借助AR技術輔助高中地理教學的探究

費海鵬

［摘 要］文章在概述AR技術在輔助高中地理教學具有的優勢的基礎上，提出在高中地理教學中應用AR技術的實踐策略：借助AR技術創設真實的教學情境、突破重難點知識、開展自主探究活動、實施合作學習。這種教學方式不僅豐富了教學手段，提高了教學效率，而且有助于培養學生的創新能力、實踐能力和團隊合作精神。

［關鍵詞］AR技術；高中地理；輔助教學

［中圖分類號］? ? G633.55? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）04-0080-03

隨著科技的不斷發展，增強現實技術（Aug mented Reality，AR）逐漸滲透到社會的各個領域，為我們的生活、學習和工作帶來了巨大的變化。高中地理教學對培養學生的地理學科核心素養具有重要意義。傳統的地理教學方式存在一些不足，無法生動形象地展示地理現象和地理過程。本文結合地理教學實踐，旨在探討如何借助AR技術輔助高中地理教學，以期提高地理教學的質量和學生的學習效率。

一、AR技術概述

AR技術是一種將虛擬內容和真實存在的內容進行實時融合，形成虛擬、現實之間互動的技術。具體來說，AR技術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，將虛擬的信息應用到真實世界，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。利用攝像頭、傳感器、實時計算和匹配技術，AR技術可以將真實的環境和虛擬的物體實時疊加到同一個畫面或空間。用戶通過AR技術不僅可以感受到客觀物理世界的逼真性，還能突破空間、時間的限制，感受到在真實世界中無法親身經歷的體驗。AR技術的主要特點包括以下幾個方面。

（一）實時交互性

AR技術具有實時交互性，它能夠通過傳感器獲取真實世界的信息，并利用計算機生成的虛擬信息進行補充和疊加，使用者可以通過手勢、聲音等方式與AR系統進行交互，實時操控虛擬物體、改變場景等。這種實時交互性大大增強了用戶與虛擬世界的參與度和沉浸感，使得使用者能夠更加直觀地感知和直接操作虛擬信息，提升用戶體驗。

（二）虛實融合

AR技術能夠將真實世界與虛擬世界進行無縫融合。它可以將計算機生成的虛擬物體、場景等信息實時疊加到真實世界中，使用者能同時感知到真實世界和虛擬世界的信息。這種虛、實融合的特點使得AR技術在很多領域具有廣泛的應用價值。在教育領域，AR技術可以發揮強大的作用。它可以將教育元素融入現實環境中，讓學生在真實世界中與虛擬知識互動，從而提升學習的趣味性和教學的創新性。

（三）沉浸式體驗

AR技術能夠為用戶提供沉浸式的體驗。用戶通過AR技術可以身臨其境地參與到虛擬世界中，感受虛擬信息的存在。比如，在地理學科教學中，學生可以通過AR技術觀察到立體的地形地貌、氣象變化等，這種沉浸式的體驗能讓學生更加深入地理解地理知識，提升學習效率。同時，AR技術的沉浸式體驗還能夠增強學生學習地理知識的動力，讓他們更積極主動地參與到學習中。

二、AR技術輔助高中地理教學的優勢

（一）提升學生的學習興趣與積極性

傳統的高中地理教學缺乏直觀性和立體感，教學內容容易使學生感到枯燥和難以理解。AR技術的引入徹底改變了這一現狀，它能夠將地理知識以更生動、立體的方式呈現給學生。比如，在教授“大氣的組成和垂直分層”這一知識點時，教師可以應用AR技術實時展示大氣的三維模型，使學生深入觀察大氣的組成及各組成部分的比例，直觀了解各種氣體的作用。同時，AR技術還能清晰地呈現大氣的垂直分層，學生可逐層探索對流層、平流層、中間層等各個層次的特點和溫度變化，從而真正理解、掌握大氣的結構和功能。這種教學方式將抽象知識具象化，能提高學生的學習興趣和參與度，使學習變得更加高效、有趣。

（二）增強直觀性與理解力

地理知識中有很多抽象的概念和原理，比如氣流的變化、地殼的運動等，這些內容在傳統的教學方式下往往只能通過文字或圖像來描述，學生很難真正理解和掌握。通過AR技術，這些抽象的地理知識可以變得具體化、可視化，從而大大增強學生的直觀感受。具體來說，AR技術可以通過虛擬現實繼而增強現實的方式，將抽象的地理現象以三維立體的形式展現出來。學生可以通過手機、電腦等直接觀察到氣流的變化過程、地殼的運動情況等。此外，AR技術能夠模擬出真實的地理環境，讓學生在虛擬的環境中進行地理探究和實驗。AR技術不僅能夠將抽象的地理知識具體化，增強學生的直觀感受，還能夠通過模擬實驗等方式幫助學生更好地理解和掌握地理知識。

