AR技术在初中地理教学中的应用

季静宇

摘要：随着现代信息技术的不断发展，课堂教学对更加直观、互动更强的现代技术的需求日益增强。AR技术以其独具的特点，受到地理教师关注。

关键词：AR技术；课堂教学；教学设计

一、AR技术的功能特点

AR技术是一项在虚拟现实基础上发展起来的新技术，主要功能是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”，帮助人们把无法实现的场景在真实世界中展现出来。AR技术具有以下特点。

1.虚实结合

AR技术可以将显示器屏幕扩展到真实环境，使计算机窗口与图标叠映于现实对象，然后由用户用眼睛凝视或手势指点进行操作，让三维物体在用户的全景视野中根据当前任务或需要，交互改变其形状和外观，将虚拟场景叠加到真实场景中。

2.实时交互

AR技术使交互从精确的位置扩展到整个环境，从简单的面对屏幕交流发展到将自己融合于周围的空间与对象中。这时，运用信息系统将不再是自觉而有意的独立行动，而是和人们的当前活动融为一体，交互性系统也不再具备明确的位置，而是扩展到整个环境。

二、AR技术的应用优势

1.知识难点直观化

初中地理教材中丰富的图像资料，是学生获得生动形象的感性知识的源泉，是学生抽象思维发展的桥梁。地理教材中资料的选用以逼真的形象方式作用于学生的感官，缩小了与学生之间的距离。多种方式的表现、形象的画面，使学生在获取地理知识的同时，满足了心理要求，但仍然有许多地理知识无法用某一种固定表述形式阐述。这就要求教师帮助每一个学生进行有效学习，充分重视学生日常积累的地理知识和生活经验，使它们成为学生接受和理解新地理知识的基础。

AR技术可以增强现实，可以很好地将学生的感知联系起来。尤其是自然地理在初中地理教学中占据着举足轻重的地位，很多知识点只靠语言讲解远远不够。某些地理知识点需要借助“图”这一工具才能理解。“图”是学生掌握地理知识的最直观方法。例如，“等高线地形图”中，将山脉绘制在平面上并区分山体部位，是一个教学难点。使用AR技术，在移动设备上，根据绘制的等高线地形图叠加对应的山脉，学生通过360°方位进行观看，并可通过操作任务栏打开或关闭等高面、等高线等（见图1），可更加直观地观测山体与等高线之间的关系，加深理解和记忆。

2.学生探究兴趣化

地理课堂教学的开展，必须以学生为主体，要认识到每一个学生都是活生生的人，不是被动接受知识的载体。应改变过去强调接受学习、死记硬背、机械训练的现象，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手的学风，培养他们搜集和处理信息、获取新知、分析和解决问题以及交流与合作的能力。AR技术以其特有的实时交互的特点，可使课堂上生生互动、师生互动变得更加便捷，使学生自主学习的积极性得到激发，促进学生用地理知识分析问题和解决问题，形成一定的地理感知和地理思维，增强地理知识的应用价值。

例如，教学“等高线地形图”时，教师可借助AR技术配套的教具，绘制分层设色地形图。学生通过对教具的着色，理解等高线的含义以及山体五个部位的判读。通过AR技术的投影，学生绘制的山脉呈现在眼前，可大大增强学习兴趣。借助投影的山脉，教师可设计一系列针对山体的旅游开发设计活动，如索道、徒步登山等线路的设计（见图2）。学生在参与过程中结合地理知识，将所学知识应用到实际生产生活中，可增强地理应用意识。

3.教学环节精炼化

AR技术应用在不同程度上可以满足学生的个性化学习需求。不同基础、不同水平的学生可以根据自己的需要进行选择，既做到查漏补缺，又强化基础知识，增强学习效果。

例如，在“等高线地形图”这节内容中，山脉的海拔高度、等高线的绘制等知识难点，既可以在操作界面，通过操作了解概况；也可以观看解说视频，了解概念之后自己动手操作和演示，并配合相应教具，使该难点在学生探知的过程中得到解决。AR技术对于整个知识的梳理可以建立于整节内容的直观呈现上，便于学生巩固理解知识。

三、AR技术的可能影响

1.促进教师专业发展

一是可以促进教师对教材的理解；二是可以改进教师的教学设计；三是能提高教师知识讲解与总结的能力；四是能开拓教师视野；五是能提高教师的自我反思和自我批判能力；六是能促进教师掌握现代信息技术，了解更多技术层面的相关知识，使得AR技术课堂教学更加完善。

2.强化学生有效学习

以學生为主体，提供学生自主学习的环境，激发学习兴趣，更好地满足学生对学科知识点的个性化学习。教师成为导师，辅助课堂教学，关注每一个学生。学生根据需求自主选择学习，既可查漏补缺，又能强化巩固知识。既是学生课外延伸的个性化学习平台，促进学习效果的巩固加深，对于传统课堂学习也是一种重要补充和拓展。教学内容、课堂资源等被永久保存，可供查阅、修正和交流。

3.提升课堂教学实效

AR课堂教学是对传统课堂的反思和修正。过去录制的大量 “课堂实录”式视频资源，大而全，过于冗长，难以直接使用。而AR技术则是在微课平台上现代技术化的一种创新形式。AR技术既融合了微课资源又增强了现实体验，便于学生“体验、感知”，增强现实中的知识情境，实现由生活感知角度下的难点问题突破。AR技术中的实时交互使课堂教学环节交互性变得更强。无论对于学生还是教师，AR技术应用于课堂教学都是一次思想改革。它促成一种自主学习模式，同时提供教师自我提升的机会，最终达到高效课堂和教学相长的目标。

四、AR技术的使用局限

将AR技术与课堂教学相结合，本身就是一个新兴领域。目前使用的教师较少，设计开发的教师更少。所以，要想实现AR技术在教学中能普遍应用，仍存在如下问题：一是教师设计开发AR资源较难。这需要该教师具备较高的技术水平。甚至并不仅仅是教师个人就能设计成功的，需要专业技术团队共同完成。二是AR技术不能满足所有教师需求，目前来说开发成功的AR教学软件中，已开发的项目是依据全国所使用的所有地理教材里几个重要的知识难点来开发的，涉及的模块较少。在具体应用的教学情境中仍需要教者个性化设计。三是由于该技术网络环境以及移动设备的支持，需要在软硬件设施较好的环境下才能使用。四是AR课堂中所呈现的数字信息，需要提前设置，这就要求设计开发的教师对于课堂把控、教材内容、学生情况等均需全部考虑在内，是对教师的一大挑战。