AR技术与平板结合的智慧课堂教学设计———以《地球公转》一课为例

成都市华西中学 夏李婷

在地理教学中，“地球公转”一直是教学中的重点也是比较难的一节，学生对于抽象的地球公转理解比较困难。而增强现实技术（AR）可以更直观展现地球公转，能够通过交互功能让学生直接观察太阳直射点的南北回归运动过程以及昼夜变化的过程，便于学生更好的理解地球公转。同时以平板为操作中心，通过教学助手APP 进行智慧课堂的建设，还可将多种技术融合在完整的课堂教学中。

本文以《地球公转》一课为例，分析如何运用多种信息技术手段进行教学设计。该课以“四季是如何形成的”为主要探究问题，使用教学助手、互动课堂，将AR、电子纸笔系统融入到本节课中，采用问题探究、小组合作、AR 操作、教具演示等方法，从学生生活体验出发，探讨四季的形成原因，最后对探讨过程进行逻辑正序，引导学生通过探究，学习地球公转的基本特征和对四季的影响。

一、教学目标

本课的课程标准要求为：用简单的方法演示地球的公转；用地理现象说明地球公转。结合教材，将教学目标设为以下两点：

1.会用地球仪演示地球的公转，说出地球公转的方向、周期，并能够解释所产生的季节变化与热量差异现象；

2.能够结合当地季节变化的实例，说明其与地球公转的关系。

二、教学重难点分析及解决措施

1.重难点

解释地球公转所产生的季节变化与热量差异现象；判断二分二至；昼夜长短变化与四季的实际应用。

2.解决措施

将生活体验前置，从学生的体验出发，设计核心探索问题：“四季是如何产生的？”通过层层设问，引导学生主动思考，积极探索；借助“AR 妙懂地理”APP，将地球公转呈现在学生面前，学生使用平板通过“AR 妙懂地理”的交互，观察变化，总结规律；引入正午太阳高度，通过AR 视频、绘画、实验、模拟来不断强化地球公转引起的正午太阳高度变化，进而导致获得热量的变化，同时引导学生通过观察影子来判断正午太阳高度，贴近生活，让难点融入生活体验，降低学生对于知识的陌生感。

三、设计思路

由于学生对于地球公转的抽象思考能力有限，从理论进行推导的教学顺序对于学生而言比较晦涩，不易理解，本课从学生的实际生活出发，探究身边最常见的四季变化现象形成原因，可以提高学生的兴趣和探究意愿，具体设计思路如图1。

图1 设计思路

结合学生的生活体验，由华西中学的美丽四季景色引入本课核心探究问题：四季是如何产生的？通过AR 视频归纳地球公转的基本特征后，结合学生的生活体验，引导学生进行地球公转引起的昼夜长短变化规律探究，以及正午太阳高度变化规律探究，在该环节，使用AR技术与教学助手联动，结合传统教学，对重难点进行突破，探究出四季产生的原因为：地球“斜着身子”绕太阳公转，导致昼夜长短和正午太阳高度发生变化，使地球上出现了四季的变化。在总结的过程中，强调逻辑正序的叙述，培养学生的地理原理探究和叙述能力。

四、教学过程设计

1.课前前置任务

通过成华教育云平台，布置前置任务，学生书面表达出四季的体验；感受四季的变化，通过平台进行收集，绝大多数同学可以顺利表达出四季变化的生活体验，比如夏天热冬天冷、夏天日出更早等。为后续从学生体验出发的探究做准备。

2.引入

选取华西中学四季的美丽景色，在《光阴的故事》背景音乐中，进入本节课的学习，在使用华西中学四季景色进行美学教育的同时，也提升学生对学校的自豪感和认同感。

3.活动

（1）学生观察AR 视频（图2），总结地球公转的基本特征。

图2 AR 视频截图

AR 视频中比较明显地展示了地球公转的方向、周期以及地轴的倾斜情况，学生可以比较快速得出答案。

（2）学生演示地球公转（图3）。在AR 视频播放后，学生从宇宙视角可以更直观地观察地球公转的方向、地轴的指向，在此处设计选择两名学生，一位拿手电筒扮演太阳，另一位拿地球仪进行地球公转的演示。

图3 学生使用教具演示地球公转

该环节设计的目的有两个：一是检验学生对于地球公转规律的掌握情况；二是与这部分教学目标（会用地球仪演示地球的公转，说出地球公转的方向、周期）相匹配。可以及时检验AR 视频内容是否内化为学生的知识和能力。

