基于AR技術(shù)的中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)模式研究

摘?要：眾所周知，AR技術(shù)作為現(xiàn)代化的技術(shù)，其自身的趣味性和可視性得到了越來(lái)越多學(xué)校和家長(zhǎng)的青睞，AR技術(shù)革新也將會(huì)在未來(lái)達(dá)到一個(gè)新的階段。而將AR技術(shù)完美地運(yùn)用到生物學(xué)教學(xué)中，將會(huì)為中學(xué)生提供一場(chǎng)虛實(shí)結(jié)合、身臨其境的視覺(jué)感受，AR技術(shù)在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用也將會(huì)大大地增強(qiáng)學(xué)生的可視性和感性思維，從而使生物教學(xué)達(dá)到一個(gè)新的高度。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù);信息技術(shù)應(yīng)用;生物探究課;智慧課堂構(gòu)建

隨著高考改革的進(jìn)行，中國(guó)的教育產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境將會(huì)得到大大的改善，國(guó)家對(duì)于教育行業(yè)技術(shù)要求的不斷提升，也暗示著高新技術(shù)將會(huì)改變教學(xué)方式。在這樣的大背景之下，如果將AR等技術(shù)運(yùn)用到生物教學(xué)當(dāng)中，將會(huì)使一些生物學(xué)疑難問(wèn)題得到更好的解釋和說(shuō)明，對(duì)于老師和學(xué)生來(lái)說(shuō)，這都將是一種全新的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式。

一、AR的虛擬與現(xiàn)實(shí)

在生物學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)校一直積極地將實(shí)驗(yàn)教室進(jìn)行傳統(tǒng)的虛擬化，但是由于需要考慮到場(chǎng)地器材、學(xué)生安全和設(shè)備危險(xiǎn)性等諸多因素，使得生物學(xué)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在空間和時(shí)間上有了一定的限制，學(xué)校并沒(méi)有辦法將生物學(xué)的疑難問(wèn)題在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中得到更好的解釋?zhuān)瑢W(xué)生也無(wú)法身臨其境地感受生物遺傳學(xué)的奧妙，對(duì)于授課和教學(xué)都有一定的阻礙性。

而AR技術(shù)將會(huì)克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端，虛擬實(shí)驗(yàn)生動(dòng)形象且安全便捷，充分運(yùn)用新技術(shù)優(yōu)勢(shì)服務(wù)教學(xué)，可以有效地降低成本，降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)推廣性和重復(fù)使用性。比如，在展示噬菌體侵入感染細(xì)菌的知識(shí)點(diǎn)的講解中，通過(guò)色彩的圖像展示并沒(méi)有辦法在中學(xué)生腦海中形成一個(gè)更加3D的圖像，只能吸收較為淺顯的生物知識(shí)點(diǎn)，并且復(fù)雜的操作實(shí)驗(yàn)也大大花費(fèi)了成本和時(shí)間，而通過(guò)AR技術(shù)將可以用現(xiàn)實(shí)的3D動(dòng)態(tài)圖代替平面的色彩圖片和繁雜的操作，有助于學(xué)生更加高效地理解生物學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，并在一定程度上彌補(bǔ)了學(xué)生對(duì)于空間抽象概念死記硬背情況的發(fā)生。

AR技術(shù)的虛擬與現(xiàn)實(shí)使生物探究課達(dá)到了更加立體的效果，對(duì)于中學(xué)生空間思維發(fā)散的訓(xùn)練是不二的選擇。

二、 信息技術(shù)的超前應(yīng)用

隨著AR生活體驗(yàn)館等一系列活動(dòng)的開(kāi)展，使得虛擬照向現(xiàn)實(shí)不再成為一種話(huà)題，而是能夠真正融入到人們的生活當(dāng)中去，AR生物教學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)?shū)本的文字?jǐn)⑹銎矫鎴D像所包含的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行三維重構(gòu)，更加直觀地將教材中的內(nèi)容進(jìn)行3D的展示，有利于學(xué)生們掌握生物科學(xué)知識(shí)，理解到大自然生命的奧妙之處。

