借助AR技术辅助高中地理教学的探究

费海鹏

［摘 要］文章在概述AR技术在辅助高中地理教学具有的优势的基础上，提出在高中地理教学中应用AR技术的实践策略：借助AR技术创设真实的教学情境、突破重难点知识、开展自主探究活动、实施合作学习。这种教学方式不仅丰富了教学手段，提高了教学效率，而且有助于培养学生的创新能力、实践能力和团队合作精神。

［关键词］AR技术；高中地理；辅助教学

［中图分类号］    G633.55            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2024）04-0080-03

随着科技的不断发展，增强现实技术（Aug mented Reality，AR）逐渐渗透到社会的各个领域，为我们的生活、学习和工作带来了巨大的变化。高中地理教学对培养学生的地理学科核心素养具有重要意义。传统的地理教学方式存在一些不足，无法生动形象地展示地理现象和地理过程。本文结合地理教学实践，旨在探讨如何借助AR技术辅助高中地理教学，以期提高地理教学的质量和学生的学习效率。

一、AR技术概述

AR技术是一种将虚拟内容和真实存在的内容进行实时融合，形成虚拟、现实之间互动的技术。具体来说，AR技术是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。利用摄像头、传感器、实时计算和匹配技术，AR技术可以将真实的环境和虚拟的物体实时叠加到同一个画面或空间。用户通过AR技術不仅可以感受到客观物理世界的逼真性，还能突破空间、时间的限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。AR技术的主要特点包括以下几个方面。

（一）实时交互性

AR技术具有实时交互性，它能够通过传感器获取真实世界的信息，并利用计算机生成的虚拟信息进行补充和叠加，使用者可以通过手势、声音等方式与AR系统进行交互，实时操控虚拟物体、改变场景等。这种实时交互性大大增强了用户与虚拟世界的参与度和沉浸感，使得使用者能够更加直观地感知和直接操作虚拟信息，提升用户体验。

（二）虚实融合

AR技术能够将真实世界与虚拟世界进行无缝融合。它可以将计算机生成的虚拟物体、场景等信息实时叠加到真实世界中，使用者能同时感知到真实世界和虚拟世界的信息。这种虚、实融合的特点使得AR技术在很多领域具有广泛的应用价值。在教育领域，AR技术可以发挥强大的作用。它可以将教育元素融入现实环境中，让学生在真实世界中与虚拟知识互动，从而提升学习的趣味性和教学的创新性。

（三）沉浸式体验

AR技术能够为用户提供沉浸式的体验。用户通过AR技术可以身临其境地参与到虚拟世界中，感受虚拟信息的存在。比如，在地理学科教学中，学生可以通过AR技术观察到立体的地形地貌、气象变化等，这种沉浸式的体验能让学生更加深入地理解地理知识，提升学习效率。同时，AR技术的沉浸式体验还能够增强学生学习地理知识的动力，让他们更积极主动地参与到学习中。

二、AR技术辅助高中地理教学的优势

（一）提升学生的学习兴趣与积极性

传统的高中地理教学缺乏直观性和立体感，教学内容容易使学生感到枯燥和难以理解。AR技术的引入彻底改变了这一现状，它能够将地理知识以更生动、立体的方式呈现给学生。比如，在教授“大气的组成和垂直分层”这一知识点时，教师可以应用AR技术实时展示大气的三维模型，使学生深入观察大气的组成及各组成部分的比例，直观了解各种气体的作用。同时，AR技术还能清晰地呈现大气的垂直分层，学生可逐层探索对流层、平流层、中间层等各个层次的特点和温度变化，从而真正理解、掌握大气的结构和功能。这种教学方式将抽象知识具象化，能提高学生的学习兴趣和参与度，使学习变得更加高效、有趣。

（二）增强直观性与理解力

地理知识中有很多抽象的概念和原理，比如气流的变化、地壳的运动等，这些内容在传统的教学方式下往往只能通过文字或图像来描述，学生很难真正理解和掌握。通过AR技术，这些抽象的地理知识可以变得具体化、可视化，从而大大增强学生的直观感受。具体来说，AR技术可以通过虚拟现实继而增强现实的方式，将抽象的地理现象以三维立体的形式展现出来。学生可以通过手机、电脑等直接观察到气流的变化过程、地壳的运动情况等。此外，AR技术能够模拟出真实的地理环境，让学生在虚拟的环境中进行地理探究和实验。AR技术不仅能够将抽象的地理知识具体化，增强学生的直观感受，还能够通过模拟实验等方式帮助学生更好地理解和掌握地理知识。

