摘要
2020年颁布的《普通高中数学课程标准（2017年版2020年修订）》中，明确了高中数学核心素养的培养，而直观想象素养作为基础素养，并未得到一线教学的重视。随着教育现代化的发展，各种高新技术走进课堂，如增强现实、人工智能、5G、机器人为教育的发展奠定了重要的基础。同时，在《上海市教育数字化转型实施方案（2021—2023）》、《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》文件中提出了“探究基于AR/VR的沉浸式、体验式教学”的要求，为教育教学指出改革方向。因此，本研究以“立体几何”为教学案例，设计开发了体验式AR教学资源，以期解决高中数学教学困境。以文献研究法、调查研究法、开发研究法、实验研究法等多种方法展开研究，主要工作包括： （1）明确AR体验式教学资源开发研究的方向 先通过调查研究法了解一线高中数学教学现状，发现教学困境：如教学方式单一、知识点有难度、缺少有效的学习资源等。再结合“增强现实技术在数学教学中的应用研究、基于体验式教学理论的高中数学教学研究”等相关研究文献，并学习了沉浸式理论、建构主义理论、教学目标分类理论等相关理论，深入剖析引发困境的原因，从而明确两大研究问题：一是如何设计开发基于AR的体验式教学资源，并将其应用于教学中？二是在高中数学立体几何课程教学中应用基于AR的体验式教学资源的效果如何？为基于AR的体验式教学的研究明确方向。 （2）设计并开发基于AR的体验式教学资源 设计资源的重要工作是做好前期分析，梳理总结对高中数学教师和学生的访谈结果，并解析知识点特点，学习相关资源开发的原则。确定资源的框架设计与“图像识别、人机交互、模型显示”等三大功能模块设计。其次，学习开发原理，掌握”跟踪注册、交互、虚实融合“等三项开发技术，选择开发工具，基于开发时间和成本的考虑，本研究选择3D Max和unity 3D进行开发，开发的功能主要是：手指触屏功能、交互功能、识图功能，这三项功能是促进体验式教学的关键。 （3）基于AR的体验式教学资源的实施 首先，基于选定的教学内容进行单元教学设计，包括“识图、找位置关系、综合应用”等三个阶段的教学。第一个阶段的教学以学生“体验”为主，AR资源可帮助学生获得更扎实的知识经验；第二个阶段的教学以“体验+应用”为主，AR资源可促进学生尝试应用所学知识；第三个阶段的教学以“巩固+提升”为主，AR资源可引导学生独立解决问题，提升数学思维能力。其次，实施教学。选择高一两个知识水平相当的班级作为实验对象，并进行知识水平测试和学习态度测量，有同一位教师采用不同的教学方式开展教学，再进行知识水平测试和学习态度测量。 研究发现： AR教学资源能有效促进学生对知识的理解，并且能提升高中生的数学学习态度，尤其是女生的数学学习态度，是促进信息技术与学科教学有效融合的实践。本研究不仅创新了AR教学资源的研究方向，也进一步完善了AR资源的理论研究，为高中数学教学研究提供一定的理论指导。同时，指导后期AR实践的研究，为一线开展体验式教学提供有力支撑，以及相关教学政策的制定提供参考数据。
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