关于高中数学“沉浸式”智慧课堂构建的深入分析与探讨

缪小燕

摘要：当前传统高中数学课堂教学忽视了学生的主体地位，由教师掌控课堂，抑制了学生的积极性和创造性.而“沉浸式”智慧课堂可以借助VR、AR等技术让学生直观地看到数学的内涵.因此，本文采用了分析问题的方法对当前传统数学课堂教学中存在的问题进行了分析，并提出了“沉浸式”智慧课堂构建的必要性和具体策略.“沉浸式”智慧课堂能让学生主动参与到课堂教学中，能加深学生对数学知识的理解和认识度，最终提升高中数学课堂教学的效果.

关键词：高中数学；沉浸式；智慧课堂；构建

当前高中数学的教学目标主要分为三大类.首先是培养学生处理数学问题的能力，当学生遇到数学问题，能够抓住题目中的线索，深入分析整个题目的框架结构和所考查的数学内容，并结合相应的数学知识来解决该问题.第二是培养学生的核心素养，在当前社会发展过程中，数学已经融入社会的各个组成部分，是当前人际交往中不可或缺的重要工具，因此数学教育要培养学生运用数学来解决生活实际中的问题，让学生积极探索数学知识背后的深层含义与重要价值.第三是培养学生的数学建模能力，通过解决日常生活中遇到的各种问题培养学生数学建模的素养，让学生掌握各种数学方法，具备较强的创造性思维，并能形成良好的数学思维品质，最终提升学生的数学修养及综合素质.

1当前高中数学课堂教学中存在的问题

1.1课堂过于单调，无法营造教学氛围

简单来说，高中数学是一个理论性相对较强的学科，数学知识的深层含义较丰富，因而要想保证学生能够准确掌握数学知识背后的内涵和价值，需要学生进行持续的思考与探索，而这个过程是相对乏味的，学生无法集中注意力去探索数学知识.其中，一些学习能力较差的学生就会在课堂教学中无法集中注意力，不能充分参与课堂活动.这样，既降低了教学效果，又不利于学生的发展.遗憾的是，目前许多教师在进行数学教学之前的准备工作并不充分，当学生遇到一个不懂的问题向老师提问的时候，老师会觉得突兀，也不知道怎么回答，这样就会严重影响老师的教学进度.还有一些老师的授课内容太老套，他们的授课方式都是一成不变的，仅仅是根据自己已有的经验来进行教学，没有任何创新，这会让学生失去学习的动力，对他们的学习造成很大的阻碍.

1.2手段方式不合理，影响学生理解新知识

相较于小学、初中的数学，高中的数学知识更倾向于抽象和繁琐.因此，高中数学教师必须寻求一条从抽象到直观、从复杂到简化的教学途径，并对班级学生的学习能力进行总体分析，进而制定出最佳的教学手段，激发起学生学习数学的积极性，让学生能够主动参与课堂活动，在遇到数学难题或者无法理解的数学知识时，能与老师、同学进行沟通与交流.然而，在现实生活中，认识到这一问题的教育者寥寥无几，很多老师仅仅对特定的数学知识进行简单的理论阐述，并不能针对高中生实际的认知特征而采用相对直观的教学手段，这就造成了学生对数学知识的理解困难，导致高中数学的教学质量很难提高.

1.3过度追求教学的情境化，存在“去数学化”的倾向

教学情境是一种特定的教育环境，是指教师按照教学目标和教学内容，为实现学生自主发展而创造出来的一种教学环境.创造教学情境，既有利于学生对数学知识的认识和把握，又有利于他们体会数学的应用价值，把枯燥、抽象的数学知识变成了生动、形象的数学情境，便于学生理解数学知识背后的深层含义和应用价值.但是在实际教学过程中，一些老师过分强调了“情境”，为了情境而情境，认为情境与“知识”的联系度较弱，从而无法正确地从教学情境中提取出“数学问题”，忽视了教学情境背后所应凸显的数学本质，存在着“去数学化”的倾向.许多教师“冥思苦想”地创造教学情境，但教学效果并不理想，过度的教学情境分散了学生的注意力，使得学生常常被老师创造的情境所吸引，而久久不能进入学习状态，无法从情境中学到相应的数学知识.

