AR技術在初中地理教學中的應用

季靜宇

摘要：隨著現代信息技術的不斷發展，課堂教學對更加直觀、互動更強的現代技術的需求日益增強。AR技術以其獨具的特點，受到地理教師關注。

關鍵詞：AR技術；課堂教學；教學設計

一、AR技術的功能特點

AR技術是一項在虛擬現實基礎上發展起來的新技術，主要功能是通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的“增強”，幫助人們把無法實現的場景在真實世界中展現出來。AR技術具有以下特點。

1.虛實結合

AR技術可以將顯示器屏幕擴展到真實環境，使計算機窗口與圖標疊映于現實對象，然后由用戶用眼睛凝視或手勢指點進行操作，讓三維物體在用戶的全景視野中根據當前任務或需要，交互改變其形狀和外觀，將虛擬場景疊加到真實場景中。

2.實時交互

AR技術使交互從精確的位置擴展到整個環境，從簡單的面對屏幕交流發展到將自己融合于周圍的空間與對象中。這時，運用信息系統將不再是自覺而有意的獨立行動，而是和人們的當前活動融為一體，交互性系統也不再具備明確的位置，而是擴展到整個環境。

二、AR技術的應用優勢

1.知識難點直觀化

初中地理教材中豐富的圖像資料，是學生獲得生動形象的感性知識的源泉，是學生抽象思維發展的橋梁。地理教材中資料的選用以逼真的形象方式作用于學生的感官，縮小了與學生之間的距離。多種方式的表現、形象的畫面，使學生在獲取地理知識的同時，滿足了心理要求，但仍然有許多地理知識無法用某一種固定表述形式闡述。這就要求教師幫助每一個學生進行有效學習，充分重視學生日常積累的地理知識和生活經驗，使它們成為學生接受和理解新地理知識的基礎。

AR技術可以增強現實，可以很好地將學生的感知聯系起來。尤其是自然地理在初中地理教學中占據著舉足輕重的地位，很多知識點只靠語言講解遠遠不夠。某些地理知識點需要借助“圖”這一工具才能理解。“圖”是學生掌握地理知識的最直觀方法。例如，“等高線地形圖”中，將山脈繪制在平面上并區分山體部位，是一個教學難點。使用AR技術，在移動設備上，根據繪制的等高線地形圖疊加對應的山脈，學生通過360°方位進行觀看，并可通過操作任務欄打開或關閉等高面、等高線等（見圖1），可更加直觀地觀測山體與等高線之間的關系，加深理解和記憶。

2.學生探究興趣化

地理課堂教學的開展，必須以學生為主體，要認識到每一個學生都是活生生的人，不是被動接受知識的載體。應改變過去強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手的學風，培養他們搜集和處理信息、獲取新知、分析和解決問題以及交流與合作的能力。AR技術以其特有的實時交互的特點，可使課堂上生生互動、師生互動變得更加便捷，使學生自主學習的積極性得到激發，促進學生用地理知識分析問題和解決問題，形成一定的地理感知和地理思維，增強地理知識的應用價值。

例如，教學“等高線地形圖”時，教師可借助AR技術配套的教具，繪制分層設色地形圖。學生通過對教具的著色，理解等高線的含義以及山體五個部位的判讀。通過AR技術的投影，學生繪制的山脈呈現在眼前，可大大增強學習興趣。借助投影的山脈，教師可設計一系列針對山體的旅游開發設計活動，如索道、徒步登山等線路的設計（見圖2）。學生在參與過程中結合地理知識，將所學知識應用到實際生產生活中，可增強地理應用意識。

3.教學環節精煉化

AR技術應用在不同程度上可以滿足學生的個性化學習需求。不同基礎、不同水平的學生可以根據自己的需要進行選擇，既做到查漏補缺，又強化基礎知識，增強學習效果。

例如，在“等高線地形圖”這節內容中，山脈的海拔高度、等高線的繪制等知識難點，既可以在操作界面，通過操作了解概況；也可以觀看解說視頻，了解概念之后自己動手操作和演示，并配合相應教具，使該難點在學生探知的過程中得到解決。AR技術對于整個知識的梳理可以建立于整節內容的直觀呈現上，便于學生鞏固理解知識。

三、AR技術的可能影響

1.促進教師專業發展

一是可以促進教師對教材的理解；二是可以改進教師的教學設計；三是能提高教師知識講解與總結的能力；四是能開拓教師視野；五是能提高教師的自我反思和自我批判能力；六是能促進教師掌握現代信息技術，了解更多技術層面的相關知識，使得AR技術課堂教學更加完善。

2.強化學生有效學習

以學生為主體，提供學生自主學習的環境，激發學習興趣，更好地滿足學生對學科知識點的個性化學習。教師成為導師，輔助課堂教學，關注每一個學生。學生根據需求自主選擇學習，既可查漏補缺，又能強化鞏固知識。既是學生課外延伸的個性化學習平臺，促進學習效果的鞏固加深，對于傳統課堂學習也是一種重要補充和拓展。教學內容、課堂資源等被永久保存，可供查閱、修正和交流。

3.提升課堂教學實效

AR課堂教學是對傳統課堂的反思和修正。過去錄制的大量 “課堂實錄”式視頻資源，大而全，過于冗長，難以直接使用。而AR技術則是在微課平臺上現代技術化的一種創新形式。AR技術既融合了微課資源又增強了現實體驗，便于學生“體驗、感知”，增強現實中的知識情境，實現由生活感知角度下的難點問題突破。AR技術中的實時交互使課堂教學環節交互性變得更強。無論對于學生還是教師，AR技術應用于課堂教學都是一次思想改革。它促成一種自主學習模式，同時提供教師自我提升的機會，最終達到高效課堂和教學相長的目標。

四、AR技術的使用局限

將AR技術與課堂教學相結合，本身就是一個新興領域。目前使用的教師較少，設計開發的教師更少。所以，要想實現AR技術在教學中能普遍應用，仍存在如下問題：一是教師設計開發AR資源較難。這需要該教師具備較高的技術水平。甚至并不僅僅是教師個人就能設計成功的，需要專業技術團隊共同完成。二是AR技術不能滿足所有教師需求，目前來說開發成功的AR教學軟件中，已開發的項目是依據全國所使用的所有地理教材里幾個重要的知識難點來開發的，涉及的模塊較少。在具體應用的教學情境中仍需要教者個性化設計。三是由于該技術網絡環境以及移動設備的支持，需要在軟硬件設施較好的環境下才能使用。四是AR課堂中所呈現的數字信息，需要提前設置，這就要求設計開發的教師對于課堂把控、教材內容、學生情況等均需全部考慮在內，是對教師的一大挑戰。