淺談VR技術(shù)在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

張強(qiáng)

[摘? ? 要]近年來(lái)，VR技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)成為信息技術(shù)領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)，且被廣泛應(yīng)用于平時(shí)的生活，更為教師提供了新穎的教學(xué)方式。在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師可以利用VR技術(shù)進(jìn)行課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)，制作教學(xué)課件，從而提高教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);VR;信息技術(shù);高中;教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)]? ? G633.67? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）18-0019-02

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)的要求不斷提高，因而信息技術(shù)學(xué)科在高中教學(xué)體系中的地位越來(lái)越重要，高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)也受到越來(lái)越多的關(guān)注。高中信息技術(shù)教師要及時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，緊緊跟隨新課改的步伐，采取更加高效的教學(xué)方式開(kāi)展教學(xué)。VR技術(shù)的應(yīng)用有力推動(dòng)了高中信息技術(shù)教學(xué)改革，突破了傳統(tǒng)信息技術(shù)教學(xué)模式的局限，有助于提高高中信息技術(shù)教學(xué)的實(shí)效性。

一、利用VR技術(shù)進(jìn)行課程教學(xué)

高中信息技術(shù)課程教學(xué)的實(shí)踐性很強(qiáng)，要想讓學(xué)生真正理解課本知識(shí)，靈活運(yùn)用課本知識(shí)，需要教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行大量的實(shí)踐操作練習(xí)。而在實(shí)踐練習(xí)過(guò)程中，很多學(xué)生由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致操作難以開(kāi)展，這時(shí)教師如果可以合理運(yùn)用VR技術(shù)，就可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。

例如，在教學(xué)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與組裝方面的課程時(shí)，教師需要讓學(xué)生詳細(xì)了解計(jì)算機(jī)的構(gòu)成、組裝方式，以及按照什么順序組裝。雖然課本上對(duì)此已經(jīng)給出了具體的講解，但是只靠圖文學(xué)生還是很難全面深入地掌握計(jì)算機(jī)各個(gè)構(gòu)成部件之間的關(guān)系和組裝順序，他們只能自己胡亂琢磨，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)理解偏差。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師往往會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生來(lái)到計(jì)算機(jī)教室，為他們演示計(jì)算機(jī)的拆解，講解計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)部件。這樣的教學(xué)方式可以直觀地呈現(xiàn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，學(xué)生容易掌握，但在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中教師很難兼顧到每一個(gè)學(xué)生，學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和組裝的理解難免會(huì)出現(xiàn)偏差，不是每一個(gè)學(xué)生都可以接受這種教學(xué)模式。這時(shí)，教師需要合理運(yùn)用VR技術(shù)更加全面直觀地呈現(xiàn)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。學(xué)生可以在虛擬仿真的環(huán)境中動(dòng)手組裝計(jì)算機(jī)，在模擬拆裝的過(guò)程中深入了解計(jì)算機(jī)各個(gè)結(jié)構(gòu)部件的位置、組裝順序、形狀等。

又如，在教學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師應(yīng)該考慮到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法抽象性很強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式很難直觀地演示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，導(dǎo)致學(xué)生理解起來(lái)難度很大。這時(shí)教師可以合理運(yùn)用VR技術(shù)直觀地呈現(xiàn)算法過(guò)程。如，很多學(xué)生不理解遞歸算法，該算法依賴(lài)堆棧進(jìn)行計(jì)算，但是只靠圖文學(xué)生很難真正了解計(jì)算機(jī)堆棧的過(guò)程，從而影響到學(xué)生對(duì)遞歸算法的理解和掌握。合理運(yùn)用VR技術(shù)就可以直觀地呈現(xiàn)計(jì)算機(jī)堆棧的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。這樣一來(lái)，學(xué)生就可以更好地理解和掌握遞歸算法。除此以外，高中信息技術(shù)教師還可以利用VR技術(shù)解析樹(shù)和圖的遍歷。樹(shù)和圖的遍歷也是抽象性非常強(qiáng)的算法，是高中信息技術(shù)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)之一。很多學(xué)生不能準(zhǔn)確地寫(xiě)出遍歷順序，在理解方面也存在一定偏差。教師合理利用VR技術(shù)可以將遍歷順序直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生真正理解遍歷順序的建立過(guò)程，這樣既有助于學(xué)生掌握算法，也方便教師的教學(xué)，同時(shí)在交互性、沉浸感很強(qiáng)的VR情境中，學(xué)生可以更加高效地開(kāi)展學(xué)習(xí)。

二、利用VR技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在高中信息技術(shù)教學(xué)中，利用VR技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以模擬真實(shí)的機(jī)房環(huán)境、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。虛擬計(jì)算機(jī)房既可以模擬一個(gè)真實(shí)的機(jī)房環(huán)境，也可以結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容還原出特定的機(jī)房。這樣一來(lái)不但能夠大大節(jié)省教學(xué)時(shí)間和教學(xué)資源，也方便學(xué)生隨時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

