AR 技术赋能小学数学空间几何教学的应用探索

引言：小学数学中的空间几何知识是培养学生空间观念、几何直观与逻辑思维能力的重要基石，然而传统教学多依赖教材插图、实物模型等静态手段，难以展现几何体的动态变化与复杂空间关系，导致学生理解抽象概念困难，空间想象能力发展受限，随着信息技术发展，AR（增强现实）技术作为新兴交互技术，能将虚拟信息与真实环境融合，创造沉浸式学习体验，在教育领域其潜力正逐渐释放，探索AR 技术赋能小学数学空间几何教学，对突破传统教学瓶颈、提升教学质量具有重要意义。

一、AR 技术为小学数学空间几何教学带来的变革

（一）抽象概念具象化

在小学数学空间几何里，点、线、面的位置关系以及立体图形的展开与折叠等概念，抽象得让学生难以理解，传统教学多靠静态图形呈现，学生很难在脑海中构建出空间表象，而 AR 技术能将这些抽象概念转化为直观的三维模型。就像讲解“圆柱的侧面展开图”，传统方式只是展示平面图，学生很难想象它和立体圆柱的对应联系，但借助 AR 技术学生用移动设备扫描特定标识，屏幕上就会呈现圆柱三维模型动态展开成长方形的过程，还能通过交互操作把长方形重新卷成圆柱，这种动态的可视化展示，让学生轻松理解抽象概念学习难度大大降低。

（二）复杂问题直观化

有些空间几何问题需要多步推理和复杂的空间想象，小学生思维发展还不成熟，应对起来比较吃力，AR 技术能把复杂问题拆解成直观的步骤，帮助学生理解，比如求不规则立体图形的表面积，传统教学通过公式推导和抽象想象，学生理解起来困难重重，利用 AR 技术可以创建不规则立体图形的虚拟模型，把它分解成若干规则几何体，分别展示各部分表面积的计算过程，再动态叠加得出总表面积，这种直观展示能让学生理解问题的本质掌握解题方法。

（三）学习兴趣激发化

传统空间几何教学比较枯燥，学生很容易产生倦怠情绪。AR 技术的新颖和有趣能激发学生的学习热情，比如在“图形的运动”教学中学生使用 AR 设备“拿起”虚拟图形，进行平移、旋转、翻转等操作，观察图形运动前后的变化，这种参与式的学习体验，能让学生从被动接受知识变成主动探索，提高学习的积极性和主动性。

二、AR 技术在小学数学空间几何教学中的具体应用

（一）情境导入，引发认知冲突

在小学数学空间几何教学课程导入阶段，巧妙运用 AR 技术创设贴近现实生活的情境，能迅速引发学生的认知冲突点燃他们的学习兴趣，以“三角形的稳定性”教学为例，教师借助 AR 技术模拟出逼真的建筑工地场景，其中桥梁、屋顶等建筑模型均采用三角形结构搭建，学生戴上 AR 设备仿佛置身于这个虚拟的建筑工地，能近距离观察三角形结构在建筑中的实际应用，此时教师适时抛出问题：“为何这些建筑都要采用三角形结构呢？”这一充满挑战性的问题瞬间引发学生的好奇心与求知欲促使他们主动思考，如此一来为后续深入讲解三角形稳定性的相关知识做好了充分铺垫，更让学生在充满探索欲的氛围中开启了新知识的学习之旅。

（二）知识讲解，突破重点难点

在小学数学空间几何知识讲解环节，借助 AR 技术能有效突破重点难点。面对抽象概念，像“角的大小与边的长短无关”，传统教学难以直观呈现，而AR 技术可创建边长不同但角度相同的两个角，学生通过 AR 设备观察能清晰发现夹角不变时角的大小不变，直观演示助力学生攻克这一理解难点，在讲解立体图形特征，如“正方体的特征”时传统实物模型展示存在观察局限性，AR技术则能创建正方体虚拟模型，学生可自由旋转、缩放模型，全方位观察其六个面、十二条棱、八个顶点的特征，还能动态看到正方体的展开与折叠过程，这种动态展示方式，让学生对正方体特征有更深入的理解，显著提升知识讲解效果，助力学生掌握重点知识。

