基于 AR 的小学数学空间观念培养策略

数学作为研究数量关系与空间形式的学科，空间观念是其核心素养的重要载体，是学生认识空间世界、构建几何知识体系的基础，更是后续学习数学及理工科知识的关键能力支撑。在小学数学教学中，图形与几何模块贯穿始终，其核心目标之一便是培养学生的空间观念。然而，当前传统教学多依赖静态课本插图、有限实物模型，难以动态呈现空间图形的构成、变换及位置关系，导致学生难以建立抽象概念与具体形象的联结，空间想象与思维能力培养效果不佳。随着信息技术的发展，增强现实（AR）技术凭借虚实融合、实时交互、可视化等独特优势，为破解这一教学难题提供了新方向。AR 技术可将抽象空间知识转化为直观可感的虚拟形象，助力学生沉浸式感知空间关系。

一、AR 技术与小学数学空间观念培养的适配性

空间观念的培养需遵循“直观感知—形象建构—抽象思维”的认知规律，而AR 技术的特性与这一规律高度契合，为空间观念培养提供了有力支撑。首先，AR 技术的虚实融合特性，能将课本中静态的几何图形转化为动态虚拟立体模型，并叠加于真实教学场景中，让学生直观观察图形的结构、特征及变换过程，弥补传统教学中实物模型数量有限、展示维度单一的缺陷，为学生营造丰富的空间感知环境。其次，AR 技术的交互性优势，支持学生通过手势、触屏等方式对虚拟几何模型进行旋转、拆分、组合等操作，使学生从“被动观看”转变为“主动探索”，在操作过程中自主发现空间图形的规律，深化对空间概念的理解与记忆，激发学习主动性。最后，AR技术的可视化功能，可将抽象的点、线、面、体位置关系及几何定理转化为直观动态画面，帮助学生突破认知障碍，逐步构建清晰的空间表象，为空间想象与思维能力发展奠定坚实基础，显著提升空间观念培养效率。

二、基于 AR 的小学数学空间观念培养现存问（一）AR 教学资源质量与适配性不足

当前小学数学 AR 教学资源质量差异大，部分仅将静态图形转为动态模型，未深度结合课程标准与空间观念培养目标，也未考量学生认知规律，难以支撑教学。多数资源未适配不同版本教材知识点差异，与教材匹配度低，教师需耗时调整，既增加负担，还可能因资源与教学目标脱节，影响培养效果。此外，部分资源界面复杂、操作繁琐，未兼顾小学生认知与操作能力，导致学生难掌握，降低学习兴趣与积极性。

（二）教师AR 技术应用与教学融合能力薄弱

教师是 AR 融入教学的核心，其技术应用与融合能力决定策略落地效果。多数小学数学教师缺乏系统AR 培训，对技术原理、功能及操作认知有限，使用设备与资源时，常出现操作不熟练、故障难解决等问题，导致课堂中断，影响教学节奏与学生体验。部分教师即便掌握基础操作，也难将AR 与空间观念培养的教学目标、方法融合，存在“为用技术而用技术”现象，仅将AR 作为展示工具，未发挥其交互与探究优势设计活动，无法引导学生主动建构空间观念，浪费教育价值。

（三）AR 教学评价体系不完善且反馈滞后

科学评价是优化AR 空间观念培养策略的关键，但当前体系有明显缺陷。评价内容聚焦学生AR 操作熟练度、课堂参与度等表面指标，对空间感知、想象、思维等核心能力，缺乏具体可量化评价标准，难准确衡量提升程度。评价方式单一，以教师课堂观察与课后作业批改为主，缺少学生自评、互评，也未用 AR 数据分析开展过程性评价，无法全面反映学习情况。教师课后才能评价反馈，难及时发现学生问题、调整教学策略，降低培养针对性与有效性。

三、基于 AR 的小学数学空间观念培养优化策略（一）开发高质量、高适配性的AR 教学资源

开发契合需求的 AR 资源是提升培养效果的基础。资源开发需以小学数学课程标准为根本，结合各学段空间观念培养目标与不同版本教材知识点，确保与教学内容高度匹配。低年级“认识立体图形”教学中，开发展示图形特征、展开与拼接过程的AR 资源；高年级“图形变换”教学中，设计支持平移、旋转、对称操作的交互资源，让资源精准服务教学目标。依据小学生认知特点与兴趣，采用卡通虚拟形象、简洁界面，融入“图形拼搭闯关”“空间寻宝”等趣味任务，激发学习兴趣。建立资源审核与更新机制，组织数学教育专家、AR 技术专家及一线教师共同审核，保障科学性与适用性，并根据教学反馈和教材更新优化资源。此外，搭建区域AR 资源共享平台，鼓励优质学校与机构分享资源，减少重复开发，为教师提供支持，减轻教学负担。

（二）提升教师 AR 技术应用与教学融合能力

教师能力提升是 AR 技术融入教学的关键，需从培训与实践指导入手。构建分层系统的 AR 技术培训体系，按教师技术基础设基础、进阶、专项三层：基础培训聚焦 AR 原理、设备操作与基础资源使用；进阶培训围绕资源二次开发、教学活动设计及知识点融合策略；专项培训针对设备故障处理、学生操作指导开展实操演练。加强教学实践指导，通过校本教研、区域教研与名师示范课搭建交流平台，组织AR 教学专家与优秀骨干教师深入课堂，现场指导教师优化设计。例如“长方体体积计算”教学中，指导教师用AR 展示长方体切割过程，引导学生推导体积公式，实现技术与教学目标深度融合。同时，建立教师AR 教学评价与激励机制，将实践成果纳入考核，表彰优秀者，激发教师积极性，打造高水平教师队伍。

（三）构建科学、实时的 AR 教学评价体系

完善评价体系是保障培养质量的重要环节，需从内容、方式与反馈优化。明确评价内容与标准，围绕空间观念核心能力制定可量化指标：空间感知能力评价含识别虚拟图形特征、描述空间位置关系；空间想象能力评价含根据部分视图想象完整图形、预测图形变换结果；空间思维能力评价含用AR 解决几何问题、分析图形关系，确保覆盖培养目标。丰富评价方式，引入教师评价、学生自评与互评的多元主体：教师通过课堂观察记录表现，学生借 AR 平台反思得失，同学间通过成果展示互评。利用 AR 实时数据追踪功能，采集操作数据与学习过程数据，结合课后作业与单元测试，实现过程性与终结性评价结合。建立实时反馈机制，AR 平台实时分析学习数据生成个性化报告，教师依反馈调整策略、指导学生，学生明确短板改进方法，动态优化“教”与“学”，提升培养效率。

结语

AR 技术虚实融合、交互性与可视化特性能助力学生构建空间表象、发展空间思维。本文通过梳理AR 技术现存问题，提出资源开发、教师能力提升与评价体系构建的优化策略。在实际教学中，需始终以学生为中心，结合教学目标与认知特点合理运用 AR 技术，避免盲目应用。未来，还需进一步探索 AR 技术与其他教育技术的融合，持续完善培养策略，不断提升空间观念培养质量，为学生数学核心素养发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]张莉，王瑞.增强现实(AR)技术在小学数学图形与几何教学中的应用研究[J].中国教育信息化，2021(12):45-49.

[2]李娜，刘建国.基于AR 技术的小学数学空间观念培养策略探究[J].数学教育学报，2022(03):78-83.