VR技術(shù)應(yīng)用于生物教學(xué)的體會(huì)和思考

岳振華

VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是通過(guò)一定的技術(shù)手段，使人處于一個(gè)虛擬但又真實(shí)的環(huán)境中。近幾年，VR技術(shù)在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，通常是通過(guò)佩戴特制的眼鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬效果。湖南省懷化市武陵中學(xué)是首個(gè)擁有“虛擬現(xiàn)實(shí)VR超級(jí)教室”的中學(xué)，自從2017年9月虛擬現(xiàn)實(shí)教室建好后，各學(xué)科教師開(kāi)始積極地將VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)。在教研室的精心組織下，各學(xué)科教研組開(kāi)展了多種形式的研討活動(dòng)，討論如何將VR技術(shù)真正應(yīng)用于教學(xué)。在此，筆者作為研討活動(dòng)的組織者與參與者，分享一些將VR技術(shù)應(yīng)用于生物教學(xué)的體會(huì)與思考。

一、VR技術(shù)在生物教學(xué)中的應(yīng)用

1.創(chuàng)設(shè)情境，趣味導(dǎo)入

課堂教學(xué)通常都有導(dǎo)入環(huán)節(jié)，目的是吸引學(xué)生的注意力，順利地與新課恰到好處地聯(lián)系起來(lái)，將學(xué)生帶入當(dāng)節(jié)課的主題。用一段文字或圖片創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境來(lái)導(dǎo)入是常用的方法，可以使學(xué)生更容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。VR技術(shù)可以制造一種讓學(xué)生更加身臨其境的效果。學(xué)生可以戴上VR眼鏡，進(jìn)入教師設(shè)計(jì)的相關(guān)虛擬世界。例如，在“魚(yú)”一課的教學(xué)中，讓學(xué)生佩戴眼鏡觀看海底世界的景象，引導(dǎo)學(xué)生放下雜亂的思緒，迅速進(jìn)入觀賞魚(yú)類(lèi)的狀態(tài)。這種虛擬情境新奇生動(dòng)，對(duì)新課程的教學(xué)可起到事半功倍的效果。

2.激發(fā)興趣，激活課堂

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)，興趣是最好的老師。如果課堂不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將使教學(xué)效率大打折扣。VR技術(shù)具有提供沉浸式體驗(yàn)以及互動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用可以使學(xué)生脫離抽象而乏味的圖片與文字教學(xué)，進(jìn)入更富于感性和趣味性的三維虛擬世界，其炫酷程度超越了語(yǔ)言描述。因此，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面，VR技術(shù)的確具有較大的優(yōu)勢(shì)。筆者在所授課的班級(jí)中進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在未應(yīng)用VR技術(shù)時(shí)，表示對(duì)生物學(xué)習(xí)感興趣的學(xué)生人數(shù)為85.4%；在應(yīng)用了VR技術(shù)后，這個(gè)比例上升到96.1%。VR技術(shù)的應(yīng)用明顯提高了學(xué)生學(xué)習(xí)生物的主動(dòng)性。

3.融合知識(shí)，提升認(rèn)知

生物學(xué)對(duì)于生物的生理結(jié)構(gòu)、行為活動(dòng)、遺傳發(fā)育等方面的研究，會(huì)涉及很多或微觀、或抽象、或時(shí)間與空間跨度較大的內(nèi)容，其中很多知識(shí)遠(yuǎn)離學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活。教師如果僅以口頭講述或借助圖片、動(dòng)畫(huà)、模型等教具來(lái)講解，由于言語(yǔ)轉(zhuǎn)換、觀察角度或結(jié)構(gòu)疊加等方面的局限，可能導(dǎo)致學(xué)生想象不到、看不到或看不清楚等問(wèn)題，同時(shí)也缺乏實(shí)時(shí)的交互性體驗(yàn)，致使對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解也會(huì)出現(xiàn)偏差。尤其是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，由于很多生物實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料難以獲得、實(shí)驗(yàn)條件難以規(guī)范、實(shí)驗(yàn)過(guò)程難以控制、實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以觀察等原因，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展。VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)仿真模擬微觀世界，實(shí)現(xiàn)宏觀世界的全景微縮，并快速推演時(shí)間跨度較大的內(nèi)容。這就使原本不易觀察、難以理解，只能通過(guò)記憶、想象、簡(jiǎn)單模擬等教學(xué)方式才能學(xué)習(xí)的知識(shí)，得以直觀逼真地呈現(xiàn)出來(lái)，尤其是實(shí)現(xiàn)了對(duì)高代價(jià)、高危險(xiǎn)場(chǎng)景的再造，使很多復(fù)雜難做的生物實(shí)驗(yàn)得以安全有效地完成，大大增強(qiáng)了教學(xué)效果，突破了現(xiàn)實(shí)的局限。

