淺談虛擬現(xiàn)實與農(nóng)學課堂教學的有機整合

劉濤

摘要：隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展與成熟，其在逐步滲透到教育行業(yè)中。在醫(yī)學、設計、管理等教學環(huán)節(jié)均起到一定的作用。將虛擬現(xiàn)實技術應用到農(nóng)學課堂中可以提升學生求知欲，增強對知識點的描述和難點的解析，擴大課堂信息量并增強課堂互動性，從而獲得良好的教學效果。本文對虛擬現(xiàn)實技術對農(nóng)學課堂教學提升的作用進行了初步探討。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；農(nóng)學課堂；整合

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0169-02

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術是一種以現(xiàn)代信息技術為基礎，綜合多種相關學科知識體系，形成對真實環(huán)境和場景的數(shù)字化再現(xiàn)[1]。隨著虛擬現(xiàn)實技術的飛速發(fā)展，其逐漸成為一種人類認知自然、模擬自然，進而更好地利用自然的一種強有力手段。關于虛擬現(xiàn)實技術的教學研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實的學習環(huán)境對學生的學習具有巨大的輔助作用[2]。虛擬現(xiàn)實技術的使用可以幫助用戶循序漸進地認識知識點，使用戶掌握更多的知識，并掌握全新的學習過程和認知觀念[3]。農(nóng)學專業(yè)一般面向作物生產(chǎn)，學習作物生長發(fā)育和遺傳規(guī)律等方面的基本理論和基本知識。最好的學習方式則是理論聯(lián)系實際，課堂上學習作物生長發(fā)育規(guī)律，結合專業(yè)實踐課程深化學習，從而達到學以致用。然而目前農(nóng)學專業(yè)的課堂學習無法達到與作物生長同步進行，課堂學習多通過示意圖或照片等形式增加學生對作物本身的認可，這種靜態(tài)的表現(xiàn)形式無法讓學生有設身處地的感受。將虛擬現(xiàn)實技術應用到農(nóng)學課堂中，可以借助其感知性、交互性、沉浸性和構想性等特點對課堂進行優(yōu)化。通過虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)農(nóng)田的再現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)教學的圖片、視頻和文字的表示方式，使教學環(huán)境更“接地氣”。學生可以通過虛擬農(nóng)田進行漫游，以實現(xiàn)更加直觀的觀察與學習；通過虛擬現(xiàn)實技術可以打破農(nóng)學實踐教學中時間、季節(jié)和地域的限制，實現(xiàn)所有作物的隨時隨地學習；其次虛擬現(xiàn)實對顯微環(huán)境的模擬，使原本復雜的微觀學習過程更加生動，更加高效；通過虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)虛擬實踐，在農(nóng)學課堂的實踐環(huán)節(jié)中，借助虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)虛擬植物、虛擬工具和虛擬場景等來增加學生在實踐環(huán)節(jié)的體驗感。

一、運用虛擬現(xiàn)實技術激發(fā)學生的學習興趣

興趣會充分調動學生的主觀能動性，進而提高學生的上課積極性。農(nóng)學課堂中信息技術的引入，給教學過程增加了許多活潑的元素，多媒體、聲音和影像資料等比單純的文字更能吸引學生。而隨著這些信息技術的普及，對學生的吸引力也逐漸下降。新的、更具有感染力的教學工具需要被引入課堂。教師通過虛擬現(xiàn)實技術在課堂上向學生們呈現(xiàn)農(nóng)作物的內部結構特征或是生長發(fā)育特征，讓學生在課堂上能夠有身臨其境的感受，將抽象的農(nóng)學知識具體化、形象化和簡單化。虛擬現(xiàn)實技術能夠形象地向學生展示知識要點，進而增強學生對專業(yè)知識的興趣，收到良好的教學效果。

二、運用虛擬現(xiàn)實技術突破農(nóng)學課堂教學難點

農(nóng)學專業(yè)教學中，涉及到作物一生的生長規(guī)律變化，單純地用文字或者圖片無法給學生帶來直觀的感受，課堂理解不夠深刻。同時，作物田間生育時間過長，通過田間學習可以增強學生對作物某一個階段生長特性的認識，而無法掌握作物一生的變化。虛擬現(xiàn)實技術可以通過計算機模擬產(chǎn)生一種三維虛擬環(huán)境，包括三維的作物細胞、葉片微觀結構、作物植株形態(tài)[4]。并借助特殊的人機接口技術，給學生和老師帶來視覺、觸覺、聽覺等多通道感官模擬，使課堂中的每個人沉浸在高度的仿真環(huán)境中。借助虛擬現(xiàn)實技術可以使學生輕松地掌握作物的內部結構和生長規(guī)律等知識點，在輕松的學習環(huán)境中掌握每一個知識點。

