论文部分内容阅读
摘 要：基于增强现实的交互手段给幼儿园教学现场提供了新的教学方式，AR技术的整合给每个幼儿营造一个更为独立的学习环境，帮助幼儿发现其自身在知识结构中的不足，不仅能够实现幼儿的自主学习，更能与传统意义上的教学环境相融合。增强现实技术在教学上的应用，拓宽了教育技术应用研究的渠道，丰富了技术支持的教育应用的内涵，使研究更加具体化，更有针对性。本文以AR技术应用课例为背景，介绍AR技术是如何在教学活动中应用的，再从虚实互动、实景呈现交互式学习、多样实操自主学习与幼儿园科学活动深度融合三个方面，具体阐述幼儿园智慧课堂在AR技术的应用下的生动与有效，吸引幼儿参与到教学中，以互动的方式探查、研究获得更深层次的学习体验，真正实现多元化的自主学习。
关键词：AR技术;幼儿园;课堂教学;应用
Augmented Reality，简称AR，增强现实，也被称为混合现实。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。基于增强现实的交互手段给幼儿园教学现场提供了新的教学方式，AR技术在教学中的整合给幼儿营造一个“将不可能变成可能”的充满惊喜和新奇的学习环境，能够模拟“实物再现眼前”的效果支持幼儿的自主探索，而不局限在图片、视频等事物观察的平面图文。不仅能够实现幼儿的自主学习，更能与传统意义上的教学环境相融合，实现教学过程中不同环境的无缝切换，推动教学过程在不同的技术层面间构建起一个完整的体系。
AR技术如何有效应用于幼儿园教学活动？对于3～6岁的幼儿，在学习探索中以直接形象思维为主，善于在与材料、环境互动中获取知识，积累经验。带着思考和探索，我们寻找教学素材，设计、开展丰富的教学活动，在实践中探求新方法，开辟幼儿园教学新视野。借助课例幼儿园大班科学活动《恐龙世界》，谈谈如何将AR技术巧妙地运用于幼儿园教学活动，灵动课堂的同时，激发幼儿的探索欲望，扩展幼儿的知识经验。
一、 AR技术在课例中的应用设计
（一）动态呈现AR实境，激发幼儿参与活动兴趣
在活动一开始，教师提出“你们都认识哪些恐龙？有一只暴龙宝宝要来到我们的现场，它可是会真的出现在我们的教室里，它在寻找什么呢？我们一起来看看。”随后，教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，屏幕中出现了活动室、暴龙、幼儿的虚实合体，教师操作画面的角度，“一只能随意走动到幼儿面前与之互动的暴龙”在画面中与幼儿“虚拟接触”，孩子们惊呼“是真的暴龙啊，来我的身边……”一时起，幼儿进入与暴龙互动谈话的好奇与兴奋之中。
（二）借助AR实境互动，引导幼儿观察暴龙和迅猛龙的外形特征
在“观察暴龙及迅猛龙的外形特征”的环节中，教师改变传统的图片观察、视频观察的方式，用AR技术实现“实境互动”。教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，鼓励幼儿主动提出想要观察的局部，教师操作设备在大屏幕上呈现那个部位，满足幼儿的自主观察，并能随时切换角度或者放大缩小，在互动观察、讨论探究的基础上，激发幼儿大胆表述自己的发现与猜想，激发幼儿继续深入探究的动力与热情。
（三）融入AR实境与剑龙互动拍照，激发幼儿持续探究的好奇心
在活动的最后环节，教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，引导幼儿观察剑龙，用iCarltonAR App中的拍照功能组织幼儿与“剑龙”合影，从而激发幼儿继续探究的兴趣。在一张张幼儿与恐龙各种互动的合影中，非常逼真地创建了一个虚拟“恐龙”与真实幼儿互动游戏的画面，给幼儿带来非常不一样的探究体验，为各自继续探究有关恐龙的知识提供了一定的兴趣支持。
二、 AR技术在教学应用中的融合创新
（一）虚实互动助力个性化环节设计，有效激发求知兴趣
