(增强现实)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术,通过在现实场景中叠加虚拟的图像、声音、视频等内容,为用户创造出一种增强的视听体验,在高中地理教学中,AR 技术的应用为传统教学带来了新的活力与变革,以下是一个详细的 AR 技术辅助高中地理教学案例。
在讲解地球的内部结构这一知识点时,传统教学往往借助课本上的示意图和教师的口头描述,学生难以直观地理解地壳、地幔、地核的分层以及它们之间的相互关系,而运用 AR 技术则能很好地解决这一问题。
教师提前准备好相关的 AR 教学软件和对应的识别图,在课堂上,当讲解到地球内部结构时,教师打开 AR 软件并展示识别图,比如一个画有地球轮廓的平面图形,学生们通过手机或平板电脑等设备扫描该识别图,瞬间,屏幕上呈现出一个逼真的三维地球模型,并且这个地球模型是透明的,可以清晰地看到内部的各个圈层,地壳部分以特定的颜色和纹理显示,厚度适中,学生能够直观地观察到陆地地壳与海洋地壳厚度的差异;地幔部分呈现出流动状的纹理,模拟出岩浆的流动状态,让学生感受到地幔物质的软流性;地核部分则分为外核和内核,外核的液态金属特性通过动态的光影效果表现出来,内核的固态结构也清晰可见。
学生还可以通过触摸屏幕对地球模型进行旋转、缩放等操作,从各个角度深入观察地球的内部结构,当学生将地球模型旋转到侧面时,能更清楚地看到地壳与地幔之间的分界线,以及地幔物质的循环流动路径,在观察过程中,软件还会适时弹出文字说明和语音讲解,详细介绍各个圈层的组成物质、厚度范围、物理性质等特点,当学生聚焦在地壳部分时,屏幕上会显示地壳主要由岩石构成,其厚度在陆地平均约为 33 千米,海洋平均约为 6 千米等信息。
为了加深学生对地球内部结构之间相互关系的理解,教师利用 AR 技术设置了互动环节,在虚拟的地球模型中,设置了一些热点区域,当学生点击这些区域时,会触发相应的动画演示,点击地壳与地幔之间的边界区域,就会播放地壳运动导致地震产生的动画,展示地壳在地幔软流层之上移动、挤压,引发地震波向四周传播的过程,同时配合语音讲解地震产生的原因、震源、震中等相关概念,学生仿佛置身于地球内部结构的动态变化之中,亲眼目睹各种地质现象的产生机制,这种直观的体验远远超出了传统教学的效果。
在讲解地球的公转与四季形成的关系时,AR 技术同样发挥了重要作用,教师在教室地面上铺设大型的 AR 识别地毯,上面绘制有太阳、地球以及公转轨道等图案,学生站在旁边通过设备扫描地毯,一个宏大的宇宙空间场景就呈现在眼前,太阳散发着耀眼的光芒,地球沿着椭圆形轨道缓缓公转,随着地球在公转轨道上的不同位置移动,学生可以清晰地看到太阳直射点在地球表面的南北回归线之间移动,进而导致地球上不同地区接收到的太阳光照强度和时间发生变化。
当地球运行到夏至日位置时,软件会自动标注出太阳直射北回归线,此时北半球昼长夜短,且纬度越高昼越长,南半球则相反,学生可以通过设备上的虚拟箭头指示,直观地看到全球各地昼夜长短的分布情况以及正午太阳高度角的变化规律,软件还能实时显示出不同地区在不同季节的气候特点,如在北半球冬季时,展示出西伯利亚地区被冰雪覆盖的景象,同时对比赤道附近地区的热带雨林气候景观,让学生深刻理解四季形成的根本原因是地球的公转以及黄赤交角的存在。
在整个教学过程中,AR 技术不仅让抽象的地理知识变得生动形象、易于理解,还极大地激发了学生的学习兴趣和积极性,学生们不再是被动地接受知识,而是主动地去探索、去发现地理现象背后的奥秘,他们可以在虚拟与现实交织的环境中反复观察、实验,加深对知识的理解和记忆,这种教学模式也有助于培养学生的空间思维能力和逻辑思维能力,使他们能够更好地将各个地理知识点串联起来,构建完整的地理知识体系。
AR 技术辅助教学还具有一定的拓展性和灵活性,教师可以根据教学进度和学生的实际情况,随时调整 AR 教学内容的深度和广度,在学生对地球内部结构有了初步了解后,可以进一步展示火山喷发、岩浆活动等在地球内部结构背景下的动态过程,让学生更深入地探究地球内部的地质活动,AR 教学资源可以方便地共享和传播,学生在课后也可以通过手机等设备再次访问相关的 AR 教学内容,进行复习和自主学习,打破了传统教学在时间和空间上的限制。
在实际应用中,AR 技术辅助高中地理教学也存在一些挑战,AR 教学软件的开发需要一定的技术和资金投入,学校需要配备足够的移动设备供学生使用,这在一定程度上增加了教学成本,教师需要花费时间去学习和掌握 AR 技术的操作方法,以及如何将 AR 技术与地理教学内容有机结合起来,设计出合理的教学方案,这对教师的信息技术素养和教学能力提出了更高的要求,但尽管存在这些挑战,随着技术的不断发展和教育信息化的推进,