（三）丰富教学资源与手段

随着科技的进步，AR技术为教育行业注入了新的活力，尤其是在地理教学中，它为教师提供了更多的教学资源和手段，使课堂教学更加生动有趣。在课前准备阶段，教师可以利用AR技术制作课件，将复杂的地理知识、地图和图表转化为互动式、三维的内容。这种课件不仅能够吸引学生的注意力，还能够让他们更加直观地理解知识点。例如，教师可以利用AR技术在课件中嵌入三维地形模型，让学生旋转、缩放模型，从各个角度观察地形特点。这种互动式的学习方式能够更好地帮助学生形成空间概念。在课堂教学中，教师可以设计基于AR技术的互动环节，让学生参与到地理现象的模拟和演示中。比如，教师可以引导学生使用AR技术在教室中实地“探索”不同的气候类型、植被分布等，通过观察和互动深化对所学知识的理解。此外，AR技术还是一种有效的辅助工具，能帮助教师更好地讲解地理知识。传统的黑板和投影仪往往只能展示平面的图像和文字，而AR技术则可以让这些图像和文字“跃然纸上”，以更立体、更生动的方式呈现给学生。这不仅丰富了教师的教学手段和资源，还使课堂教学更加精彩和高效。

三、AR技术在高中地理教学中的实践应用策略

（一）借助AR技术创设真实的教学情境

在传统的高中地理教学中，学生通常只能通过文字、图片或视频来了解地理现象、自然景观和人文环境。这些方式往往无法提供真实的、身临其境的体验，不利于学生对地理知识的深入理解与认知。结合AR技术开展地理教学活动能够将虚拟内容与真实环境相结合，创造出形象、真实的教学情境。

例如，以人教版高中地理必修第一册中的“地球的宇宙环境”教学为例，教师可以利用AR技术将学生带入真实的太空环境中，通过AR眼镜或移动设备，学生可以看到一个真实、三维的地球模型漂浮在黑暗的宇宙中。他们可以观察地球的自转和公转，感受时间的流逝和空间的纵深。不仅如此，AR技术还可以展示太阳系中的其他行星，甚至更远的恒星和其他星系。学生可以在宇宙中“遨游”，观察行星的运动轨迹，感受宇宙的浩渺和神秘。这样的教学方式不仅能够让学生更加直观地理解地球在宇宙中的位置和运动状态，还能够激发他们对宇宙的好奇心和探索欲望。

除了直观的视觉体验，AR技术还可以通过音频、触觉等让学生沉浸在宇宙的环境中。如让学生可以听到太空中的真空声音，体验微重力状态下的身体感觉，这些都有利于学生更加真实地理解和掌握宇宙环境的相关知识，培养他们的空间思维能力和探索精神。此外，AR技术还能够呈现各种地理现象的动态变化过程。比如，在教学人教版高中地理必修第一册中的“地质灾害”时，教师可以通过AR技术模拟演示地震、火山喷发等自然灾害的发生过程，让学生直观感受这些灾害的破坏力。

通过AR技术创设真实的教学情境，能打破传统的教学方式，让学生在身临其境的体验中学习地理知识，更加深入地理解、掌握地理现象的本质和原理。

（二）借助AR技术突破重难点知识

在高中地理学习中，学生经常会遇到一些抽象、难以理解的知识点。传统的教学方式往往无法充分展示这些知识的内涵和外延，导致学生难以真正理解和掌握。随着AR技术的引入，这一难题得到了有效的解决。

以人教版高中地理必修第一册中的“地球的圈层结构”教学为例，“地球的圈层结构”是一个重要而又抽象的概念，传统教学模式下学生难以真正理解和掌握这一概念。借助AR技术，学生可以有效突破这一重难点知识。首先，AR技术能够提供一个三维立体的地球模型，使学生能够更加直观地观察和理解地球的圈层结构。学生通过手机或AR眼镜可以看到一个真实的、可交互的地球模型，并且可以随意旋转、放大、缩小地球模型，从各个角度观察地球的圈层结构。这样学生就能更加清晰地看到地球的内部构造，包括地壳、地幔、外核和内核等各个圈层的分布和关系。其次，AR技术还能够展示地球圈层结构的动态变化过程。教师可以利用AR技术模拟演示地球的内部运动，如地壳板块的运动、地震波的传播等，让学生直观感受到地球内部活动的真实情况，从而理解地球圈层结构的形成和演变过程。最后，AR技术还可以结合数据可视化技术，将大量的地球科学数据呈现在学生面前。学生可以通过AR应用，观察各种地质构造、分析各种数据，探究地球圈层结构的特征和规律。利用AR技术可以将高中地理教学中的重难点知识以更直观、立体的方式呈现给学生，帮助学生更好地掌握。