增强现实技术（简称AR）支持虚拟情境与现实实景的有效重叠，制造富有冲击的视觉效果，有效激发幼儿的求知兴趣。AR技术将虚拟对象准确的“放置”在真实环境中，让使用者处于一种融合环境中，使用者所感知到的只是一个真实和虚拟相融合的唯一存在的世界，并能与之交互。它主要有三个特点：虚实融合、实时交互、三维跟踪（即三维空间中定位增添虚拟物体）。
基于AR技术的呈现特点，巧妙设计导入环节。区别于传统的导入活动方式（例如：谈话导入、情境导入等等），教师将导入环节一改常态，借助AR技术，在设疑、猜测的情景中，引领幼儿走进探索世界，抓住视角，设置悬念，为探索活动埋下伏笔。例如：幼儿园大班科学活动《恐龙世界》，教师精心设计引题环节，以观看“教师与恐龙互动视频”导入活动，在视频中，龐大、动态的恐龙在幼儿园操场上出现，现实实景中的教师，遇到了虚拟情境的“恐龙”，这种特别的开场模式、神奇的经历立刻吸引孩子，“施老师，你是怎样遇到恐龙的？太神奇了！”“为什么恐龙会出现在我们学校？”“这是什么恐龙？”……
利用虚拟情境与现实场景互动，借助录频功能，巧妙设计应用场景，有效激发幼儿的求知欲，为后面的活动埋下伏笔。
（二）实境呈现丰富交互式学习新体验，改变观察方法提升实效
在幼儿园增强现实技术应用的教学环境之下，思考“如何借助AR技术，引领幼儿开展有效观察？”，我们应该尊重幼儿的生理发展特点，遵循幼儿直观形象的自然学习规律，根据幼儿的需求和教学内容适宜的连接点展开AR技术的应用与学习。
借助AR技术，系统、自由的呈现被观察物。在课例《恐龙世界》中，我们借助AR技术3D实境呈现特点，使遥远抽象的恐龙探索变得真实生动，教师在手机上安装并运行iCarltonAR，运用希沃授课助手投屏到大屏幕，呈现3D实镜，引导幼儿自主观察恐龙的主要特征，个性化地表达自己的发现。通过移动行动装置，可以超近距离、放大细节、360度自由观察欣赏整只恐龙，角度可随孩子的关注点而暂停、调转，带给学习者沉浸式的直观体验，提高学习兴趣的同时学习知识。 适时引导，提升观察经验。刚开始情绪高涨的幼儿，观察显得零散、无序且混乱，“往上一点，我看到它的前肢了”“往后、再往后，我看到它的尾巴了”“我想看看它的头”“我想看看的它的趾爪”……;在首次观察后，教师适时引导幼儿调整观察方式，“孩子们，刚才的观察有些零乱，其实我们在观察物体时，可以进行有序观察，例如从上往下，或者由前往后，有序的观察能帮助我们看得更仔细，这样会带给我们更多发现哦！”通过教师的引导，幼儿开始有序观察，在观察中讲述自己的发现，并能将两次观察结果进行归纳对比，有效借助3D实境，适时提升幼儿观察能力。
巧用课件，引发猜想解惑。教师运用希沃白板5制作课件，应用思维导图，蒙层，放大镜，聚光灯等功能，引导孩子归纳对比，建构系统的知识体系，在观察中设问，在疑惑中寻找答案，在倾听中获取知识经验，在探究中验证猜测，逐步引领幼儿揭开谜团，逐层解惑，激发幼儿探索的兴趣，从而促进幼儿观察能力、倾听能力、表达能力的发展。
（三）多样实操支持自主学习，精准解惑丰富经验
增强现实技术支持沉浸学习和移动学习，这是它与传统教学手段的最大区别。将技术整合到正式学习环境中，能够实现课程的数字化学习，可以将课程学习内容转化为学习者的学习资源，实现资源共享;能够提供界面友好、形象直观、虚实结合的学习环境，有利于激发学习者的学习兴趣，置身其中，幼儿可以从多个方面参与学习活动。
利用AR技术带给我们虚拟情境，如何推动幼儿进一步深入了解？如何满足幼儿的探索需求？技术的运用，能否不同程度地满足幼儿的需求？如何弥补技术所不能达到的部分缺失？带着这些思考，我们探索、研究、实践，运用多种操作方式满足幼儿的不同求知需求。