（三）豐富教學資源與手段

隨著科技的進步，AR技術為教育行業注入了新的活力，尤其是在地理教學中，它為教師提供了更多的教學資源和手段，使課堂教學更加生動有趣。在課前準備階段，教師可以利用AR技術制作課件，將復雜的地理知識、地圖和圖表轉化為互動式、三維的內容。這種課件不僅能夠吸引學生的注意力，還能夠讓他們更加直觀地理解知識點。例如，教師可以利用AR技術在課件中嵌入三維地形模型，讓學生旋轉、縮放模型，從各個角度觀察地形特點。這種互動式的學習方式能夠更好地幫助學生形成空間概念。在課堂教學中，教師可以設計基于AR技術的互動環節，讓學生參與到地理現象的模擬和演示中。比如，教師可以引導學生使用AR技術在教室中實地“探索”不同的氣候類型、植被分布等，通過觀察和互動深化對所學知識的理解。此外，AR技術還是一種有效的輔助工具，能幫助教師更好地講解地理知識。傳統的黑板和投影儀往往只能展示平面的圖像和文字，而AR技術則可以讓這些圖像和文字“躍然紙上”，以更立體、更生動的方式呈現給學生。這不僅豐富了教師的教學手段和資源，還使課堂教學更加精彩和高效。

三、AR技術在高中地理教學中的實踐應用策略

（一）借助AR技術創設真實的教學情境

在傳統的高中地理教學中，學生通常只能通過文字、圖片或視頻來了解地理現象、自然景觀和人文環境。這些方式往往無法提供真實的、身臨其境的體驗，不利于學生對地理知識的深入理解與認知。結合AR技術開展地理教學活動能夠將虛擬內容與真實環境相結合，創造出形象、真實的教學情境。

例如，以人教版高中地理必修第一冊中的“地球的宇宙環境”教學為例，教師可以利用AR技術將學生帶入真實的太空環境中，通過AR眼鏡或移動設備，學生可以看到一個真實、三維的地球模型漂浮在黑暗的宇宙中。他們可以觀察地球的自轉和公轉，感受時間的流逝和空間的縱深。不僅如此，AR技術還可以展示太陽系中的其他行星，甚至更遠的恒星和其他星系。學生可以在宇宙中“遨游”，觀察行星的運動軌跡，感受宇宙的浩渺和神秘。這樣的教學方式不僅能夠讓學生更加直觀地理解地球在宇宙中的位置和運動狀態，還能夠激發他們對宇宙的好奇心和探索欲望。

除了直觀的視覺體驗，AR技術還可以通過音頻、觸覺等讓學生沉浸在宇宙的環境中。如讓學生可以聽到太空中的真空聲音，體驗微重力狀態下的身體感覺，這些都有利于學生更加真實地理解和掌握宇宙環境的相關知識，培養他們的空間思維能力和探索精神。此外，AR技術還能夠呈現各種地理現象的動態變化過程。比如，在教學人教版高中地理必修第一冊中的“地質災害”時，教師可以通過AR技術模擬演示地震、火山噴發等自然災害的發生過程，讓學生直觀感受這些災害的破壞力。

通過AR技術創設真實的教學情境，能打破傳統的教學方式，讓學生在身臨其境的體驗中學習地理知識，更加深入地理解、掌握地理現象的本質和原理。

（二）借助AR技術突破重難點知識

在高中地理學習中，學生經常會遇到一些抽象、難以理解的知識點。傳統的教學方式往往無法充分展示這些知識的內涵和外延，導致學生難以真正理解和掌握。隨著AR技術的引入，這一難題得到了有效的解決。

