VR讓小學(xué)科學(xué)課更精彩

劉董莉 曹秀紅

摘要：VR技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，可以將抽象的科學(xué)概念通過形象立體模型展現(xiàn)，讓學(xué)生更深入地理解，提高科學(xué)教學(xué)實效。本文主要探究如何將VR技術(shù)與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相融合，讓小學(xué)科學(xué)課堂更加生動、精彩，包括搜集和引入虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源、運用虛擬現(xiàn)實開展實驗教學(xué)以及拓展科學(xué)知識。教師可以根據(jù)當前的具體科學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標和小學(xué)生的認知能力，合理地選擇和運用相應(yīng)的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實;小學(xué)科學(xué);策略

現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)與教育教學(xué)進行了深度融合，在智能硬件設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的支持下，不僅催生出了微視頻和微課、在校教育和網(wǎng)絡(luò)教育等現(xiàn)代化教學(xué)方式，還形成了以VR虛擬現(xiàn)實為代表的更加智能、有趣、生動的現(xiàn)代化教學(xué)方式。VR技術(shù)以其非常好的沉浸感、交互性與智能操作系統(tǒng)，已經(jīng)在福州、青島、合肥等城市開展了VR科技進校園的活動，使知識內(nèi)容更加立體、真實、生動，學(xué)生可以獲得和傳統(tǒng)多媒體、平面視頻不一樣的感受，幫助學(xué)生在真切的感受中理解知識內(nèi)容。VR與小學(xué)科學(xué)具有非常緊密的聯(lián)系，能夠幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)科學(xué)知識、提高科學(xué)知識的學(xué)習(xí)效果。

一、搜集引入虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實教學(xué)，教師首先應(yīng)該搜集引入虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源，包括硬件資源和軟件資源：硬件資源主要包括所有支持VR的硬件設(shè)備，比如VR頭顯、3D桌面、鍵鼠等外接設(shè)備等，這些需要學(xué)校提供;軟件資源包括各類與小學(xué)科學(xué)教學(xué)相關(guān)的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)、教學(xué)軟件和3D影像。教師可以在學(xué)校的支持下，搜集和應(yīng)用相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源。

例如，在小學(xué)科學(xué)（五四制青島出版社）三年級“有趣的浮沉現(xiàn)象”的課程教學(xué)中，主要的教學(xué)目標包括以下幾個方面：一是認識生活和生產(chǎn)實踐中的各類浮沉現(xiàn)象，并根據(jù)觀察提出假設(shè)和猜想;二是利用簡單的器材進行實驗，在觀察和數(shù)據(jù)整理中探究物體浮沉原因，理解水與浮沉的相關(guān)聯(lián)系;三是利用浮沉知識解決實際生活中的問題。

針對以上教學(xué)目標，教師可以借助學(xué)校提供的虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)搜集和引入虛擬現(xiàn)實教學(xué)資源，主要包括以下幾個方面：一是與浮沉相關(guān)的3D影像資源，幫助學(xué)生利用VR設(shè)備和系統(tǒng)更好地認識浮沉現(xiàn)象，比如“曹沖稱象”的動畫模擬，與輪船航行、浮橋、救生圈、魚鰾以及在死海游泳的相關(guān)情境;二是與浮沉相關(guān)的模擬體驗系統(tǒng)，讓學(xué)生通過VR設(shè)備真實體驗浮沉現(xiàn)象;三是與浮沉相關(guān)的實驗?zāi)M資源，讓學(xué)生通過VR觀察、體驗浮沉實驗，為實際實驗操作打基礎(chǔ);四是與浮沉相關(guān)的問題資源，教師可以將浮沉現(xiàn)象、浮沉原理、水對浮力的作用等問題輸入VR問答系統(tǒng)中，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)之后檢測。教師搜集、引入豐富的虛擬現(xiàn)實資源，能夠有效提升浮沉課程的教學(xué)效果。

二、運用虛擬現(xiàn)實開展實驗教學(xué)