以數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，教師可以借助VR技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬仿真的電子元器件，組織學(xué)生開(kāi)展電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生設(shè)計(jì)錯(cuò)誤可以馬上重新實(shí)驗(yàn)，不會(huì)像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)那樣浪費(fèi)教學(xué)資源，同時(shí)能有效避免電子元器件實(shí)體存在故障造成的實(shí)驗(yàn)失敗。合理利用VR技術(shù)構(gòu)建的虛擬計(jì)算機(jī)和真實(shí)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)是完全相同的，虛擬的計(jì)算機(jī)也具有電源、機(jī)箱、CPU、主板、儲(chǔ)存器等組件，它們也可以使用各種操作系統(tǒng)，如Windows、Linux、DOS等。因此，在組織學(xué)生開(kāi)展電腦操作系統(tǒng)安裝調(diào)試的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以利用VR技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)，用于代替真機(jī)操作。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要用真實(shí)的計(jì)算機(jī)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的操作必然會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成一些影響，很可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，這時(shí)必須花費(fèi)較多時(shí)間重裝系統(tǒng)才能繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。而基于VR技術(shù)構(gòu)建的虛擬計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以在極短時(shí)間內(nèi)一鍵還原。

又如，在組織學(xué)生開(kāi)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，考慮到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抽象性很強(qiáng)，很多學(xué)生難以正確構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)教師可以運(yùn)用VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)逼真的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓學(xué)生在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中嘗試設(shè)計(jì)和構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，即便設(shè)計(jì)錯(cuò)誤也可以很方便地重新再來(lái)。

可見(jiàn)，合理運(yùn)用VR技術(shù)搭建的虛擬計(jì)算機(jī)房和實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以讓學(xué)生更加直觀地認(rèn)知知識(shí)，方便針對(duì)難以拆卸或不能拆卸的計(jì)算機(jī)電子元器件開(kāi)展各種實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深入剖析計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，掌握計(jì)算機(jī)原理。而且從成本角度來(lái)看，合理利用VR技術(shù)進(jìn)行高中信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效節(jié)約成本，省去設(shè)備維護(hù)費(fèi)用;從安全角度考慮，合理利用VR技術(shù)可以有效避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)各種安全問(wèn)題。當(dāng)然，高中信息技術(shù)教師必須認(rèn)識(shí)到不能完全依賴(lài)VR技術(shù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，應(yīng)該做到“虛實(shí)結(jié)合”，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理安排實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，確定哪些環(huán)節(jié)用VR技術(shù)，哪些環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)踐操作，這樣既可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，又有助于學(xué)生深入理解知識(shí)，提高動(dòng)手能力。

三、利用VR技術(shù)制作教學(xué)課件

虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（Virtual Reality Modeling Language，VRML）是一種用于描述虛擬情境的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，VRML具有良好的交互性，能夠創(chuàng)設(shè)三維模型、虛擬場(chǎng)景，同時(shí)具備C、C++、Java等語(yǔ)言以及數(shù)據(jù)庫(kù)接口，利用其編程功能可以更高效地制作和控制圖形、動(dòng)畫(huà)。因此，在開(kāi)展高中信息技術(shù)教學(xué)的過(guò)程中，教師可以合理運(yùn)用VRML制作教學(xué)課件，在課件中有機(jī)結(jié)合圖文、動(dòng)畫(huà)等，并發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合構(gòu)建出全新網(wǎng)絡(luò)界面，呈現(xiàn)出逼真的虛擬場(chǎng)景。運(yùn)用VRML制作的教學(xué)課件具有生動(dòng)逼真的特點(diǎn)，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更加直觀地呈現(xiàn)知識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以有效利用該課件進(jìn)行教學(xué)，將教學(xué)中的各種元素有機(jī)結(jié)合，避免大量的文字描述，使學(xué)生在生動(dòng)逼真的場(chǎng)景中產(chǎn)生濃厚興趣。高中信息技術(shù)教師在利用VRML制作教學(xué)課件時(shí)應(yīng)該充分結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，以三維方式呈現(xiàn)圖文、動(dòng)畫(huà)，使教學(xué)課件“動(dòng)”起來(lái)，和學(xué)生互動(dòng)，學(xué)生在與課件互動(dòng)的過(guò)程中既有輸出也有反饋，這樣一來(lái)他們就可以更加高效地理解和掌握教學(xué)課件中的知識(shí)，同時(shí)提高學(xué)習(xí)的趣味性。

綜上所述，在未來(lái)的高中信息技術(shù)教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。在高中信息技術(shù)教學(xué)中合理運(yùn)用VR技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境，幫助學(xué)生更加高效地學(xué)習(xí)知識(shí)，充分激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也有助于提高教學(xué)課件的質(zhì)量，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

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（責(zé)任編輯 周侯辰）