新技术对儿童直观想象素养影响的教学对比分析——以《观察物体》一课为例

谢晨晨

（江苏省南京市瑞金路小学，江苏 南京 210000）

一、数学核心素养观念下新技术融入的数学教学现状

（一）数学核心素养内涵界定和解读

1.核心素养

核心素养是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格与关键能力。它是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的结合体；它指向过程，关注学生在其培养过程中的体悟，而非结果导向；同时，核心素养兼具稳定性与开放性、发展性，是一个伴随终生可持续发展、与时俱进的动态优化过程，是个体能够适应未来社会、促进终生学习、实现全面发展的基本保障。

2.数学核心素养

数学核心素养可以理解为学生学习数学应当达成的有特定意义的综合性能力，它既不是指具体的知识与技能，也不是一般意义上的数学能力。数学核心素养基于数学知识技能，又高于具体的数学知识技能，它反映了数学本质与数学思想，是在数学学习过程中形成的，具有综合性、整体性和持久性。数学核心素养与数学课程的目标和内容直接相关，对于理解数学学科本质，设计数学教学，以及开展数学评价等有着重要的意义和价值。

（二）小学数学课堂的教学现状

一直以来，人们熟知的教育场景都是老师提前安排好教学进度。上课时站在讲台上用书写黑板的方式为学生传授知识，学生的教科书和作业等都是纸质的。虽然这种静态的教学方式长期被人们习惯和接受，但随着科技的进步，人们教育的创新提出了更高的要求，因此研究人员和教育界学者希望可以通过科技改机教师的教学环境和学生的学习过程，使学习更加高效。

VR作为新技术的一个代表已经走进中小学数学课堂，VR（“Virtual Reality”），即“虚拟现实”，VR技术通过模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官的功能，使人能够沉浸在计算机所生成的虚拟世界里面，并且能够通过语言、手势，感官等自然方式与计算机进行实时交互，创造了一种以人为主的虚拟空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破时间和空间以及其他客观的限制，感受到真实世界中无法亲身体验到的经历。VR技术可以广泛用于学习情景的创设，增加学习内容的形象性和趣味性，进而实现模拟训练。通过VR 进行学习和教育，不光可以减少现实空间中某些训练操作的困难和危险，更可以使训练造价得到大幅度降低。因此，我们说，VR技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的一项技术。

二、新技术对儿童直观想象素养的影响

VR技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，在各种学科领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。

（一）现实教学需求分析

1.课程标准分析

《义务教育数学课程标准（2011 年版）》指出：“根据物体特征抽象出几何图形；根据几何图形想象出所描述的实际物体。”比如看到一台冰箱、一台洗衣机、一个长方体盒子，这些一个个具体的物体能够去掉非本质的东西，抽象出几何图形，同时又能根据几何图形想象出我们所描述的长方体可能是冰箱、可能是文具盒、可能是一间教室。有研究表明，三维图形与二维图形的相互转换是培养学生空间观念的主要途径。“根据物体特征抽象出几何图形；根据几何图形想象出所描述的实际物体”的过程，是三维图形与二维图形的相互转换的基本表现形式。

直观想象是指借助空间想象感知事物的形态与变化，利用几何图形理解和解决数学问题。主要包括利用图形描述数学问题，建立形与数的联系，构建数学问题的直观模型，探索解决问题的思路。例如学习认数的知识我们一般通过利用数轴来培养学生的数感和直观想象。因为数有很多，不可能罗列出所有的数来进行分析比较，而借助数轴，让儿童建立数与形的联系就是在培养儿童的直观想象素养。学生能养成运用图形和空间想象思考问题的习惯，提升数形结合的能力，建立良好的数学直觉，理解事物的本质和发展规律。我们也可将“直观想象”这一数学核心素养视为“几何直观”“空间想象”观念的发展和融合。

从数学学科角度，对直观想象提出的要求就是直观想象的载体是“图形”，数和形是数学研究和学习的基本对象，形直观，数抽象。因此在课堂教学中，教师应该考虑现代新技术手段的介入，特别是一些强大功能的新技术，将原先难以做到的变为直观，为学生的想象提供了更高的平台和起点。

2.教学内容分析

《观察物体》这一教学内容是学生对前后左右等不同位置观察物体认识后的延伸，也是后面学习认识长方体、正方体以及平移旋转等后续知识的铺垫，在知识的链条结构中起着承前启后的重要作用。

3.教学对象分析

在知识方面，学生们已经初步直观认识了长方体和正方体，也在二上的时候已经学习了从前后左右等不同位置观察物体，初步掌握了观察物体的方法，有了一定的知识储备；在能力和情感态度方面，他们具备一定的分析推理能力，具有一定的直观想象能力，有着强烈的探索求知欲望，但缺乏用平面视图描述物体结构的方法策略。另外由于儿童的天性，他们擅长也乐于尝试新的学习方式，乐于接受新技术环境下的学习。

