科技与美的邂逅——小学AR美术教学初探

□南京市金陵中学浦口分校 刘欣竹

小学低年级学生大部分对美好的艺术都有强烈的兴趣，在传统的美术课堂中，学生与艺术作品之间还有一定的距离，仅停留于对艺术作品的平面欣赏，这样的局限性尤其体现在立体的艺术作品欣赏中，如对雕塑与工艺品的欣赏，学生很难对作品进行立体的感知。在小学低年级的美术教学中，由于低年级小学生注意力较为低下，一线美术教师一直以来使用的情境创设等教学方式虽能够吸引小学生注意力，但利用音视频等多媒体形式创设的情境所营造的真实感与沉浸感有限，学生的注意力难以长时间保持。如今，科技化席卷全球，新时代的孩子正在接受更多数字化、智能化、多样化的交互式学习体验，AR 技术作为一种新技术能让学生近距离感受艺术作品的内容、色彩与质感，使美术教学更加直观，加强美术学习活动的综合性和探索性，提高审美品位和审美能力。AR 技术在课堂情境创设中的运用能增加教学情境的真实感，从而提升学生的课堂专注度，使学生在积极的情感体验中发展观察能力、想象能力和创造能力，形成创造美好生活的愿望和能力。笔者作为小学美术教师，希望通过实践探索小学低年级美术教学中AR 技术的运用，让科技助力美的教育。

一、AR（增强现实）技术的教育优势

增强现实技术（Augmented Reality）是一种通过计算，运用图像、视频、3D 模型等真实世界信息和虚拟世界信息实时地进行“无缝”集成的新技术，使人能感知原本在现实生活中受时空限制而无法体验到的实体信息，例如，视觉信息、声音、味道、触觉等，从而获得超越现实的体验。相比虚拟现实技术，AR技术不仅能让用户看到现实世界，还能将虚拟对象叠加于真实环境中，例如，图片、文字、视频和动画等，实现了使用者、真实对象与虚拟对象之间的即时交互，这为人们创造了认知周围事物并与之互动的全新方式。虽然基于AR 技术的虚拟学习在教育领域是一个新生事物，但它在教育领域的应用优势是非常突出的，主要体现在以下四个方面。

（一）抽象学习内容可视化、形象化，提高学习效率

通过AR 技术，学习者可利用虚拟创建的3D 模型，使抽象的学习内容形象化，帮助学习者理解一些抽象的概念，同时打破学习环境的局限性。例如，磁场是一种看不见、摸不着但却客观存在的现象。Cai，Chiang，Sun，Lin，Lee 利用 AR 技术和 Kinect 设备，将初中物理中教授的磁场与磁感线可视化、形象化，制作了一款体感教学软件，学习者通过手势可以与磁场进行实时的自然交互。研究结果表明，这款基于增强现实的体感教学软件，能有效提升学生的学习效率和学习兴趣。

（二）情境式学习，提升直觉和专注度

AR 技术为学生提供的基于现实环境的多形式虚拟数字内容，例如，音频、3D 立体动画等，不仅为学生提供虚实结合的情景式学习环境，这种沉浸式的学习能有效集中学生的注意力，提高学生的学习专注度，并能激活学习者在体验中的直觉反应。学习者在AR 虚拟学习环境中拥有更多的控制权，这样既符合皮亚杰“把实验室搬到课堂中去”的设想与实践，又符合建构主义学习理论中“学习是一种真实情境的体验”。

（三）自然方式交互，增强感性认识与直观体验

行为主义教育理论认为学习是刺激与反应（S-R）的联结，由刺激得到反应而完成学习。在利用AR 技术学习的过程中，学习者与AR 虚拟学习环境进行自然的交互，根据迅速得到的反馈结果决定下一步的操作，学生在体验了玩游戏的临场感的同时，也建立了知识和反应之间的链接。这不仅增强了学生动手操作能力，也提升了学生的感性认识和体验，推动学习者在自主探究中进行自主学习。

（四）正式学习与非正式学习结合，连接知识与生活

AR 技术与移动设备技术结合后还能被很好地应用于非正式学习环境中，学习者得以将在学校中学到的知识应用于社会活动当中，更好地将学习生活与社会生活联系在一起。AR 技术虚拟学习的这一特点，正与美国实用主义教育家杜威的学生陶行知先生曾提出的“生活即教育，教育即生活”的教育观相契合。

