算得知沿著短邊旋轉(zhuǎn)所形成的立體圖形的體積大。

        2.VR帶來生動(dòng)體驗(yàn),近距離接觸圖形

        VR技術(shù)雖然是一個(gè)高新的技術(shù),但是在如今科技發(fā)展情況下,讓VR設(shè)備進(jìn)入到數(shù)學(xué)課堂中還是比較簡單的,究竟如何將VR技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,讓圖形與幾何教學(xué)呈現(xiàn)出不一樣的風(fēng)采,VR技術(shù)所存在的優(yōu)勢主要是具有更高的維度,相對(duì)于傳統(tǒng)的視頻教學(xué)內(nèi)容,它具有360度全景畫面,可以讓用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感受,并在這個(gè)過程中借助聲音以及畫面營造全方位音響的氛圍,無論是物體的呈現(xiàn)聲音的感受都會(huì)更加具有層次感。在小學(xué)數(shù)學(xué)圖形與幾何教學(xué)中,其最為主要的問題則是引領(lǐng)學(xué)生展示數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)的相關(guān)素材,引領(lǐng)學(xué)生們對(duì)于事物有更加直觀地了解。在過去傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中,大部分都是直接利用圖形或者實(shí)物進(jìn)行展示的,但是對(duì)于教室中所不具備的實(shí)物,教師則是通過語言的方式進(jìn)行描述,這對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)而言反而會(huì)比較空洞,但是VR技術(shù)卻可以為學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)帶來不一樣的感受,可以讓學(xué)生真實(shí)的感受實(shí)物,甚至進(jìn)入到當(dāng)時(shí)的情境中,感受到圖形與幾何知識(shí)的奧妙之處。

        例如《圓的認(rèn)識(shí)》教學(xué)過程中,教師可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)的方式,構(gòu)建一個(gè)與實(shí)物同樣的三維物體,由于圓的基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)是學(xué)生剛剛認(rèn)識(shí)接觸的知識(shí),對(duì)于學(xué)生而言陌生又熟悉,在這個(gè)過程中,教師可以利用VRML語言畫出圓的實(shí)物圖,然后讓學(xué)生從各個(gè)角度進(jìn)行近距離的觀察,一則省去了學(xué)生的實(shí)物具體的制作,二則可以讓學(xué)生按照自己的意愿進(jìn)行觀察與學(xué)習(xí),還有一些關(guān)于直徑與半徑的關(guān)系,認(rèn)識(shí)圓的特征方面的教學(xué),教師都可以比較容易地制作出比較精致的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)輔助數(shù)學(xué)教學(xué)。

        3.AR/VR交互式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

        AR/VR學(xué)習(xí)情境的深度交互則需要人工智能的有效支持,其交互式學(xué)習(xí)模式主要是從分支式交互設(shè)計(jì)、推理式交互式設(shè)計(jì)、自建構(gòu)式交互式設(shè)計(jì)三種形式所組成。其中,分支式交互式設(shè)計(jì)主要是在AR/VR所構(gòu)建的學(xué)習(xí)情境中,學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)喜好與基本要求以及操作所使用的環(huán)境條件等,利用人機(jī)對(duì)話的方式對(duì)于所屬要素以及重組的方式進(jìn)行自主選擇,然后利用不同的分支,那么其產(chǎn)生的反饋點(diǎn)也就不同,其不同的重組則會(huì)選擇不同的情節(jié)結(jié)構(gòu)以及不同的學(xué)習(xí)效果。因此當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)圖形與幾何知識(shí)的過程中,應(yīng)當(dāng)注重設(shè)定多個(gè)不同的分支,引領(lǐng)學(xué)習(xí)者結(jié)合自身對(duì)于知識(shí)所掌握的程度,有效選擇對(duì)應(yīng)的分支,幫助學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)框架結(jié)構(gòu)。自建構(gòu)式交互式設(shè)計(jì)則是在AR/VR學(xué)習(xí)情境中,學(xué)生能夠讓針對(duì)其學(xué)習(xí)資源的創(chuàng)作以及欣賞的過程進(jìn)行自適應(yīng)、自主優(yōu)化以及自主學(xué)習(xí)的一種交互式學(xué)習(xí)方式。在這個(gè)過程中學(xué)習(xí)者利用一系列的傳感器,全身心地沉浸到虛擬的世界中,直接與虛擬人物進(jìn)行對(duì)話,并隨意在虛擬的時(shí)空中進(jìn)行活動(dòng),從而有效地推動(dòng)學(xué)生整體學(xué)習(xí)的活動(dòng)的前進(jìn),取得與現(xiàn)實(shí)世界中相同的參與式學(xué)習(xí)感受。

        例如《長方體和正方體》教學(xué)過程中,教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)分支式教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況以及自己所處的學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)。

        又比如在學(xué)習(xí)《多邊形的面積》的過程中,教師引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),利用一系列的傳感器,將學(xué)生帶入到虛擬的情景世界中,虛構(gòu)出另外一個(gè)小學(xué)生,與學(xué)生們進(jìn)行一對(duì)一的對(duì)話。虛擬小學(xué)生:我種了一個(gè)玫瑰園,現(xiàn)在想統(tǒng)計(jì)玫瑰園的面積,它是一個(gè)并不規(guī)則的多邊形,希望大家可以幫助我。學(xué)生走進(jìn)虛擬的世界中,圍繞玫瑰園進(jìn)行活動(dòng),并進(jìn)行觀察,在活動(dòng)的過程中,詢問虛擬學(xué)生,玫瑰園是呈現(xiàn)出一個(gè)類似梯形的形狀,那么它的高度是多少?虛擬學(xué)生回答:高為3米。學(xué)生再次詢問,另外一個(gè)短邊與長邊的寬度是多少呢?虛擬學(xué)生回答并不知道,因?yàn)樵诟N玫瑰的時(shí)候,由于多了幾朵玫瑰苗,所以在原來的土地上將短邊進(jìn)行擴(kuò)展了。學(xué)生利用已知的高,然后測量虛擬世界中的高度,通過高度的比例值獲得兩個(gè)邊的長度,最終算出玫瑰園的面積。

        4.結(jié)束語

        綜上所述,隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,AR/VR技術(shù)在每個(gè)領(lǐng)域中都獲得了有效的應(yīng)用,針對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)圖形與幾何知識(shí)教學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析,并取得了非常不錯(cuò)的教育效果,也希望以后的AR/VR技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用中結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)際情況,強(qiáng)化AR/VR技術(shù)與教育的結(jié)合,有效推進(jìn)現(xiàn)代教育技術(shù)的快速發(fā)展。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]尹思佳.AR與VR的技術(shù)推進(jìn)與發(fā)展前景探析[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究,2020(04):243-244

        [2]劉柱棟.VR與AR技術(shù)教育應(yīng)用探究[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通,2019(01):185

        [3]丁飛,張登銀,師曉曄,許斌,劉寧.基于VR/AR的互動(dòng)式教學(xué)研究與實(shí)踐[J].軟件導(dǎo)刊,2018,17(12):213-216

        [4]劉鑫.基于zSpace的VR/AR技術(shù)在中小學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].中國教育信息化,2018(14):93-96

        (甘肅省永昌縣河西堡第一小學(xué),甘肅 金昌 737200)

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