VR技術(shù)在中小學(xué)課堂中的新應(yīng)用

李昀桓

【摘 要】VR技術(shù)發(fā)展迅猛，在中小學(xué)實(shí)際教學(xué)中也有所應(yīng)用。但基于VR技術(shù)本身的局限性，其在實(shí)際課堂中應(yīng)用并不廣泛。本文以文獻(xiàn)法就VR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀結(jié)合課堂中學(xué)生信息獲取途徑，對于VR技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)課堂的具體方式及發(fā)展前景做簡要分析。

【關(guān)鍵詞】VR技術(shù);教學(xué)方式;課堂;途徑

【中圖分類號】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2020）02、03-113-03

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，應(yīng)用于課堂的教學(xué)手段也日新月異。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality Technology）、全息投影技術(shù)的發(fā)展讓人們擺脫了平面圖像的束縛，最大限度地給人以最真實(shí)的感受。在基礎(chǔ)教育中，由于學(xué)生抽象思維能力薄弱的緣故，實(shí)際教學(xué)中最缺乏的就是具象教學(xué)，VR技術(shù)恰恰可以最大限度地彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。而如何把以VR技術(shù)為代表的新興技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)教育教學(xué)實(shí)踐中，必須考慮基礎(chǔ)教育的特點(diǎn)和VR技術(shù)自身的特點(diǎn)。本文從VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，分析VR技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，以期尋求應(yīng)用于基礎(chǔ)教育課堂實(shí)際教學(xué)的途徑。

VR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（以下稱VR技術(shù)）是一種建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的、可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬生活場景的仿真技術(shù)，它可以利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建出一個(gè)模擬環(huán)境，該環(huán)境具有三維動態(tài)視景，用戶可以進(jìn)行交互并發(fā)生相應(yīng)的實(shí)體行為從而沉浸其中。尤其近年來有研究者開發(fā)的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，更使用戶在體驗(yàn)VR系統(tǒng)時(shí)的沉浸感得到了極大的提升?？偟膩碇v，現(xiàn)階段VR技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

（1）更新速度快。VR技術(shù)從20世紀(jì)中葉開始發(fā)端，到如今VR集成設(shè)備具有高度沉浸的特點(diǎn)，其更新速度之快令人瞠目。自2015年以來，VR相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展成井噴的態(tài)勢，雖魚龍混雜，但不乏一些優(yōu)秀的VR技術(shù)成果。

（2）技術(shù)綜合性強(qiáng)。VR技術(shù)不僅關(guān)注對虛擬環(huán)境的構(gòu)建和VR設(shè)備沉浸性的探索，也注重人在具體虛擬環(huán)境中的交互性。關(guān)注人與環(huán)境的交互就需要比較綜合的技術(shù)，而這也是前文所提到的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所需要的技術(shù)基礎(chǔ)。例如，3D渲染技術(shù)、3D定位音頻技術(shù)以及人體感應(yīng)數(shù)字化技術(shù)等都是其將要融合的技術(shù)。

（3）領(lǐng)域覆蓋面廣。VR技術(shù)的發(fā)展帶來的不僅是社會生活的變化，更是一種全新的理念，影響我們生活的方方面面。如今，VR技術(shù)在教育領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域以及新聞業(yè)的發(fā)展尤為突出，而在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也十分普遍。

VR技術(shù)應(yīng)用理論基礎(chǔ)

1.具身認(rèn)知理論的發(fā)展

VR技術(shù)的發(fā)展和具身認(rèn)知理論的發(fā)展是息息相關(guān)的。具身認(rèn)知理論認(rèn)為，身體在人們一般認(rèn)知活動過程中起主導(dǎo)作用，認(rèn)知過程的方式是被身體的感覺器官所決定，而認(rèn)知所產(chǎn)生的內(nèi)容也是身體的感覺器官所提供的，這就給VR技術(shù)應(yīng)用于教育的發(fā)展路徑提供了強(qiáng)有力的理論支持，也給VR技術(shù)進(jìn)入基礎(chǔ)教育課堂提供了依據(jù)。

2.學(xué)生獲取信息的三種方式

筆者認(rèn)為，學(xué)生在課堂上獲取信息的方式主要有以下三種。其一，以認(rèn)知環(huán)境為主體的學(xué)生被動接收信息。在這種環(huán)境下，學(xué)生表現(xiàn)為被動地接受，而認(rèn)知環(huán)境（通常為教師、板書、PPT等）向?qū)W生主動傳遞信息。具體表現(xiàn)為，學(xué)生主要用視覺、聽覺去獲取信息，大腦對于外界信息僅僅表現(xiàn)為單純的接收。其二，以學(xué)生為主體的學(xué)生互動接收信息。此時(shí)，學(xué)生與外界認(rèn)知環(huán)境（教師、多媒體軟件、教具等）發(fā)生互動，在互動的過程中讓學(xué)生獲取信息，對自己的行為有所反饋，從而構(gòu)建自己的知識地圖。其三，以學(xué)生為主體的學(xué)生主動獲取信息。在這種情況下，學(xué)生主要表現(xiàn)出思考行為。此時(shí)，學(xué)生與外界認(rèn)知環(huán)境發(fā)生少量甚至不發(fā)生互動行為，主要利用自己已有的知識結(jié)構(gòu)并結(jié)合新獲得的信息進(jìn)行推理、演繹等行為，從而獲得不同于已有知識結(jié)構(gòu)的信息。