例如，學(xué)習(xí)“食物的消化和吸收”一課時(shí)，教師可以借助VR技術(shù)構(gòu)建消化系統(tǒng)模型，從食物進(jìn)入口腔開(kāi)始，將近乎真實(shí)的消化道結(jié)構(gòu)和消化過(guò)程立體地呈現(xiàn)在學(xué)生面前：從食物與消化道壁的近距離接觸，到食物內(nèi)部發(fā)生的物理性消化和分子水平的化學(xué)性消化過(guò)程，都可以盡收眼底；從小腸絨毛吸收到毛細(xì)血管吸收，既真實(shí)又生動(dòng)。VR技術(shù)的應(yīng)用使學(xué)生的認(rèn)知不再是建立在抽象、靜態(tài)的概念上，而是可以更直觀地進(jìn)行沉浸式的體驗(yàn)和感知，以提高學(xué)習(xí)效率。

4.課外拓展，開(kāi)闊眼界

為實(shí)現(xiàn)學(xué)生多元化發(fā)展，許多學(xué)校結(jié)合本校實(shí)際開(kāi)設(shè)了校本課程。研發(fā)校本課程的主體是本校教師，但往往由于時(shí)間和資金等條件的限制而使校本課程過(guò)于單調(diào)無(wú)趣，難以激發(fā)學(xué)生的興趣。而將VR技術(shù)應(yīng)用于校本課程的教學(xué)，大大改善了這種局面。例如，懷化市武陵中學(xué)生物教研組開(kāi)設(shè)的校本課程“茶文化的魅力”，通過(guò)VR技術(shù)使學(xué)生足不出戶就能切身體驗(yàn)武夷山峭壁上大紅袍的生長(zhǎng)環(huán)境、西湖龍井的采茶盛況、精細(xì)繁瑣的制茶過(guò)程等。新技術(shù)使校本課程的內(nèi)容以更吸引學(xué)生的形式展現(xiàn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與熱情。

二、VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中要注意的問(wèn)題

一是引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)和思考。VR技術(shù)可提供沉浸式的情境，可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在觀看VR資源時(shí)過(guò)分注意“無(wú)關(guān)緊要”的內(nèi)容，或只關(guān)注虛擬畫(huà)面所帶來(lái)的震撼效果，忽略了現(xiàn)象背后的原因。因此，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，用恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題和提醒，引導(dǎo)學(xué)生正確體驗(yàn)有價(jià)值的內(nèi)容，并做更深入的思考，幫助學(xué)生掌握必要的知識(shí)點(diǎn)，提高課堂教學(xué)效率。

二是注重資源的篩選。由于VR資源的制作難度較大，教學(xué)中所使用的VR資源都是專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)精心制作的，而教師需要對(duì)VR資源精心篩選，以確保資源的內(nèi)容和形式符合教學(xué)的要求。

三是技術(shù)為輔，教學(xué)為主。信息技術(shù)與教學(xué)融合是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，VR技術(shù)是眾多先進(jìn)信息技術(shù)的一種。教師在備課與教學(xué)中應(yīng)時(shí)刻意識(shí)到：信息技術(shù)的應(yīng)用是為了更好地服務(wù)于教學(xué)，若為技術(shù)而技術(shù)，則有悖于現(xiàn)代教育技術(shù)的初衷。此外，信息技術(shù)不能完全取代傳統(tǒng)教學(xué)，必須與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，才能更好地發(fā)揮其作用。

三、反思與展望

一是設(shè)備不夠輕便廉價(jià)，體驗(yàn)欠完美。目前，VR設(shè)備都比較笨重、臃腫。如武陵中學(xué)目前的VR設(shè)備，一個(gè)VR眼鏡重達(dá)400克，還不包括數(shù)據(jù)線。再加上其他輔助設(shè)備，就更重。學(xué)生在頭上配戴笨重的設(shè)備，使鼻梁和頸椎受到的壓力較大，若較長(zhǎng)時(shí)間使用VR設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致眩暈，嚴(yán)重影響體驗(yàn)。此外，VR設(shè)備造價(jià)昂貴，一般的中小學(xué)難以有充足的資金建設(shè)完整的VR教室。期待未來(lái)的技術(shù)進(jìn)步能使VR設(shè)備更加輕便，成本更低，以大大提升在中小學(xué)中普及程度。

二是教育資源不夠豐富，制作欠智能。目前，VR技術(shù)更多地應(yīng)用于產(chǎn)品展示、虛擬旅游、游戲娛樂(lè)等方面。在教育領(lǐng)域的應(yīng)用較少，教育類(lèi)的VR資源不夠豐富，VR資源的制作要依賴(lài)專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)，一線教師無(wú)法獨(dú)立完成制作。隨著VR制作技術(shù)的成熟，特別是人工智能（AI）的迅猛發(fā)展，教師制作或修改VR資源將成為可能。教師能夠親自制作和修改VR資源，將更有利于促進(jìn)VR技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的有效融合，實(shí)現(xiàn)教師輕松教學(xué)，學(xué)生快樂(lè)學(xué)習(xí)。

綜上所述，VR技術(shù)能解決很多傳統(tǒng)教學(xué)中難以解決的問(wèn)題，但是任何一項(xiàng)新技術(shù)在應(yīng)用初期都會(huì)暴露出一些缺陷甚至矛盾。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，VR技術(shù)會(huì)越來(lái)越完善，更好地服務(wù)于學(xué)科教學(xué)。

（責(zé)任編輯 郭向和）