1.4与学生的生活实际相脱节，让学生觉得数学非常抽象

回顾目前高中数学教学的整个实践过程，可以看出，有些数学教师没有充分发掘出数学知识与现实世界之间的关联，致使所教授的数学课程远远脱离学生的生活实际，拉开了二者之间的距离，让很多学生觉得自己所掌握的数学知识没有任何实用价值，导致学生无法将所学的数学知识应用于生活实际.因此，在当前高中数学的教学过程中，学生对数学知识的兴趣逐步下降，学生难以深刻理解所学的数学知识，这正是当前高中数学教学所面临的一个重要问题.

1.5课堂提问具有随意性，缺乏层次性、针对性与科学性

为了营造良好的教学氛围，教师经常会为同学们提供很多容易回答的问题，并以此来提升课堂教学氛围.有的老师在课前也会认真地做好功课，提前设计出一些课堂中需要提出的问题，但教师对学生的关注度太低，没有根据不同层次的学生来设计不同层次的提问，因而提问就缺乏层次性与针对性.有时，教师刚提问完，就会立即叫学生回答问题，留给学生思考的时间太少.由于教师的提问实在太多，学生们甚至没有时间进行师生、生生互动，而事实上，学生对这些问题的记忆并不深刻.这样下去，不仅使学生无法进行问题的反思和解答，还会使他们对问题的反应变得迟钝，不能精准理解教师提出的问题，使他们对问题变得麻木不仁，最终对老师的固定提问方式产生依赖，形成固定回答问题的模式.

2“沉浸式”智慧课堂的简要概述

AR“沉浸式”智慧课堂是基于本体认知理论、沉浸學习理论、情景学习理论，将AR技术、体感技术与教学乐趣等进行高度融合，形成一种以学生为主体的新型情境式、“沉浸式”、探究式的教学模式.AR智能课堂的教学方式，突破了传统教学中教师对知识的全面传授，而学生仅接受并及时记录知识点，缺少一种内在的双向交互方式.而AR技术的“沉浸式”智慧课堂可以将现实和虚拟的环境相互叠加，将学生的真实影像和虚拟画面结合起来，让学生在一个逼真的3D场景中进行互动交流，创造出一种身临其境的学习感觉.利用3D相机对人体的骨骼和三维立体进行分析，让使用者能够在空中自由地控制自己的身体，在现实世界中与现实中的虚拟形象进行实时交流，从而达到视觉、听觉和身体素质的双重效果，充分发挥学生在课堂中的主体地位，让学生以直观、立体、互动的方式参与课堂，从而激发学生的学习热情，进一步培养学生的探索思维和探索能力.

3“沉浸式”智慧课堂的优点

3.1促进学生之间的深度交流

在高中数学教学过程中，构建“沉浸式”智慧课堂，最为重要的优点是可以促进学生之间的深度交流，并借助AR、VR技术将各种学习方法进行高度融合，满足学生的各种个性化需求，从而方便学生之间的交流，使得学生能够与同学、老师及时互动交流.比如，可以借助“亲身沉浸”帮助学生及时分享各自对某一数学问题的看法和见解，从而能够将这些想法进行融合，提炼出最终的观点，可以最大程度地激发起学生的积极性，能够通过实时分享思想观点来提高学生的思辨能力和数学思维，使学生之间能够互相学习、共同进步.

3.2充分提高学生的注意力

在高中数学教学过程中，构建“沉浸式”智慧课堂，可以充分提高学生的注意力，借助于VR、AR技术，教师可以用全新的教学方式来组织数学课堂教学，使得学生能够身临其境地看到数学知识的具体生成过程，进而增加学习数学的乐趣，使得学生可以精准参与到数学课堂中，不会受到外界环境的干扰，确保学生能够创造性地学习，激起学生探求数学知识的好奇心.

