AR技术在高中自然地理教学中的应用初探

AR技术在高中自然地理教学中的应用初探作者：曾笑梅

来源：《广东教学·教育综合》2018年第78期

[摘要]随着科技的发展，信息技术广泛应用于教学中，其中AR 技术是一种新颖的信息化技术，与地理学科的整合，可以增加地理课堂的真实感，让学习更有趣。因此，信息化教学必将成为当今地理教学的趋向。本文主要从AR 技术三维配准、虚实结合、实时交互的三大特点阐述其在自然地理教学中的应用，如何帮助学生突破重难点，打造高效地理课堂，推动教育教学变革。

[关键词]AR 技术；地理教学整合

一、选题背景

《普通高中地理课程标准（2017年版）》的基本理念中提到，“创新培育地理学科核心素养的学习方式。根据学生地理学科核心素养形成过程的特点，科学设计地理教学过程，引导学生通过自主、合作、探究等学习方式，在自然、社会等真实情境中开展丰富多样的地理实践活动；充分利用地理信息技术，营造直观、实时、生动的地理教学环境。”2017年，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》，也强调了全面推动信息技术与教育教学的深入融合，其中谈到了AR技术。由此可见，信息技术在教学中的普遍应用必然是大势所趋，成为地理新课程改革中必不可少的教育装备。AR技术融入地理学科，可以使抽象的地理知识变得更加直观生动，不仅可以充分激发学生的学习兴趣和调动学习积极性，而且可以轻松突破教学的重难点。本文通过案例分析AR技术在自然地理教学中的应用，打造高效的地理课堂。

二、AR技术在高中自然地理教学中运用的必要性

高中自然地理部分知识点难度大，需要较强的逻辑性思维和想象力，但是这部分知识编排在高一学习，由于历史和现实的原因，地理科目在广州地区不属于中考科目，初中阶段学生对地理学习重视程度不够，基础较差，导致初、高中地理知识衔接不够，缺乏必要的知识准备。因此，高一自然地理的教学与学生的认知水平发生较大冲突，导致当前高中生地理学习效率低下。笔者结合学生的调查和对教师的访谈，了解到大部分教师都是受教学任务的繁重、教学时间的限制，高中自然地理部分学习和教学都停留在表面，无法实现地理课程育人的目标。因此，信息技术与教育教学的不断整合，打造高效课堂，推动教学变革势在必行。

AR是虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术的延伸，是基于计算机的显示与交互、网络的跟踪与定位等技术，将计算机系统形成的虚拟世界叠加到现实世界，以三维立体的形式呈现给用户的一种技术。AR技术在教学中的应用可以改变传统的学习方式，给学生营造直观、实时、生动的地理教学环境，符合新课程标准的要求。庞大的数据库为地理教学提供丰富的地理素材，给学习者呈现地理规律的动态变化过程，以及AR技术的交互性，培养了学生自主获取、运用地理信息的能力，激发学生的学习兴趣。

三、例谈AR在自然地理教学中的应用

（一）营造三维立体动态环境，使抽象的内容具体化、生动化

“地球的运动”这一节内容，知识性极强，重难点内容很多，同时还涉及到了很多较抽象的看不见、摸不着的地理事物。由于高一学生抽象思维能力还未形成，难点较难突破。借助AIK 技术，为学生营造三维立体动态环境，如课堂上讲解二分二至日太阳直射点的移动，仅仅依靠教材中一个平面图，学生是无法想象其运动过程以及变化规律。利用A1K技术，就能以三维立体的形式播放出来（如图1），形象生动，除了配合有语音讲解，还立体地弹出一个框，可以动态地揭示太阳直射点在南北回归线之间的运动变化规律，加强了学生的视觉和听觉刺激，

很好地展示了二分二至日太阳直射点的位置，从而使抽象的内容具体化。部分授课过程见表1：

（二）创设虚实结合情景，提高课堂效率

在“热力环流”教学中，利用AR技术创设“热力环流在海陆风的应用”情景。例如，“海陆风的形成过程”，通过创设虚实结合的情景：白天太阳出来了，陆地升温快，海洋升温慢，陆地热，海洋冷，从而产生了垂直运动，陆地热气流膨胀上升，地面形成低压；海洋冷空气收缩下沉，海平面形成高压，然后同一水平面，產生气压差异，从而形成水平运动，气流从海洋吹向陆地，形成海风。同理，夜晚……引导学生通过虚实结合的情景，观察、探究热力环流的形成过程，可以帮助学生高效地突破难点，从而提高课堂学习效率。

（三）实时交互特性，凸显学生学习的主体地位

运用AR技术不仅可以为学生提供丰富的地理素材，包括图片、视频、声音、动画等，还在APP上设置了实时互动的按钮，供学生进行交互式地学习，凸显了学生的主观能动性。例如，复习世界气候类型时，在平台上，学生可以自主的点击每一种气候类型，随之就会立体地弹出该气候的降水量气温年变化图，并且在世界版图上全球范围内同种气候类型的分布位置都特别呈现出来，如图2，部分授课过程见表2：

四、结语

综上所述，AR技术在自然地理教学中的应用是有利于学生突破很多重难点，提高课堂教学效率，顺应了时代的发展，推动教育教学方式的变革。AR技术的使用，落实最新课程标准的要求，有利于学生地理思维的培养，凸显学科核心素养。但是由于相关APP的研发制作成本较高，目前仍然还处于开发阶段，加上大部分学校的经费有限，AR技术未能广泛推广。在当今人工智能的高速发展时代，AR技术与教育教学的不断整合，必将与时俱进，势在必行。