（三）借助AR技术开展自主探究活动

在高中地理教学中，AR技术可以为学生创造一个开放、互动的学习环境，鼓励他们进行自主探究活动。学生戴上AR眼镜、手持移动设备，就可以在教室、校园甚至家中探索各种地理现象。

教师可以在考虑学生学习兴趣和实际操作的情况下，结合课程内容给学生设计AR探究任务。例如，以人教版高中地理必修第一册中的“地貌”教学为例，为了让学生更深入地了解地形地貌的形成原因和特点，教师可以设计一个基于AR技术的探究任务。学生利用AR设备观察地形的三维模型，分析地形的起伏、颜色、纹理等特征，推断其形成的地质过程和影响因素。在AR技术的支持下，学生还可以模拟雨水冲刷、风力侵蚀等自然过程，直观感受地形地貌的变化过程。

再如，针对人教版高中地理选择性必修1中的“气压带和风带对气候的影响”这一教学内容，教师可以巧妙地运用AR技术来增强学生的学习体验。教师可以设计一个基于AR技术的互动模拟实验，让学生亲身探究气压带和风带对气候的作用。在这个模拟实验中，学生可以利用AR技术调整各种气候参数，如气压带的位置、风带的强度和方向等，然后观察这些变化如何影响温度、降水和风向等气候要素。通过直观地观察和操作，学生能够更深入地理解气压带和风带对气候的影响。在这个过程中，学生不仅能够加深对气候变化的理解，还能感受到科学探索的乐趣，提升自主探究能力。

这种基于AR技术的自主探究学习方式，具有很大的灵活性和拓展性。学生可以根据自己的兴趣和目标，选择合适的探究主题和任务，利用AR技术进行自主探索。

（四）借助AR技術实施合作学习

合作学习在现代教育中占据着重要地位，AR技术的引入，为合作学习注入新的活力，创造了更丰富、更立体的学习体验。利用AR技术，教师可以为学生打造一个共享的虚拟环境，这个环境可以突破物理空间的限制，让多位学生能在同一虚拟场景中进行学习和交流。学生可以在这个环境中共同观察、分析地理现象，进行深入的探讨和合作。

例如，以“是否应该发展核能”这个知识点的教学为例，教师可以利用AR技术为学生打造一个共享的虚拟环境，这个环境可以模拟出核能发电厂的各个部分以及相关的地理要素。在这个虚拟环境中，学生分成正方和反方两个小组，每个小组代表不同的观点。正方小组的学生可以在虚拟环境中探索核能的优势，如通过AR技术展示核能的高效能源产出和其在减少温室气体排放中的作用，分析发展核能对经济增长和能源安全的积极影响。反方小组的学生则可以利用AR技术在同一虚拟环境中，展示核能发展可能带来的风险，如通过模拟演示核事故带来的严重后果，或者展示长期放射性废物对环境和人类健康造成的影响。在这个共享的虚拟环境中，学生可以共同观察、分析核能发展的各个方面，并进行深入的探讨和合作。这种基于AR技术的合作学习方式，不仅提高了学生的学习效率，还锻炼了他们的团队合作精神和沟通能力。

综上所述，AR技术为高中地理教学提供了强有力的辅助工具。通过AR技术，教师能够创设生动真实的教学情境，帮助学生突破重难点知识，支持学生开展自主探究和合作学习。这种教学方式不仅丰富了教学手段，提高了教学效率，而且有助于培养学生的创新能力、实践能力和团队合作精神。随着AR技术的不断发展和完善，相信它将在地理教学中发挥越来越重要的作用，为学生带来更加丰富多彩的学习体验。

［   参   考   文   献   ］

［1］  陈庄星.AR技术在地理教学中应用的思考与探索［J］.福建基础教育研究，2019（2）：89-90.

［2］  蔡苏，张晗.VR/AR教育应用案例及发展趋势［J］.数字教育，2017（3）：1-10.

［3］  高嵩.VR技术在高中地理教学中的应用［J］.新课程研究：上旬刊，2016（7）：117-118.

（责任编辑    陈    明）