二、小学低段美术教学运用AR技术可能性的探讨

小学低年级（1～2 年级）学生的感知带有明显的无意性、随意性与情绪性，感知活动通常受兴趣控制，而很少受目的控制。同时，6～8 岁儿童的注意以无意注意为主，有意注意正在发展当中，还不完善。他们的想象力通常建立在表象的基础上，情境性较强，目的性较差；思维以形象思维为主，并且离不开具体形象的帮助，很难掌握较抽象的概念。

美术学习活动要根据学生的身心发展水平，分学段设计学习活动。根据以上低年级学生的感知特点，《义务教育美术课程标准（2011 年版）》中针对第一学段学生提出：对低年级学生应以游戏、观察与体验等多种形式开展，鼓励学生动手尝试多种美术媒材，引发丰富的想象，大胆、自由地表达自己的观察、感受和想象，激发学生对美术创作与欣赏的兴趣。传统的美术教学通过教师情境式或游戏化的教学环节、与学生之间的互动交流、投影仪或板书示范等手段，可以使学生积极参与到学习中，激发学生对美术学科的兴趣。而借助AR 技术，教师与学生虽身处于教室，但获取的教学资源却被极大丰富了，美术教学的可能性也得以拓宽，学生在更加真实的感知中积累对美术作品的视觉经验，美术课程的视觉性、实践性、人文性和愉悦性得以凸显。

（一）借助AR 技术，学生得以全方位参与观察与创造

在小学低段美术教学的“造型与表现”领域，学生通过看看、画画、做做等方法表现所见所闻、所感所想，体验造型活动的乐趣。囿于教学资源呈现的方式有限，传统的美术教学通常采用幻灯片、照片或实物展示的方式供学生观察，以了解绘画对象的形状和色彩。由于班级人数较多，无法使每一个学生都观察到他想观察的角度。而基于AR 技术的美术教学，则可以直接将个性化的绘画对象以虚拟3D模型的形式呈现在每一个学生的面前，供学生全方位地观察；还可以使学生在观察的同时，自由地在虚拟3D 模型上进行描绘与塑造。这不仅能有效地提升学生的观察力与参与度，强化学生的直观体验，也能体现义务教育美术课程“面向全体学生”的基本理念。

（二）运用AR 技术增强情境式教学的沉浸感

低段美术教学中经常采用情境式美术教学，运用视频动画、图片、音乐与教师表现相结合的方式，将学生带入一个预设的情境中，吸引学生的注意力，再引导学生主动参与、积极探索。而AR 技术的融入，可以为情境式美术教学提供具有真实感与沉浸感的情境效果，学生可以以哈利·波特的魔法书为灵感，制作相应的动态绘本；还可以将世界名画制作成虚拟3D 的环境，由此得以获得沉浸式的欣赏体验，更易激发学生对名画的感受与理解。对6～8 岁的儿童，注意力的保持时间大约在20 分钟左右，具有沉浸感的AR 情境式教学，能够极大提高学生的注意力，并激发学生对美术世界的兴趣。

（三）凭借AR 技术实现师生实时交互与个性化反馈

一、二年级学生对美术教学中的游戏通常都有着浓厚的兴趣，在游戏过程中，学生与教师、学生与学生之间的互动是推动学生在游戏中发展认知的一大动力。传统美术教学的互动方式较为单一，主要为师生问答和小组讨论。在基于AR 技术的美术教学中，学生与教师、学生与学生则可以在数字设备上实现实时的交互，教师还可以在备课时对虚拟3D 对象的交互性质进行修改，使学生在做出不同的动作时，及时地获得来自教师个性化的反馈与评价。

（四）利用AR 移动学习拓宽美术学习环境

小学低段美术教学注重学生对文化与生活的关注，美术教育不应该局限于教室，应拓宽至学校、家庭与社会。传统的小学美术教学对社会生活的关注通常停留在课堂上的交流中，而拥有AR 技术支持的移动学习，则会极大丰富学生了解人类社会文化的教育机会，学生在课堂之外的广阔天地（例如，校园、博物馆、科技馆、街道等地点）里，可以运用AR 数字移动设备，完成教师布置的探索任务或自我探索，并能获得教师的及时反馈。这在增强学生自主学习能力的同时，也激发了学生的学习兴趣。

三、融合AR 技术的小学美术教学应用实例

本文介绍的三个应用实例来源国内外团队自主研发的在儿童美术教育领域下基于增强现实学习环境的实证研究和笔者本人将AR 技术付诸低段美术教学的实践经验。期望通过国内外应用实例的介绍与教育技术研究工作者共同探讨AR 技术与儿童美术教育的深度融合应用。