需要注意的是，這三種獲取信息的方式在大多數(shù)情況下并不是獨(dú)立存在、相互割裂的，而是相互交融、相輔相成的。

3.適用于VR的方式

根據(jù)對于學(xué)生在課堂上獲取信息的方式進(jìn)行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，VR技術(shù)在以學(xué)生為主體的學(xué)生互動接收信息方式中有著極大的優(yōu)勢，尤其對于現(xiàn)在實(shí)際課堂中不容易達(dá)成的教學(xué)目標(biāo)有著非常好的促進(jìn)效果。以語文課堂為例，在小學(xué)四年級《長城》一課的教學(xué)中，若通過使用VR技術(shù)讓學(xué)生切身實(shí)地地站在烽火臺上，望著連綿不絕的塞外大漠，定會對長城有更深刻的理解。

VR技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)課堂的途徑

1.場景化案例教學(xué)

在VR技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，場景化案例教學(xué)是非常重要的一個(gè)應(yīng)用途徑。通過VR技術(shù)把學(xué)生置于具有沉浸感的場景中，并創(chuàng)建與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的故事情節(jié)，把學(xué)生帶入到教學(xué)內(nèi)容中來。例如，在小學(xué)數(shù)學(xué)追及問題中，可讓學(xué)生在虛擬場景中開著車進(jìn)行追及，通過設(shè)定各自的時(shí)速，從而理解絕對速度、相對速度等相關(guān)概念。

2.具化教學(xué)應(yīng)用

在對于某些傳統(tǒng)的化學(xué)、物理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)因其危險(xiǎn)性一直讓教師頭疼不已，而教學(xué)實(shí)驗(yàn)事故也屢屢發(fā)生。所以，許多教師采用PPT講解或Flash軟件演示讓學(xué)生進(jìn)行操作，然而在電腦屏幕上所看到的和真實(shí)發(fā)生的情況相去甚遠(yuǎn)，學(xué)生并不能很好地理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＠?，在化學(xué)中學(xué)習(xí)硫化氫的物理性質(zhì)時(shí)，電腦模擬實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生體會其真實(shí)的氣味，通過老師的講解學(xué)生也摸不著頭腦，若在未來的虛擬情景下，可以模仿出硫化氫的氣味讓學(xué)生真實(shí)體會硫化氫的味道又不會損傷學(xué)生的身體。

3.探索性學(xué)習(xí)

為了培養(yǎng)學(xué)生的探索性學(xué)習(xí)能力，通過自己的研究、探索從而獲得相應(yīng)的教學(xué)知識、完成相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，在應(yīng)用VR技術(shù)時(shí)，可設(shè)定一個(gè)故事主線，并可設(shè)計(jì)幾個(gè)具有情節(jié)性的故事支線，從而讓學(xué)生在情景中探索。通過提示或者虛擬場景外的適當(dāng)提示，讓學(xué)生完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教師的預(yù)期安排。

4.創(chuàng)造性學(xué)習(xí)

在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力方面，VR技術(shù)仍具有十分顯著的作用。在某些創(chuàng)作類課程或者需要發(fā)散學(xué)生想象力的課程時(shí)，使學(xué)生身臨其境能得到意想不到的效果。例如，在創(chuàng)作某些以歷史題材為背景的作品時(shí)，教師可創(chuàng)建相應(yīng)的歷史情境，讓學(xué)生感受其中、參與其中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

VR技術(shù)應(yīng)用于課堂的困境

（1）研發(fā)成本高。這是擺在當(dāng)今VR技術(shù)應(yīng)用于課堂前一個(gè)較為重要的問題。軟硬件的購買以及軟件后期的開發(fā)、維護(hù)費(fèi)用，仍是一筆不小的開支。不過，相信隨著VR技術(shù)的普及，其設(shè)備價(jià)格和軟件開發(fā)成本也會有所回落。

（2）開發(fā)難度大。VR技術(shù)的開發(fā)難度相較于Android或iOS軟件而言相對較低，不過對于教師而言，仍有不小的難度。如果教師要在課程上使用VR技術(shù)，除購買現(xiàn)有應(yīng)用軟件外，如何平衡教師在正常備課和研發(fā)VR課件之間的時(shí)間關(guān)系仍是個(gè)不小的問題。

（3）教師學(xué)習(xí)成本高。對于除計(jì)算機(jī)教師以外的其他教師而言，計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)是一門非常陌生的課程。若要對自己所教授的課程進(jìn)行針對性開發(fā)VR課件，必然要投入大量的時(shí)間、精力抑或是金錢去學(xué)習(xí)，無論對于教師個(gè)人而言還是對于學(xué)校而言，這都是不得不去考量的成本投入。

（4）缺乏相應(yīng)教育理論支撐。雖然VR技術(shù)的發(fā)展跟具身認(rèn)知理論的發(fā)展密切相關(guān)，但是在教育領(lǐng)域卻沒有相應(yīng)的教育理論去支持其發(fā)展。在具體的實(shí)踐教學(xué)中，一線教師也必須摸著石頭過河，希冀有學(xué)者可以在VR技術(shù)相關(guān)的教育領(lǐng)域方面有所突破。

VR技術(shù)應(yīng)用于課堂是大勢所趨，我們需要注意的是，VR技術(shù)所代表的并不僅僅是教學(xué)手段、教具的改變，它所帶來的更是一種教學(xué)思維模式的改變。VR技術(shù)讓我們認(rèn)識到在課堂中教師所面對的是一個(gè)個(gè)具有敏銳感知力的個(gè)體，教師的每一個(gè)細(xì)微動作都將給予學(xué)生意義，而教師所能做的就是盡最大的可能去還原課堂。無論是情景化教學(xué)還是學(xué)生合作學(xué)習(xí)，VR技術(shù)所能做的就是幫助教師盡可能還原課堂，給予課堂一種新的活力。