以人教版高中地理必修第一冊中的“地球的圈層結構”教學為例，“地球的圈層結構”是一個重要而又抽象的概念，傳統教學模式下學生難以真正理解和掌握這一概念。借助AR技術，學生可以有效突破這一重難點知識。首先，AR技術能夠提供一個三維立體的地球模型，使學生能夠更加直觀地觀察和理解地球的圈層結構。學生通過手機或AR眼鏡可以看到一個真實的、可交互的地球模型，并且可以隨意旋轉、放大、縮小地球模型，從各個角度觀察地球的圈層結構。這樣學生就能更加清晰地看到地球的內部構造，包括地殼、地幔、外核和內核等各個圈層的分布和關系。其次，AR技術還能夠展示地球圈層結構的動態變化過程。教師可以利用AR技術模擬演示地球的內部運動，如地殼板塊的運動、地震波的傳播等，讓學生直觀感受到地球內部活動的真實情況，從而理解地球圈層結構的形成和演變過程。最后，AR技術還可以結合數據可視化技術，將大量的地球科學數據呈現在學生面前。學生可以通過AR應用，觀察各種地質構造、分析各種數據，探究地球圈層結構的特征和規律。利用AR技術可以將高中地理教學中的重難點知識以更直觀、立體的方式呈現給學生，幫助學生更好地掌握。

（三）借助AR技術開展自主探究活動

在高中地理教學中，AR技術可以為學生創造一個開放、互動的學習環境，鼓勵他們進行自主探究活動。學生戴上AR眼鏡、手持移動設備，就可以在教室、校園甚至家中探索各種地理現象。

教師可以在考慮學生學習興趣和實際操作的情況下，結合課程內容給學生設計AR探究任務。例如，以人教版高中地理必修第一冊中的“地貌”教學為例，為了讓學生更深入地了解地形地貌的形成原因和特點，教師可以設計一個基于AR技術的探究任務。學生利用AR設備觀察地形的三維模型，分析地形的起伏、顏色、紋理等特征，推斷其形成的地質過程和影響因素。在AR技術的支持下，學生還可以模擬雨水沖刷、風力侵蝕等自然過程，直觀感受地形地貌的變化過程。

再如，針對人教版高中地理選擇性必修1中的“氣壓帶和風帶對氣候的影響”這一教學內容，教師可以巧妙地運用AR技術來增強學生的學習體驗。教師可以設計一個基于AR技術的互動模擬實驗，讓學生親身探究氣壓帶和風帶對氣候的作用。在這個模擬實驗中，學生可以利用AR技術調整各種氣候參數，如氣壓帶的位置、風帶的強度和方向等，然后觀察這些變化如何影響溫度、降水和風向等氣候要素。通過直觀地觀察和操作，學生能夠更深入地理解氣壓帶和風帶對氣候的影響。在這個過程中，學生不僅能夠加深對氣候變化的理解，還能感受到科學探索的樂趣，提升自主探究能力。

這種基于AR技術的自主探究學習方式，具有很大的靈活性和拓展性。學生可以根據自己的興趣和目標，選擇合適的探究主題和任務，利用AR技術進行自主探索。

（四）借助AR技術實施合作學習

合作學習在現代教育中占據著重要地位，AR技術的引入，為合作學習注入新的活力，創造了更豐富、更立體的學習體驗。利用AR技術，教師可以為學生打造一個共享的虛擬環境，這個環境可以突破物理空間的限制，讓多位學生能在同一虛擬場景中進行學習和交流。學生可以在這個環境中共同觀察、分析地理現象，進行深入的探討和合作。

例如，以“是否應該發展核能”這個知識點的教學為例，教師可以利用AR技術為學生打造一個共享的虛擬環境，這個環境可以模擬出核能發電廠的各個部分以及相關的地理要素。在這個虛擬環境中，學生分成正方和反方兩個小組，每個小組代表不同的觀點。正方小組的學生可以在虛擬環境中探索核能的優勢，如通過AR技術展示核能的高效能源產出和其在減少溫室氣體排放中的作用，分析發展核能對經濟增長和能源安全的積極影響。反方小組的學生則可以利用AR技術在同一虛擬環境中，展示核能發展可能帶來的風險，如通過模擬演示核事故帶來的嚴重后果，或者展示長期放射性廢物對環境和人類健康造成的影響。在這個共享的虛擬環境中，學生可以共同觀察、分析核能發展的各個方面，并進行深入的探討和合作。這種基于AR技術的合作學習方式，不僅提高了學生的學習效率，還鍛煉了他們的團隊合作精神和溝通能力。

綜上所述，AR技術為高中地理教學提供了強有力的輔助工具。通過AR技術，教師能夠創設生動真實的教學情境，幫助學生突破重難點知識，支持學生開展自主探究和合作學習。這種教學方式不僅豐富了教學手段，提高了教學效率，而且有助于培養學生的創新能力、實踐能力和團隊合作精神。隨著AR技術的不斷發展和完善，相信它將在地理教學中發揮越來越重要的作用，為學生帶來更加豐富多彩的學習體驗。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

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（責任編輯? ? 陳? ? 明）