3.3实现数学教育“可视化”

在高中数学教学过程中，将三维立体的动漫、录像、图画等多种形式有效整合起来，极大地促进了学生之间的交流与互动，增强了学生的思维和认知能力，使他们能够真实地体会到数学知识背后的深层含义，借助AR技术，可以将一些难以理解的数学知识生动形象地展示出来，让学生能够更加直观地体会数学知识的内涵，能够更好地了解和掌握数学知识的关键所在.

3.4打造“沉浸式”智慧课堂

在高中数学教学过程中，构建“沉浸式”智慧课堂，通过虚拟现实技术能够让学生更加真切地感受到数学知识的生成过程，能够让他们置身于数学环境中，切身体验数学知识带来的愉悦感，从而增强对所学知识的记忆，加深对所学知识的理解.

3.5彰显学生的主体地位

在高中数学教学过程中，构建“沉浸式”智慧课堂，尊重学生的主体地位，充分考虑学生自身的发展，使学生在课堂上真正地参与到数学的教学活动中，通过直观、立体、互动的方式来学习数学知识.

4在高中数学课堂中构建“沉浸式”智慧课堂的重要性

VR“沉浸式”智慧课堂，可以为学生打造一种高仿真、可交互的VR“沉浸式”教学环境，将VR技术融入教学场景，利用高质量的VR教学资源，将抽象的知识和概念情景化，给予教师轻松、便捷的智能化教学互动操作.构建VR“沉浸式”智慧课堂，是开展科学探索教学活动、传统学科创新教研活动以及STEAM创客教学活动的最好途径.VR技术的引进，使学生的学习变得直观、生动、形象，从一定程度上弥补了许多在传统课堂教学里难以表达的生硬的教学情景.相比于学生每天面对的常规授课方式，VR更能让学生“身临其境”地沉浸其中，更能帮助教师与学生互动，更能激发学生的积极性，从而大幅度提升教学效果.

5高中数学“沉浸式”智慧课堂的构建策略

5.1多方配合，积极构建“沉浸式”智慧教室

若要完成高中數学“沉浸式”智慧课堂的构建，则最重要的是积极构建起相应的智慧教室，而智慧教室的构建离不开教师、学校和社会的大力配合.智慧教室的构建需要学校积极购买一些VR、AR设备，以确保每个学生都有一个VR设备，便于开展“沉浸式”智慧课堂活动.另外，智慧教室的构建还需要教师及时将沪教版高中数学的各个教学资源、教学案例、教学视频等上传到相应平台中，从而使得学生能够借助该设备实现对数学知识的学习和探索.图1是构建VR“沉浸式”智慧教室的基本硬件方案.

5.2讲解故事，引领学生充满兴趣地感知数学知识

比如，沪教版高中数学必修第二册教材包含了三角与三角函数知识点，教师在讲解三角知识时，有些知识点非常不容易理解，此时教师就可以通过讲解故事来激发学生的学习兴趣，并借助于VR设备进行三角知识的讲解.教师可以在相关软件中上传航海和天文的资源，然后利用这些资源讲解有趣的航海故事，最后结合VR设备讲解三角知识.例如，在航海过程中，为了保证数据信息的准确性以及运行安全，需要实时测量数据信息，此时可以将学生“带入”到海船上，该轮船自西向东航行，在A处检测到小岛在轮船的东偏北21.3度方向上，继续向西行驶50海里到达C处，并检测出小岛在轮船的东偏北63.5度方向上，如果轮船的航行速度已知，那么此时轮船还需要航行多久到达小岛？在课上，学生们可以真实地体验航海生活，模拟航海人员的工作，并由学生独立思考与计算，最终对计算的结果进行集体交流.之后，进一步引导学生课后思考：在我们的现实生活中，还有哪些实际问题需要用三角知识来解决？图2是“沉浸式”智慧课堂实景图.