操纵模式多样，满足幼儿探索需求。在引导幼儿观察后，通过多样的实操方式，逐步引领幼儿解惑，拓展知识经验。幼儿可自主运行iCarltonAR，单龙模式下，遥控恐龙自由行走于现实情境，带给孩子惊奇的游戏体验;双龙模式下可自主设置恐龙进行互斗，观察不同种类恐龙的捕食、攻击方式，将知识经验转化迁移到游戏中，提升关于恐龙的知识结构。
自主操作软件，多维观察获取经验。运行iCarltonAR，开启“真龙模式”，在操作中观察、对比、归纳，获取知识经验。转变操作角度，改变观察视角，推动镜头，获取不同感受，满足幼儿好奇心，支持多角度重复操作，探寻答案、验证猜想，学习过程中的交互性强，有助于提高幼儿动手实践的能力。
拍照互动，续存探究欲望。AR技术的App中，往往都具有“拍照”“实时保存/上传”功能，支持幼儿随时更换拍照素材（即可选择不同种类的恐龙等），随意转换实时场景，幼儿对此功能乐此不疲，在活动中，他们不断对比拍照结果，乐于与同伴分享拍照结果，实时推广拍照经验，对每个新活动都充满期待。
AR技术的交互手段使幼儿园教学现场更加灵动，知识越来越具有交互性、流动性和情境性。融入增强现实技术后，以图片、视频、动画等多种方式表现教学内容，更直观更易懂。增强现实特有的互动体验，让幼儿用眼看、用耳听、动手做、用脑想，真正实现多元化教育。
在当今数字化的时代，市面AR产品种类众多，适合幼儿园教学的素材丰富多样，但也需要根据教学需要进行筛选运用，开发AR产品中的知识链接和可整合的元素与教学目标有机地融合，实现现有产品为教学服务。或者根据教学需要利用简单的AR软件或App，在美术活动的作品展示環节实现绘画作品与虚拟情境的融合，把幼儿绘画的“汽车”抠图出来，在虚拟的“马路上赛车”，满足幼儿将作品实现动画的成就感体验。诸如此类，在幼儿园其他领域活动的教学中也是可以灵活应用的。巧妙使用AR技术使教学现场更加灵动，给予幼儿不同体验，从而促进幼儿较高层次能力的提升，获取知识经验的同时，让幼儿获得全面的发展。我们将通过继续研究，探索幼儿园AR教育应用教学模式和AR环境的设计原则，为新型的虚实融合学习环境提供指导。融入增强现实技术，吸引幼儿参与到教学中，以互动的方式探查、研究获得更深层次的学习体验，从而真正实现多元化的自主学习。
作者简介：
施艳琳，福建省福安市，福建省福安市第二实验幼儿园。
本文系福建省电化教育馆2018年度教育信息技术研究课题《AR技术与幼儿园教学深度融合的实践研究》（课题立项号FJDJ1820）的课题研究阶段成果。
关键词：AR技术;幼儿园;课堂教学;应用
Augmented Reality，简称AR，增强现实，也被称为混合现实。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。基于增强现实的交互手段给幼儿园教学现场提供了新的教学方式，AR技术在教学中的整合给幼儿营造一个“将不可能变成可能”的充满惊喜和新奇的学习环境，能够模拟“实物再现眼前”的效果支持幼儿的自主探索，而不局限在图片、视频等事物观察的平面图文。不仅能够实现幼儿的自主学习，更能与传统意义上的教学环境相融合，实现教学过程中不同环境的无缝切换，推动教学过程在不同的技术层面间构建起一个完整的体系。
AR技术如何有效应用于幼儿园教学活动？对于3～6岁的幼儿，在学习探索中以直接形象思维为主，善于在与材料、环境互动中获取知识，积累经验。带着思考和探索，我们寻找教学素材，设计、开展丰富的教学活动，在实践中探求新方法，开辟幼儿园教学新视野。借助课例幼儿园大班科学活动《恐龙世界》，谈谈如何将AR技术巧妙地运用于幼儿园教学活动，灵动课堂的同时，激发幼儿的探索欲望，扩展幼儿的知识经验。
一、 AR技术在课例中的应用设计
（一）动态呈现AR实境，激发幼儿参与活动兴趣
