18、数学乐园：使用沉浸式混合现实进行现实世界中的建构主义数学学习

数学乐园：使用沉浸式混合现实进行现实世界中的建构主义数学学习

1 引言

数学焦虑是一个普遍的问题，它不仅影响了学生的学习体验，还导致了科学、技术、工程和数学（STEM）领域的高辍学率，特别是女性学生更有可能在数学课后选择退出STEM领域。数学焦虑的产生，部分原因是数学教学方式过于抽象，缺乏与学生实际生活的联系。为了应对这一挑战，我们构建了一个混合现实应用程序——数学乐园，旨在通过沉浸式混合现实（MR）技术提供一个有趣、应用型和探索性的数学学习环境。数学乐园不仅使学生能够可视化和互动地体验数学现象，还能促进他们在现实世界中的协作和探索。

2 背景与相关工作

2.1 建构主义学习理论

建构主义学习理论认为，学习者通过观察和互动构建知识。西摩·帕普特提出了“数学乐园”的概念，即一个能够让人们像在法国自然学习法语一样自然学习数学的世界。这种学习方式强调通过实践和探索来理解数学，而不是仅仅依靠抽象符号的记忆。

2.2 混合现实技术在教育中的应用

混合现实（MR）技术允许将物理世界与虚拟注释和模拟结合，使学习者能够在现实世界中探索和实验数学现象。与传统的虚拟现实（VR）不同，MR通过增强现实（AR）和全息影像，将虚拟内容无缝地融入物理环境中，从而提供更加沉浸和互动的学习体验。

2.3 教育环境的演变

近年来，教育环境逐渐从以教师为中心转向以学生为中心。基于问题的学习（PBL）方法和建构主义学习理论的应用，使学生能够在互动和探索中构建知识。数学乐园的设计借鉴了这些理论，通过沉浸式混合现实技术，为学生提供了一个全新的数学学习平台。

3 数学乐园的设计与功能 <