三、虛擬現(xiàn)實技術增加農(nóng)學課堂信息的直觀比較

農(nóng)學課堂涉及到的作物種類繁多，作物的生育特征容易混淆，而不同的作物往往由不同的教師負責，無法實現(xiàn)比較性教學。利用虛擬現(xiàn)實技術可以將不同作物的生長特性集成到虛擬現(xiàn)實軟件中，在課堂上給學生以直觀的比較性認知，更能深入地了解不同作物的生長特性和生長環(huán)境。在教學各環(huán)節(jié)中可以利用虛擬現(xiàn)實技術傳遞比較信息，從不同作物的比較到相同作物不同生長條件的比較，給學生以更加全面和直觀的認知，達到好的教學效果。

四、虛擬現(xiàn)實技術對環(huán)境因素的模擬

作物生長受到光、溫、水、氣、肥和土壤等外界環(huán)境因素的影響，這也是農(nóng)學研究與教學環(huán)節(jié)中的重要組成。農(nóng)學專業(yè)學生在了解作物內部結構和生長規(guī)律的同時，需要對作物受不同環(huán)境因素影響后發(fā)生的變換有所了解。而不同的環(huán)境因素通過常規(guī)手段很難展示和模擬。目前農(nóng)學課堂多通過靜態(tài)圖片或是視頻資料進行展示，如：作物遭受低溫時的變化、缺水條件的長勢，這雖然能給學生帶來直觀的感受，但環(huán)境因素改變時，作物的生長動態(tài)較模糊。若將虛擬現(xiàn)實技術與作物生長模型相結合[5]，可以動態(tài)地描述作物在不同外界環(huán)境下的生長過程，使學生能夠更好地理解作物生長。

五、模擬練習

虛擬現(xiàn)實技術的模擬訓練在軍事領域中有著較好的應用，而在教育行業(yè)中模擬練習也是一個很好的教學案例。在醫(yī)學教學中可以利用虛擬現(xiàn)實進行模擬解剖練習，在工程領域可以進行汽車模擬駕駛測驗、模擬裝配訓練等[6]。在農(nóng)學領域，虛擬現(xiàn)實有著更大的模擬練習前景。如模擬種植練習，教師可以通過模擬練習的反饋結果及時糾正學生的錯誤行為；模擬實驗練習，通過模擬實驗增加學生對信息的直觀理解，增加真實實驗準確性和安全性。利用虛擬現(xiàn)實在農(nóng)學教學中設置模擬練習，一方面降低了練習的成本，增加了練習的效率；另一方面教師可以準確獲得反饋信息，更加容易對測驗進行管理和評估；更重要的是增加了練習的效果和實驗的安全性。

六、充分發(fā)揮好虛擬現(xiàn)實的輔助教學作用

虛擬現(xiàn)實技術作為一種教學手段，始終是一種輔助性手段，教師在農(nóng)學課堂教學過程中應處理好虛擬現(xiàn)實技術與傳統(tǒng)教學的關系。雖然虛擬現(xiàn)實技術在教學信息傳遞上具有一定的優(yōu)勢，但過多地依賴虛擬現(xiàn)實仍會造成如教學重點不突出、使用疲勞等現(xiàn)象。教師應將傳統(tǒng)教學與虛擬現(xiàn)實技術有機地結合，同時利用虛擬現(xiàn)實技術、多媒體、計算機網(wǎng)絡等教學方式，取長補短，合理安排教學計劃中虛擬現(xiàn)實所占的比例。同時，教師應提高自身的知識水平，利用好虛擬現(xiàn)實技術，而不是對其產(chǎn)生依賴。過多地在課堂中使用虛擬現(xiàn)實技術會使學生產(chǎn)生疲勞感，應在傳統(tǒng)教學手段難以生動形容的部分引入虛擬現(xiàn)實技術。

七、總結

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會對農(nóng)業(yè)人才的需求也發(fā)生了較大的變化。在新的課程標準要求下，課堂上應充分發(fā)揮學生的主體作用，發(fā)揮學生的主觀能動性。在農(nóng)學課堂中應充分利用虛擬現(xiàn)實技術，一方面使用其增強傳統(tǒng)教學中難以描述的知識點的表達，另一方面通過其新穎的表達方式調動學生學習的主觀能動性。通過虛擬現(xiàn)實的知識點三維再現(xiàn)，開拓學生的思維方式，增加學生的求知欲，讓學生在互動交流中提高自身綜合素質。另外，教師應加強學習，提高虛擬現(xiàn)實技術相關的教學水平和教學技能。

各種虛擬現(xiàn)實技術應用的研究表明[7，8]，在高校教育中利用虛擬現(xiàn)實技術可以生動形象地表現(xiàn)教學內容，提升學生掌握知識和技能的效率。學生借助虛擬現(xiàn)實技術可以更直觀、更輕松地了解教師的教學思想和內容。就農(nóng)學課堂教學內容而言，虛擬現(xiàn)實技術的引入更有利于復雜教學環(huán)境的創(chuàng)設和抽象植物結構的精準表達；就課堂教學手段而言，虛擬現(xiàn)實技術提供了一種更加直觀和形象的信息傳遞方式?？偠灾?，虛擬現(xiàn)實技術作為一種新的、前瞻性的科學技術，在農(nóng)學課堂中將會有很好的應用前景。

參考文獻：

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