4.问题剖析

通过生活体验的描述，分析四季获得热量的差别，提出四季形成的可能原因。

5.探究昼夜长短变化

通过使用“AR 妙懂地理”APP，通过交互功能，拖动地球到不同位置，小组合作观察得出二分二至的日期、太阳直射点和昼夜长短分布规律，完成学案中相应表格的填写。（图4）

图4 学生使用AR 进行交互学习

使用“AR 妙懂地理”时，学生可以通过拖动地球到不同节气，观察时间、太阳直射点的位置，切换到昼夜长短模块后读出北半球（以北京为例）、南半球（以悉尼为例）的昼长和夜长，并总结昼夜长短情况。完成后通过平板进行拍照提交，教师在平板上进行收集后，现场进行点评和纠错。（图5）

图5 使用教学助手进行现场收集和点评

6.问题引导

设问：昼夜长短变化是影响四季变化唯一原因吗？通过设问引导，学生发现昼夜长短变化并不是唯一原因，进入下一步探究。

7.探究正午太阳高度变化

（1）通过AR 视频、实验、演示，帮助学生理解正午太阳高度；

（2）学生观察教师模拟太阳直射点的移动，说出二分二至的日期、直射点所在的纬度、北半球获得热量的变化；

（3）绘制太阳直射点移动图，并总结规律。地球公转引起太阳直射点的移动是本节课的一个难点，学生在课上绘制太阳直射点的移动图能更好地回顾该重点知识，同时借助电子纸笔系统，学生在纸上进行作答后（图6），教师通过平板可以快速收集学生的绘制情况，通过智慧课堂平台进行现场点评和纠错，及时掌握学生的学习情况，迅速完成反馈（图7）。

图6 学生使用电子纸笔系统

图7 通过纸笔系统收集学生答案

8.总结

使用PPT 总结本课的推断过程，将逻辑正序后，得到四季形成的因果逻辑链；总结四季的时间，南半球季节与北半球相反。

图8 将探究过程进行逻辑正序

9.课后试题练习和拓展思考

通过智慧云平台布置本节课的练习作业，利用平台功能了解学生实际掌握情况；同时布置拓展思考——如果地球不再倾斜，而是“直立”绕太阳公转，我们的生活会发生什么变化？

五、多种技术融合的智慧课堂体验感受

1.在地理教学中，AR技术具备着不可替代的优势

首先，AR技术直观、形象，能帮助突破难点。在传统的《地球公转》一课教学中多采用教具或者视频的方式，操作繁琐，教师进行演示的过程中，学生视角有局限性，进而影响对这部分知识的掌握。其次，AR 具有视频没有的交互功能，学生在操作的过程中可以感受到操作感，积极主动去研究发现地球公转的特征和现象。

2.平板技术与智慧课堂将多种信息技术融合进课堂，为教学提供了多种可能性

通过智慧课堂平台，可以将PPT、AR 妙懂地理、电子纸笔系统、智慧课堂（多种功能，如：计时、抽问、奖励、发放板书、收集作品等）在课堂中同时展现出来，增加活动的多样性，也可以及时反馈掌握情况，让教师可以更好地掌控课堂。

整个课堂的技术中心转移到平板上，教师通过手中的平板可以完全掌握整堂课的信息技术使用，平板的可移动性让教师可以走下讲台，走入学生中去，及时发现学生的问题，高效沟通交流。

通过同屏功能，不仅可以与AR技术进行结合，同时也可以激活更多教学资源。

3.与传统课堂结合，多方位协助学生成长

炫酷的视觉效果让课堂多姿多彩，但是眼花缭乱的技术对于教学本身是帮助多还是干扰多，这是在教学设计中需要去仔细衡量的，不能盲目进行技术的堆砌，忽略学生的知识落实情况。在本次教学设计中，保留了3 个传统课堂的活动：学生模拟地球公转、手电筒实验——直射与斜射的差别以及模拟太阳直射点在南北回归线之间的移动。从学生出发，通过科学的教学设计将技术与传统教学进行融合后，可以兼具技术和传统课堂的优势。

4.信息化教学让更多前沿技术走进课堂，也对新时期的教师提出了挑战

教师在研究教学的过程中需要不断接触最新的信息技术，备课的过程中通过大量准备，才能完成一堂多技术融合的课堂教学，但日常教学中可以从单一技术进行突破，然后不断融入新技术，建设适合自己和学生的智慧课堂。