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以為學(xué)生提供一個立體、生動的真實環(huán)境，吸引學(xué)生積極主動地參與學(xué)習(xí)與探究，更好地幫助學(xué)生自主、合作與探究學(xué)習(xí)科學(xué)知識，利用虛擬現(xiàn)實能夠極有效地降低實驗室的成本投入，讓學(xué)生獲得與真實科學(xué)實驗一樣的體會，得到同樣的教學(xué)效果。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中運用虛擬現(xiàn)實開展中實驗教學(xué)，一般可以應(yīng)用VR頭顯和3D桌面：VR頭顯的沉浸感和虛擬性比較強，但是無法完成比較細致的、需要細膩操作的內(nèi)容;3D桌面也需要借助3D眼鏡、利用計算機屏幕形成虛擬3D影像，雖然沉浸感不如VR頭顯，但是互動性較強，能夠完成一些細節(jié)操作。教師可以綜合利用這些設(shè)備開展實驗教學(xué)，從而提高實驗教學(xué)效果。

例如，在“土壤的種類”一課的實驗教學(xué)中，主要的實驗是“不同種類土壤滲水快慢實驗”，實驗形式是分組進行，主要實驗器材是各種土壤、漏斗和廣口瓶等，但是由于黃土、黑土、紅壤和褐土等土壤不容易獲取，所以傳統(tǒng)的實驗教學(xué)很難達到想要的效果。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用能夠解決這些問題，教師可以將有關(guān)該實驗的3D模擬影像資源輸入虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，指導(dǎo)學(xué)生利用VR頭顯和3D桌面完成土壤的滲水性實驗，讓學(xué)生更加真切地感知不同土壤的滲水快慢。

在“觀察螞蟻”“研究魚、青蛙、蟾蜍、烏龜?shù)葎游锾攸c”的實驗中，由于這些實驗需要用到很多動物的標本，比如爬行類動物浸制標本、蛙發(fā)育順序標本等，由于這些標本較難獲取，所以傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中很難開展;運用虛擬現(xiàn)實能夠有效開展該實驗教學(xué)，教師可以利用3D模擬影像系統(tǒng)幫助學(xué)生觀察、認識和總結(jié)相關(guān)內(nèi)容，提高實驗教學(xué)效果。在一些較為危險的科學(xué)實驗中，同樣科學(xué)利用虛擬現(xiàn)實展開教學(xué)，比如“水的沸騰實驗”中，運用VR模擬影像可以模擬水的沸騰過程，指導(dǎo)學(xué)生利用3D桌面完成相關(guān)操作，有效避免了危險。

三、運用虛擬現(xiàn)實拓展科學(xué)知識

VR虛擬現(xiàn)實在小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用有多種方式，比如3D動感影院、科學(xué)知識問答系統(tǒng)、AR學(xué)習(xí)互動、VR科學(xué)實驗操作、VR科學(xué)知識搶答競賽系統(tǒng)等，教師可以根據(jù)科學(xué)課程的實際教學(xué)內(nèi)容，運用虛擬現(xiàn)實拓展科學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生更好地認知自然現(xiàn)象、學(xué)習(xí)科學(xué)實驗操作、提高科學(xué)探究能力等。

例如，在“我們的營養(yǎng)”的課程教學(xué)中，主要是讓學(xué)生認識糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、水、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)以及它們對我們身體的重要作用和獲取方式;教師可以結(jié)合這些內(nèi)容運用虛擬現(xiàn)實展開教學(xué)，利用3D動感影院等展示與之相關(guān)的拓展知識，比如各種營養(yǎng)物質(zhì)的消化過程、不同食物的營養(yǎng)元素成分等。

四、結(jié)語

總之，VR作為一種新技術(shù)，將開創(chuàng)全新的小學(xué)科學(xué)教與學(xué)的模式，構(gòu)建真實的環(huán)境，為學(xué)生帶來場景式體驗和便捷的場景互動，有效提升了小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)效益。

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（責(zé)編張欣）