（三）实践操作，培养空间观念

在小学数学空间几何教学里实践操作对培养学生空间观念至关重要，而AR 技术能发挥关键作用，在搭建虚拟模型环节教师可安排“设计长方体包装盒”活动，让学生借助 AR 软件，依据给定的长、宽、高数据，在虚拟空间中搭建模型。搭建时，学生要思考长方体的面、棱、顶点关系，以及各面如何合理布局，这能有效锻炼其空间想象与动手操作能力，空间测量与计算实践方面，以“不规则立体图形体积计算”教学为例，学生使用 AR 设备扫描不规则物体，软件生成三维模型并显示尺寸数据，学生再运用分割、拼接等方法计算体积，通过这样的实践操作，学生能将空间几何理论知识用于解决实际问题，实现从理论到实践的跨越，切实提高综合应用能力。

（四）巩固拓展，提升思维能力

在小学数学空间几何教学的巩固拓展环节，AR 技术能成为提升学生思维能力的得力助手，可设计游戏化练习，像“几何图形大冒险”这类基于 AR 技术的游戏就很有效，学生在虚拟场景中需完成寻找、识别、分类、拼接几何图形等任务，游戏还设有不同难度级别，会随学生水平提升逐步增加难度，以此激发其学习动力助力空间思维能力提升；开展创意设计活动也颇具价值，例如“未来城市设计”活动，学生借助AR 技术设计未来城市的建筑、道路、桥梁等，要把所学的空间几何知识运用到城市布局规划中，在此过程中学生充分发挥想象力，将数学知识与创意设计巧妙融合，培养了创新思维锻炼了实践能力。

三、AR 技术赋能小学数学空间几何教学的实践反思

（一）技术与教学深度融合

AR 技术的应用需紧密结合教学目标和内容，避免形式化，教师应深入理解AR 技术特点，将其与教学环节有机融合，确保技术为教学服务提升教学效果，例如在设计 AR 教学方案时明确每个环节使用 AR 技术的目的和作用，以及如何引导学生通过 AR 学习达成教学目标。

（二）关注学生个体差异

学生在空间想象能力、信息技术应用能力等方面存在差异。在使用 AR 技术教学时要关注个体差异，提供分层学习支持，对于空间想象能力较弱的学生，可提供更多直观演示和操作指导；对于信息技术应用能力较强的学生，可布置更具挑战性的拓展任务满足不同学生的学习需求。

（三）持续优化教学资源

AR 教学资源的质量直接影响教学效果，需持续优化教学资源，提高其科学性、趣味性和适用性，邀请数学教育专家、信息技术专家共同参与资源开发，确保教学内容准确、技术实现合理，根据学生反馈和教学实践效果，及时调整和完善资源使其更符合学生学习需求。

结束语：AR 技术为小学数学空间几何教学带来创新活力，在抽象概念具象化、复杂问题直观化、学习兴趣激发等方面发挥重要作用，通过情境导入、知识讲解、实践操作、巩固拓展等环节的应用，能有效提升教学质量和学生学习成效，然而在实践过程中需注重技术与教学的深度融合，关注学生个体差异，持续优化教学资源，未来随着 AR 技术不断发展，其在小学数学空间几何教学中的应用前景将更加广阔，我们应积极探索，推动教育技术与学科教学深度融合，为培养具有创新精神和实践能力的新时代人才贡献力量。

参考文献：

[1] 任莉萍 , 张胜礼刘易王怡丹 . 基于 AR 资源的体验式教学模式研究——以高中数学”立体几何”为例[J]. 兴义民族师范学院学报,2023(2):117-124.

[2] 刘天英 .”增强现实技术”在小学数学”图形与几何”课堂教学中的应用研究 [D]. 贵州师范大学 ,2020.

[3] 池俊辉 .AR 技术在小学数学图形与几何教学中的运用 [J]. 情感读本 ,2020,000(035):51.