AR技術與平板結合的智慧課堂教學設計
———以《地球公轉》一課為例

成都市華西中學 夏李婷

在地理教學中，“地球公轉”一直是教學中的重點也是比較難的一節，學生對于抽象的地球公轉理解比較困難。而增強現實技術（AR）可以更直觀展現地球公轉，能夠通過交互功能讓學生直接觀察太陽直射點的南北回歸運動過程以及晝夜變化的過程，便于學生更好的理解地球公轉。同時以平板為操作中心，通過教學助手APP 進行智慧課堂的建設，還可將多種技術融合在完整的課堂教學中。

本文以《地球公轉》一課為例，分析如何運用多種信息技術手段進行教學設計。該課以“四季是如何形成的”為主要探究問題，使用教學助手、互動課堂，將AR、電子紙筆系統融入到本節課中，采用問題探究、小組合作、AR 操作、教具演示等方法，從學生生活體驗出發，探討四季的形成原因，最后對探討過程進行邏輯正序，引導學生通過探究，學習地球公轉的基本特征和對四季的影響。

一、教學目標

本課的課程標準要求為：用簡單的方法演示地球的公轉；用地理現象說明地球公轉。結合教材，將教學目標設為以下兩點：

1.會用地球儀演示地球的公轉，說出地球公轉的方向、周期，并能夠解釋所產生的季節變化與熱量差異現象；

2.能夠結合當地季節變化的實例，說明其與地球公轉的關系。

二、教學重難點分析及解決措施

1.重難點

解釋地球公轉所產生的季節變化與熱量差異現象；判斷二分二至；晝夜長短變化與四季的實際應用。

2.解決措施

將生活體驗前置，從學生的體驗出發，設計核心探索問題：“四季是如何產生的？”通過層層設問，引導學生主動思考，積極探索；借助“AR 妙懂地理”APP，將地球公轉呈現在學生面前，學生使用平板通過“AR 妙懂地理”的交互，觀察變化，總結規律；引入正午太陽高度，通過AR 視頻、繪畫、實驗、模擬來不斷強化地球公轉引起的正午太陽高度變化，進而導致獲得熱量的變化，同時引導學生通過觀察影子來判斷正午太陽高度，貼近生活，讓難點融入生活體驗，降低學生對于知識的陌生感。

三、設計思路

由于學生對于地球公轉的抽象思考能力有限，從理論進行推導的教學順序對于學生而言比較晦澀，不易理解，本課從學生的實際生活出發，探究身邊最常見的四季變化現象形成原因，可以提高學生的興趣和探究意愿，具體設計思路如圖1。

圖1 設計思路

結合學生的生活體驗，由華西中學的美麗四季景色引入本課核心探究問題：四季是如何產生的？通過AR 視頻歸納地球公轉的基本特征后，結合學生的生活體驗，引導學生進行地球公轉引起的晝夜長短變化規律探究，以及正午太陽高度變化規律探究，在該環節，使用AR技術與教學助手聯動，結合傳統教學，對重難點進行突破，探究出四季產生的原因為：地球“斜著身子”繞太陽公轉，導致晝夜長短和正午太陽高度發生變化，使地球上出現了四季的變化。在總結的過程中，強調邏輯正序的敘述，培養學生的地理原理探究和敘述能力。

四、教學過程設計

1.課前前置任務

通過成華教育云平臺，布置前置任務，學生書面表達出四季的體驗；感受四季的變化，通過平臺進行收集，絕大多數同學可以順利表達出四季變化的生活體驗，比如夏天熱冬天冷、夏天日出更早等。為后續從學生體驗出發的探究做準備。

2.引入

選取華西中學四季的美麗景色，在《光陰的故事》背景音樂中，進入本節課的學習，在使用華西中學四季景色進行美學教育的同時，也提升學生對學校的自豪感和認同感。

3.活動

（1）學生觀察AR 視頻（圖2），總結地球公轉的基本特征。

圖2 AR 視頻截圖

AR 視頻中比較明顯地展示了地球公轉的方向、周期以及地軸的傾斜情況，學生可以比較快速得出答案。

（2）學生演示地球公轉（圖3）。在AR 視頻播放后，學生從宇宙視角可以更直觀地觀察地球公轉的方向、地軸的指向，在此處設計選擇兩名學生，一位拿手電筒扮演太陽，另一位拿地球儀進行地球公轉的演示。

圖3 學生使用教具演示地球公轉

該環節設計的目的有兩個：一是檢驗學生對于地球公轉規律的掌握情況；二是與這部分教學目標（會用地球儀演示地球的公轉，說出地球公轉的方向、周期）相匹配?？梢约皶r檢驗AR 視頻內容是否內化為學生的知識和能力。