（二）直观想象素养的教学设计与分析

1.具体与抽象的转换

这节课要求学生在具体的观察活动中体验观察方法，能有从实物图中抽象出视图的感受。如果不使用新技术的话，我们的设计就会是出现一个洗衣机或者电冰箱的图片和三个角度观察的视图，让学生用连线的方式做练习来巩固学生的所学知识。但是实践告诉我们仅仅用连线的方式并不能提升学生直观想象的素养，学生在连线过程中会追求“连线是否正确”的应试思维里，而不是如何利用直观想象的能力来建构数学模型。但是利用了新技术的教学设计就会让具体和抽象之间的转换变得流畅，比如在《观察物体》一课中让学生戴着VR机器匹配的眼镜来观察具体的洗衣机和电冰箱，学生在VR技术的沉浸式体验中感受到二维图形和三维图形的相互转换，当看到书本上的图画像真实画面呈现在眼前时，学生们们才真正理解到栩栩如生的意味。通过自己调整观察角度，学生经历一个长方形或者正方形从洗衣机或电冰箱中抽离出来的过程完成了具体到抽象的转换。这是仅在作业中做一个连线题所达不到的素养提升效果。

2.视角转换

在《观察物体》一课的要求学生知道物体的前面、右面和侧面以及知道从一个角度观察物体最多只能看到三个面，不使用新技术的数学课堂教师往往通过讲解以及ppt的展示告知学生从一个角度最多只能看到物体的三个面，但其实学生心中是有疑惑的，只能能看到三个面吗？能不能看到四个面甚至更多？其实在课堂上的老师是很害怕学生的这种疑惑的，因为不使用信息技术的帮助可能无法让学生切实感受“只能看到三个面”，而利用新技术的课堂教学可以弥补这样的不足，比如说在这一课当中让小组内的学生戴着VR眼镜观察正方体和长方体，学生尝试多次变换观察角度从只看到一个面到可以看到两个面过渡到只能看到三个面，实现了三维空间感的直观建构，在变换角度观察中逐步纠正自己的认识，这样的教学方式肯定是比不用新技术的课堂要有说服力的，也是高效的。

3.课堂评价的有效性

本课采用小组合作的方式进行，老师讲，学生跟，根本不能够发挥学生的个人特色和创新能力，而且老师也不能及时对学生的学习结果做出评价，因此这是一种被动的教育模式。而在使用了新技术的课堂里教师可以及时掌握学生的学习状态做出实时评价，或褒扬或纠正，例如观察物体一课中学生戴着VR眼镜观察物体后都有一个用平板拍下所看到的这一学习环节，平板拍照的及时成像功能让老师在第一时间了解学生是否只观察了物体的前面、右面或上面，还是确实一次只能观察了物体的三个面，不使用新技术的课堂是无法实现这一点的。再例如在本课的练习环节，要求学生用若干个大小一样的正方形拼一拼观察到的组合物体的某一个面的视图，如果仅仅只是拼对了那对学生的直观想象素养并没有起到提升作用，而使用新技术的课堂在学生完成练习后再次沉浸到虚拟世界中进行观察，让想象和现实有了纽带的联结。

三、对利用VR虚拟与现实技术教学的反思与展望

（一）新技术的适应性反思

VR虚拟与现实技术这种教学新技术在世界范围内都如火如荼、轰轰烈烈，但是不是每一个学科、每一节课都需要“VR”一下呢？究竟什么样的课型、什么样的内容适合呢？功能依然不够完善，用户体验需要加强目前VR 教育系统的研究仍旧处于初级阶段，它所包含的功能不够完善，我们看到目前国内的VR 教育系统都是提供一些简单的三维场景，用来还原课程内容场景，让学生更好地融入到事件发生情境中，更好的理解一些公式及其原理。

（二）新技术使用的意识

学校和教师应积极转变思维，紧跟VR相关技术，尤其是“VR+教育”的发展步伐，主动学习VR教育内容制作方法，结合自身教学实际制作与身边学生群体相契合的优质VR课件，借助VR优势进一步发展、完善、丰富传统的教育课堂。

（三）新技术使用的理性思考

当前的课堂利用新技术进行教学只是让我们获取旧知识更方便，教育目标重构并未实现，除非我们弄清楚“教育是为了什么”。技术并不是最重要的，它是一种催化剂，催化学生学习什么的思考与实践。

总之，新技术不是如我们想象中那么简单，并不是简单的创造了一种新的教学形态，它应该是强化了我们的传统的教学方式。面对更广阔的未来，我们仍然需要再次发挥想象构想未来学习的场景，无论如何，新技术支持下的未来学习课堂正在走向常态化。