在活动一开始，教师提出“你们都认识哪些恐龙？有一只暴龙宝宝要来到我们的现场，它可是会真的出现在我们的教室里，它在寻找什么呢？我们一起来看看。”随后，教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，屏幕中出现了活动室、暴龙、幼儿的虚实合体，教师操作画面的角度，“一只能随意走动到幼儿面前与之互动的暴龙”在画面中与幼儿“虚拟接触”，孩子们惊呼“是真的暴龙啊，来我的身边……”一时起，幼儿进入与暴龙互动谈话的好奇与兴奋之中。
（二）借助AR实境互动，引导幼儿观察暴龙和迅猛龙的外形特征
在“观察暴龙及迅猛龙的外形特征”的环节中，教师改变传统的图片观察、视频观察的方式，用AR技术实现“实境互动”。教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，鼓励幼儿主动提出想要观察的局部，教师操作设备在大屏幕上呈现那个部位，满足幼儿的自主观察，并能随时切换角度或者放大缩小，在互动观察、讨论探究的基础上，激发幼儿大胆表述自己的发现与猜想，激发幼儿继续深入探究的动力与热情。
（三）融入AR实境与剑龙互动拍照，激发幼儿持续探究的好奇心
在活动的最后环节，教师用手机运行iCarltonAR App，运用希沃授课助手投屏至大屏幕，引导幼儿观察剑龙，用iCarltonAR App中的拍照功能组织幼儿与“剑龙”合影，从而激发幼儿继续探究的兴趣。在一张张幼儿与恐龙各种互动的合影中，非常逼真地创建了一个虚拟“恐龙”与真实幼儿互动游戏的画面，给幼儿带来非常不一样的探究体验，为各自继续探究有关恐龙的知识提供了一定的兴趣支持。
二、 AR技术在教学应用中的融合创新
（一）虚实互动助力个性化环节设计，有效激发求知兴趣
增强现实技术（简称AR）支持虚拟情境与现实实景的有效重叠，制造富有冲击的视觉效果，有效激发幼儿的求知兴趣。AR技术将虚拟对象准确的“放置”在真实环境中，让使用者处于一种融合环境中，使用者所感知到的只是一个真实和虚拟相融合的唯一存在的世界，并能与之交互。它主要有三个特点：虚实融合、实时交互、三维跟踪（即三维空间中定位增添虚拟物体）。
基于AR技术的呈现特点，巧妙设计导入环节。区别于传统的导入活动方式（例如：谈话导入、情境导入等等），教师将导入环节一改常态，借助AR技术，在设疑、猜测的情景中，引领幼儿走进探索世界，抓住视角，设置悬念，为探索活动埋下伏笔。例如：幼儿园大班科学活动《恐龙世界》，教师精心设计引题环节，以观看“教师与恐龙互动视频”导入活动，在视频中，龐大、动态的恐龙在幼儿园操场上出现，现实实景中的教师，遇到了虚拟情境的“恐龙”，这种特别的开场模式、神奇的经历立刻吸引孩子，“施老师，你是怎样遇到恐龙的？太神奇了！”“为什么恐龙会出现在我们学校？”“这是什么恐龙？”……
利用虚拟情境与现实场景互动，借助录频功能，巧妙设计应用场景，有效激发幼儿的求知欲，为后面的活动埋下伏笔。
（二）实境呈现丰富交互式学习新体验，改变观察方法提升实效
在幼儿园增强现实技术应用的教学环境之下，思考“如何借助AR技术，引领幼儿开展有效观察？”，我们应该尊重幼儿的生理发展特点，遵循幼儿直观形象的自然学习规律，根据幼儿的需求和教学内容适宜的连接点展开AR技术的应用与学习。
借助AR技术，系统、自由的呈现被观察物。在课例《恐龙世界》中，我们借助AR技术3D实境呈现特点，使遥远抽象的恐龙探索变得真实生动，教师在手机上安装并运行iCarltonAR，运用希沃授课助手投屏到大屏幕，呈现3D实镜，引导幼儿自主观察恐龙的主要特征，个性化地表达自己的发现。通过移动行动装置，可以超近距离、放大细节、360度自由观察欣赏整只恐龙，角度可随孩子的关注点而暂停、调转，带给学习者沉浸式的直观体验，提高学习兴趣的同时学习知识。 适时引导，提升观察经验。刚开始情绪高涨的幼儿，观察显得零散、无序且混乱，“往上一点，我看到它的前肢了”“往后、再往后，我看到它的尾巴了”“我想看看它的头”“我想看看的它的趾爪”……;在首次观察后，教师适时引导幼儿调整观察方式，“孩子们，刚才的观察有些零乱，其实我们在观察物体时，可以进行有序观察，例如从上往下，或者由前往后，有序的观察能帮助我们看得更仔细，这样会带给我们更多发现哦！”通过教师的引导，幼儿开始有序观察，在观察中讲述自己的发现，并能将两次观察结果进行归纳对比，有效借助3D实境，适时提升幼儿观察能力。