5.3积极教改，划分数学知识的难易程度

在高中数学教学过程中，构建“沉浸式”智慧课堂，教师需要改进教学方法与内容，不能采用传统的教学方法与内容，而是要甄选出能够凸显学生主体地位的教学方法与内容，要以激发学生的积极性和创造性为教学目标，将沪教版高中数学教材中的知识点按照难易程度进行划分，梳理出难理解、学生不容易掌握的知识点，并将这些难理解、不易掌握的知识通过VR设备来讲解，在讲解这些数学知识时，需要将相关概念情境化，使得学生可以借助于生动形象的情境、真实的场景以及实际的操控来准确理解难点知识，并能了解到数学知识背后的深刻内涵，最终能将数学知识应用于生活实际.

5.4案例教学，引发学生深度思考与探索

在高中数学教学中，经常采用的方法是案例教学法.师生可以对一些典型的教学案例进行深入分析讨论，从而让学生准确了解该案例所蕴含的数学知识，并引发他们进行深入思考与探索，开拓他们的数学思维，将他们的数学学习能力进一步转化为实践应用能力.例如，沪教版高中数学必修第三册教材中涉及到了概率与频率的知识点，为了保证学生能够充分掌握二者的概念与本质，教师在数学课堂中分析了一个重要的案例，并让学生在课上进行沟通与交流，让学生深刻理解了概率与频率的概念，教学效果很显著.图3也是VR“沉浸式”智慧课堂实景图.

具体案例如下：抛掷硬币100次的伯努利试验中，正面向上的概率是多少？反面向上的概率又是多少？此时由学生操控VR设备抛掷硬币，对该问题展开研究，将全班同学分成6组，分别抛掷50、60、70、80、90、100次硬币，由于频率（也称为经验概率）可以作为概率的估计值来应用，因此每个小组可以对照频率的计算公式算出各小组抛掷出正面的概率，通过抛掷硬币的实践得到概率的结果，这样就能让学生精准理解案例中概率的内涵与奥秘.并且根据伯努利大数定律，随着抛掷次数的增加，出现正面的频率接近1/2，也即出现正面与出现反面的概率都逐渐趋近于1/2，但并不意味着抛掷硬币两次，抛掷结果一定是一正一反，而是意味着在大量抛掷硬币的试验中，出现正面与出现反面的概率都会趋近于1/2.本案例利用VR设备帮助学生进行抛掷硬币的试验，记录试验的数据并根据公式计算出概率结果，这样做激发了学生的好奇心，提升了学生分析问题的能力，让学生在与同学、老师的交流讨论中深刻理解概率的内涵.

5.5因材施教，面向全体学生

构建高中数学“沉浸式”智慧课堂，教师需合理设计教学内容，并充分应用VR设备，学生能进入特定情境中学习数学知识，可以通过手动操作对场景中的具体物件等进行操控.与此同时，教师要根据教学目标和学生之间的差异来设计有梯度的问题，问题要贴合不同学生的知识面和接受度，对于不同学生采取不同的方式进行分层教学，做到因材施教.教师应关注所有学生，针对每个学生的能力水平制定合理的教学方案，让每个学生都得到不同程度的发展，这样才能取得较好的教学效果，让教育真正做到面向全体学生.

6结语

综上所述，教师在高中数学教学中构建“沉浸式”智慧课堂，可以充分提高学生的积极性，发挥学生的主体作用，改变以往传统教学对学生发展的限制.“沉浸式”智慧课堂可以让学生进入特定的情境，进而更好地理解数学的重难点知识与数学的内涵.在“沉浸式”智慧课堂中，学生能与同学、老师进行深入交流与沟通，老师能够精准了解学生学习中存在的问题，进而帮助学生更好地掌握数学知识，进一步培养学生的拓展性思维和创造性思维.

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