4.問題剖析

通過生活體驗的描述，分析四季獲得熱量的差別，提出四季形成的可能原因。

5.探究晝夜長短變化

通過使用“AR 妙懂地理”APP，通過交互功能，拖動地球到不同位置，小組合作觀察得出二分二至的日期、太陽直射點和晝夜長短分布規律，完成學案中相應表格的填寫。（圖4）

圖4 學生使用AR 進行交互學習

使用“AR 妙懂地理”時，學生可以通過拖動地球到不同節氣，觀察時間、太陽直射點的位置，切換到晝夜長短模塊后讀出北半球（以北京為例）、南半球（以悉尼為例）的晝長和夜長，并總結晝夜長短情況。完成后通過平板進行拍照提交，教師在平板上進行收集后，現場進行點評和糾錯。（圖5）

圖5 使用教學助手進行現場收集和點評

6.問題引導

設問：晝夜長短變化是影響四季變化唯一原因嗎？通過設問引導，學生發現晝夜長短變化并不是唯一原因，進入下一步探究。

7.探究正午太陽高度變化

（1）通過AR 視頻、實驗、演示，幫助學生理解正午太陽高度；

（2）學生觀察教師模擬太陽直射點的移動，說出二分二至的日期、直射點所在的緯度、北半球獲得熱量的變化；

（3）繪制太陽直射點移動圖，并總結規律。地球公轉引起太陽直射點的移動是本節課的一個難點，學生在課上繪制太陽直射點的移動圖能更好地回顧該重點知識，同時借助電子紙筆系統，學生在紙上進行作答后（圖6），教師通過平板可以快速收集學生的繪制情況，通過智慧課堂平臺進行現場點評和糾錯，及時掌握學生的學習情況，迅速完成反饋（圖7）。

圖6 學生使用電子紙筆系統

圖7 通過紙筆系統收集學生答案

8.總結

使用PPT 總結本課的推斷過程，將邏輯正序后，得到四季形成的因果邏輯鏈；總結四季的時間，南半球季節與北半球相反。

圖8 將探究過程進行邏輯正序

9.課后試題練習和拓展思考

通過智慧云平臺布置本節課的練習作業，利用平臺功能了解學生實際掌握情況；同時布置拓展思考——如果地球不再傾斜，而是“直立”繞太陽公轉，我們的生活會發生什么變化？

五、多種技術融合的智慧課堂體驗感受

1.在地理教學中，AR技術具備著不可替代的優勢

首先，AR技術直觀、形象，能幫助突破難點。在傳統的《地球公轉》一課教學中多采用教具或者視頻的方式，操作繁瑣，教師進行演示的過程中，學生視角有局限性，進而影響對這部分知識的掌握。其次，AR 具有視頻沒有的交互功能，學生在操作的過程中可以感受到操作感，積極主動去研究發現地球公轉的特征和現象。

2.平板技術與智慧課堂將多種信息技術融合進課堂，為教學提供了多種可能性

通過智慧課堂平臺，可以將PPT、AR 妙懂地理、電子紙筆系統、智慧課堂（多種功能，如：計時、抽問、獎勵、發放板書、收集作品等）在課堂中同時展現出來，增加活動的多樣性，也可以及時反饋掌握情況，讓教師可以更好地掌控課堂。

整個課堂的技術中心轉移到平板上，教師通過手中的平板可以完全掌握整堂課的信息技術使用，平板的可移動性讓教師可以走下講臺，走入學生中去，及時發現學生的問題，高效溝通交流。

通過同屏功能，不僅可以與AR技術進行結合，同時也可以激活更多教學資源。

3.與傳統課堂結合，多方位協助學生成長

炫酷的視覺效果讓課堂多姿多彩，但是眼花繚亂的技術對于教學本身是幫助多還是干擾多，這是在教學設計中需要去仔細衡量的，不能盲目進行技術的堆砌，忽略學生的知識落實情況。在本次教學設計中，保留了3 個傳統課堂的活動：學生模擬地球公轉、手電筒實驗——直射與斜射的差別以及模擬太陽直射點在南北回歸線之間的移動。從學生出發，通過科學的教學設計將技術與傳統教學進行融合后，可以兼具技術和傳統課堂的優勢。

4.信息化教學讓更多前沿技術走進課堂，也對新時期的教師提出了挑戰

教師在研究教學的過程中需要不斷接觸最新的信息技術，備課的過程中通過大量準備，才能完成一堂多技術融合的課堂教學，但日常教學中可以從單一技術進行突破，然后不斷融入新技術，建設適合自己和學生的智慧課堂。