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虚拟现实技术在高中立体几何教学中的应用展望
一、引言
在科技不断进步、教育不断改革的21世纪,传统的教学方式已无法满足学生的需求。尤其在高中立体几何知识的学习中,传统教学方式无法让学生很好地理解多维空间。因此,虚拟技术与教育的结合将是教学方式改革的方向。本文研究了虚拟技术在高中立体几何中的应用,展望了虚拟教育在数学教育中的应用。 二、高中立体几何教学存在的问题 1.识图、作图难
高中生对二维空间已经很清楚,但对三维空间的无限及复杂性的认识还远远不够。通过观察直观图,想象其几何形状,或者是知道某物体的形状及特征而不会用直观图描述出来,这些对高中生来说是学习立体几何的一个难点,也就是空间想象能力差。 2.寻找立体几何解题思路难
高中生学习立体几何的难点主要是不会证明线线、线面、面面之间的关系。存在这种现象的主要原因归根结底还是因为学生对立体几何不熟悉。教学中虽然有一些教具,但是学生遇到的题型多种多样,在解题时有的教具并不适用,而且通过这些教具讲解立体几何知识效率很低。 三、虚拟现实技术
虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是仿真技术的
一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科。
目前,国内高中教育虚拟现实技术应用还很少,但正在逐步引入。清华附属中学与清华同方公司合作开发了面向中学物理、化学和生物的网络虚拟实验室;兰州四中建立了地理数字教室,将地球变化的虚拟现实和基于地球仪的虚拟增强技术应用到地理教学,在球幕投影系统上通过声光电增强学习效果。 四、虚拟技术应用于立体几何 1.VR构建几何模型
为了解决高中生立体几何空间想象力差的问题,我们可以首先根据虚拟技术构建几何模型,使枯燥的立体几何课堂变得生动有趣。为此,北京师范大学“VR/AR+教育”实验室研究了将AR技术应用于三视图教学。例如:有两种卡片,一种上面写着绘制三视图;另一种上面写着几何体的名称。当学生正确组合这两种卡片时,便可以在电脑上看到几何体,还可以调整摄像头的位置从不同角度进行观察。北京育英学校七年级学生试用了该技术,结果显示,将虚拟现实技术应用于三视图教学后,学生做题的准确率和效率都有了明显的提高,并且非常喜欢这种教学方式。不同于传统教学方式,学生不仅可以观察到从简单到复杂不同的几何体,还能提高空间想象力,从而提升教学效率及质量。 2.VR解决点、线、面之间的关系
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