AR的信息技術(shù)可以分為微觀構(gòu)成可視化和代謝現(xiàn)象動(dòng)態(tài)化。從微觀構(gòu)成可視化的角度來(lái)看，在傳統(tǒng)的生物教學(xué)中教材的內(nèi)容往往是以文字和圖片的形式來(lái)展現(xiàn)生物分子等一系列知識(shí)點(diǎn)，而AR技術(shù)將可以通過(guò)模擬化形和動(dòng)態(tài)效果更好地展現(xiàn)出教材知識(shí)點(diǎn)。而從代謝現(xiàn)象動(dòng)態(tài)化來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)化的實(shí)物展現(xiàn)更具有活力。傳統(tǒng)的靜態(tài)幻燈片的教學(xué)很難表示生物學(xué)中許多生物動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程，從時(shí)間上和空間上限制了學(xué)生們的學(xué)習(xí)和對(duì)知識(shí)的掌握程度。

例如，在對(duì)于“細(xì)胞分裂”這一知識(shí)點(diǎn)的授課當(dāng)中，如果運(yùn)用動(dòng)態(tài)可視化的方式來(lái)呈現(xiàn)細(xì)胞一分為二、二分為四，乃至萬(wàn)千的過(guò)程，將可以在很大的程度上提高學(xué)生們的理解程度，從而擴(kuò)展其空間想象能力。在“被子植物雙受精”這一知識(shí)點(diǎn)的掌握中，通過(guò)宏觀和微觀將被子植物從傳粉到結(jié)果這一連續(xù)的過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)化的展示，將可以把植物早期胚胎發(fā)育等一系列問(wèn)題進(jìn)行更好的解釋和說(shuō)明，更有利于學(xué)生形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的思維和更加完整的邏輯關(guān)系。

三、智慧課堂的構(gòu)建與開(kāi)展

AR生物學(xué)教學(xué)系統(tǒng)是基于BS平臺(tái)開(kāi)發(fā)，適用于移動(dòng)端和PC端的教學(xué)軟件，因此，對(duì)于各中學(xué)的學(xué)校硬件要求和軟件技術(shù)的要求較高，對(duì)于未來(lái)智慧課堂的構(gòu)建還需要一段很長(zhǎng)時(shí)間的磨練和捶打。在各大一線城市里，部分中學(xué)已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用AR技術(shù)進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)的試點(diǎn)工作，通過(guò)AR教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)用云平臺(tái)和AR裸眼3D技術(shù)，將可以把生物學(xué)的疑難概念進(jìn)行可視化，為學(xué)生們打造一個(gè)全方位多角度的3D可視化現(xiàn)實(shí)生物世界。

AR技術(shù)教學(xué)方案也在呈現(xiàn)出高端化，將前沿或經(jīng)典生物學(xué)例子引入中學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂，將會(huì)更進(jìn)一步的擴(kuò)展學(xué)生們的知識(shí)層面，增加學(xué)生們對(duì)于生物學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，而AR技術(shù)的現(xiàn)實(shí)性也將能夠很大程度地培養(yǎng)學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。我們已經(jīng)進(jìn)入了全球信息化時(shí)代，當(dāng)今ICT從數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)化邁入到了人工智能化，信息發(fā)展的快速也在倒逼著教育系統(tǒng)的不斷改革，未來(lái)的信息化道路充滿(mǎn)著生機(jī)與活力，我們只有積極地?fù)肀聲r(shí)代，才能夠被新時(shí)代所擁抱，因此利用AR技術(shù)建立智慧課堂是必不可少的。

四、結(jié)束語(yǔ)

在生物學(xué)的教學(xué)中，知識(shí)技能是必需的。如果說(shuō)傳統(tǒng)的教學(xué)是把學(xué)生與書(shū)本進(jìn)行連接，為學(xué)生們打開(kāi)了通向生物世界的大門(mén)，那么AR技術(shù)就是將學(xué)生與生物的真實(shí)世界進(jìn)行了更加緊密的連接，讓他們?cè)诂F(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)中能夠更加充分地去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且解決問(wèn)題。

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作者簡(jiǎn)介：

黃燕靈，福建省南安市，福建省南安市華僑中學(xué)。