（一）基于colARmix 软件的小学美术课堂：“填色游戏”

宁夏大学的路玲玉老师在借鉴迪克·凯瑞（W.Dick &L.Carey）教学设计模型的基础上，以西夏区第十小学二年级学生作为研究对象，借助AR 技术，教授人教版美术教材二年级上册的“填色游戏”一课。教学过程中，学生在教师的引导下，自由地完成传统的填色活动，再将自己的作品通过colARmix 软件制作成叠于现实环境之上的3D 动画效果，并与教师、其他学生交流对各个3D 作品的感受与评价。在该实例中，教师将AR 技术融入美术课堂的“展示与评价”阶段，丰富了学生视觉、听觉上的体验，新颖的方式也引起了学生极大的关注，在对学生作品进行3D动画演示时，学生的积极性有了显著性的提高。

（二）AR 增强现实技术绘本：《魔法学院系列——AR 神奇绘本》

6～8 岁的学生大多喜爱形象化的绘本读物，加入了AR 技术的传统纸媒，必将给学生的童年带来新的幻想空间和可能性。由济南出版社出版的《魔法学院系列——AR 神奇绘本》，是将AR 技术与儿童纸质绘本相结合的完美产物。这本4D 互动立体填色绘本结合了AR 技术，儿童在绘本中的涂鸦绘画作品可以立即变为跳出纸面的3D 立体动画，有声、有色、能互动，集视觉、听觉、触觉多感体验于一身，触发了儿童无限的艺术灵感。相较于传统纸质绘本，4D 互动立体的绘本使儿童变“被动教育”为“主动学习”，从根本上转变了儿童读者的学习能动性，这种生动的教育互动方式，能有效调动儿童自身的艺术潜能，并增强儿童的自信心。

（三）《让文物活起来》AR 互动进课堂

笔者在教授苏少版二年级下册美术教材“玉石文化”一课中，就曾运用《让文物活起来》画册及其配套移动设备软件，与学生一起对新石器时代的玉人像进行全方位观察。借助AR 软件呈现的3D 立体模型，师生得以近距离、清晰地看到玉石人像上的各种精美神秘的图形纹饰，学生通过点击相关纹饰，还能自主地学习图形纹饰的名称、历史来源及内在寓意，甚至也可以将自己所设计的玉器平面图变为3D 立体的模型，供同伴与教师欣赏。有了这样一种新颖的科技融入，整节课学生都表现出对古代文物的浓厚兴趣，这有效提升了学生对古代玉器的整体感知和对局部细节的感受力。

四、实践中的感悟

笔者在教学实践中深切地感受到，小学低段美术教学在融入AR 技术后，焕发出了极大的光彩。在运用AR 技术教学过程中，每一个学生都能够真正同等地参与到观察与创作之中，学生的积极性也因此有了显著的提高，呈现出主动、积极的学习状态。AR 技术使学校教育中的美术课堂不再局限于教室，能将全球、全互联网的美术教学资源（例如，博物馆中的绘画、雕塑及世界建筑等）以3D 立体的形式呈现在学生的眼前，使师生虽身处小小的教室，但得以与世界上的任何艺术进行亲密的接触，有着世界性的视野。小学低年级学生大部分对美好的艺术都有着强烈的兴趣，在传统的美术课堂中，学生与艺术作品之间还有一定的距离，但借助AR 技术，学生能够近距离地感受艺术作品的内容、色彩与质感，有了这样直观性的美术教学，相信对小学低年级学生的艺术启蒙，将会是锦上添花一般的效果。但作为一个融入学校美术教育的新兴教育技术，如何基于AR 技术系统地建立一个教学体系，还需要一线教师与教育研究者的共同努力，通过大量的实践与研究，来探索出一套适应于学校教育的方案。

五、结语

在科技化席卷全球的今天，新时代的学生正在接受来自世界瞬息万变的信息，数字化、智能化、多样化的交互式学习体验已经成为儿童教育产品的必然发展趋势。教育产品如此推陈出新，学校教育技术也一定不会停滞不前。连接虚拟和现实的AR 技术，赋予了学校教育更多的可能性，它“桥接”了教与学，使教学过程变成了一个全新的互动交流方式，基于AR 技术的教育应用和产品开发有着许多潜在的、无法估量的价值。融入AR 技术的小学美术教育，也必将被注入新的血液，焕发出新的光彩。而完善与创新“AR 教育”，思考如何将这一新兴技术融入学校教育中，是处在教育一线的教师责无旁贷的使命。