巧用课件，引发猜想解惑。教师运用希沃白板5制作课件，应用思维导图，蒙层，放大镜，聚光灯等功能，引导孩子归纳对比，建构系统的知识体系，在观察中设问，在疑惑中寻找答案，在倾听中获取知识经验，在探究中验证猜测，逐步引领幼儿揭开谜团，逐层解惑，激发幼儿探索的兴趣，从而促进幼儿观察能力、倾听能力、表达能力的发展。
（三）多样实操支持自主学习，精准解惑丰富经验
增强现实技术支持沉浸学习和移动学习，这是它与传统教学手段的最大区别。将技术整合到正式学习环境中，能够实现课程的数字化学习，可以将课程学习内容转化为学习者的学习资源，实现资源共享;能够提供界面友好、形象直观、虚实结合的学习环境，有利于激发学习者的学习兴趣，置身其中，幼儿可以从多个方面参与学习活动。
利用AR技术带给我们虚拟情境，如何推动幼儿进一步深入了解？如何满足幼儿的探索需求？技术的运用，能否不同程度地满足幼儿的需求？如何弥补技术所不能达到的部分缺失？带着这些思考，我们探索、研究、实践，运用多种操作方式满足幼儿的不同求知需求。
操纵模式多样，满足幼儿探索需求。在引导幼儿观察后，通过多样的实操方式，逐步引领幼儿解惑，拓展知识经验。幼儿可自主运行iCarltonAR，单龙模式下，遥控恐龙自由行走于现实情境，带给孩子惊奇的游戏体验;双龙模式下可自主设置恐龙进行互斗，观察不同种类恐龙的捕食、攻击方式，将知识经验转化迁移到游戏中，提升关于恐龙的知识结构。
自主操作软件，多维观察获取经验。运行iCarltonAR，开启“真龙模式”，在操作中观察、对比、归纳，获取知识经验。转变操作角度，改变观察视角，推动镜头，获取不同感受，满足幼儿好奇心，支持多角度重复操作，探寻答案、验证猜想，学习过程中的交互性强，有助于提高幼儿动手实践的能力。
拍照互动，续存探究欲望。AR技术的App中，往往都具有“拍照”“实时保存/上传”功能，支持幼儿随时更换拍照素材（即可选择不同种类的恐龙等），随意转换实时场景，幼儿对此功能乐此不疲，在活动中，他们不断对比拍照结果，乐于与同伴分享拍照结果，实时推广拍照经验，对每个新活动都充满期待。
AR技术的交互手段使幼儿园教学现场更加灵动，知识越来越具有交互性、流动性和情境性。融入增强现实技术后，以图片、视频、动画等多种方式表现教学内容，更直观更易懂。增强现实特有的互动体验，让幼儿用眼看、用耳听、动手做、用脑想，真正实现多元化教育。
在当今数字化的时代，市面AR产品种类众多，适合幼儿园教学的素材丰富多样，但也需要根据教学需要进行筛选运用，开发AR产品中的知识链接和可整合的元素与教学目标有机地融合，实现现有产品为教学服务。或者根据教学需要利用简单的AR软件或App，在美术活动的作品展示環节实现绘画作品与虚拟情境的融合，把幼儿绘画的“汽车”抠图出来，在虚拟的“马路上赛车”，满足幼儿将作品实现动画的成就感体验。诸如此类，在幼儿园其他领域活动的教学中也是可以灵活应用的。巧妙使用AR技术使教学现场更加灵动，给予幼儿不同体验，从而促进幼儿较高层次能力的提升，获取知识经验的同时，让幼儿获得全面的发展。我们将通过继续研究，探索幼儿园AR教育应用教学模式和AR环境的设计原则，为新型的虚实融合学习环境提供指导。融入增强现实技术，吸引幼儿参与到教学中，以互动的方式探查、研究获得更深层次的学习体验，从而真正实现多元化的自主学习。
作者简介：
施艳琳，福建省福安市，福建省福安市第二实验幼儿园。
本文系福建省电化教育馆2018年度教育信息技术研究课题《AR技术与幼儿园教学深度融合的实践研究》（课题立项号FJDJ1820）的课题研究阶段成果。