虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智慧課堂中的應(yīng)用

周海山 韋穎

摘要：教師在智能教室中開(kāi)展教育教學(xué)活動(dòng)，有利于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)和互動(dòng)式合作學(xué)習(xí)。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)拓寬了人們的視野，打破了傳統(tǒng)條件的局限。越來(lái)越多的不可觀察的事物已經(jīng)被清楚地觀察和研究了。教師可以利用自己的優(yōu)勢(shì)構(gòu)建虛擬的教學(xué)環(huán)境和虛擬實(shí)驗(yàn)室，從而使學(xué)生可以從自己的感官上接觸書(shū)本知識(shí)，從而極大地提高了他們對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。新技術(shù)的應(yīng)用是教育和教學(xué)方法的支持。在智能教室中，考慮到智能教室和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，可以更好地完成教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);智慧課堂;應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和特征虛擬現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱VR）是指使用計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備來(lái)構(gòu)建三維動(dòng)畫(huà)，從而為人們提供身臨其境的仿真環(huán)境。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即使氣味，聽(tīng)覺(jué)，觸覺(jué)等感覺(jué)不同，人們也可以與虛擬世界中的事物進(jìn)行交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是許多學(xué)科的高度交叉集成的技術(shù)。有了它，人們可以改變現(xiàn)有的空間感。它具有三個(gè)最突出的特征，即沉浸感，互動(dòng)性和想象力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備開(kāi)展教育教學(xué)活動(dòng)，教師可以對(duì)模糊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行可視化，可視化和可視化，減少了編寫(xiě)和教學(xué)的難度;學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，您可以身臨其境地感受事物的變化，極大地增強(qiáng)感知抽象事物和不可見(jiàn)事物的能力，減少學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)效率，增加興趣，同時(shí)有利于發(fā)散思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，實(shí)驗(yàn)是在虛擬環(huán)境中進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境，設(shè)備，物品和數(shù)據(jù)的收集，處理均在計(jì)算機(jī)的處理下完成。該實(shí)驗(yàn)可以重復(fù)很多次，而不受實(shí)驗(yàn)的影響。實(shí)驗(yàn)前，教師不再需要預(yù)先準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備和物品。對(duì)于破壞性實(shí)驗(yàn)，如中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電路短路，小燈泡燒壞等，不僅可以達(dá)到相同的實(shí)驗(yàn)效果，而且無(wú)需考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備浪費(fèi)的問(wèn)題。同時(shí)，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行一些會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)或參與有毒物質(zhì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，除了具有相同的實(shí)驗(yàn)效果外，還可以避免操作不當(dāng)帶來(lái)的不利后果。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以聲音，圖像，文字，動(dòng)畫(huà)和視頻的形式傳授知識(shí)。在小學(xué)階段，學(xué)生的抽象思維能力相對(duì)較弱，理解某些知識(shí)的能力較弱，例如小學(xué)科學(xué)課中的太陽(yáng)系。在中學(xué)教育階段，學(xué)習(xí)一些重要的知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生具有較強(qiáng)的抽象思維和理解能力，例如物理學(xué)科中的天體運(yùn)動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)元素最外層的電子變化過(guò)程以及生物學(xué)基因片段的結(jié)構(gòu)，數(shù)學(xué)中的實(shí)體幾何等，教師需要花費(fèi)大量的思想來(lái)繼續(xù)反復(fù)教授這些知識(shí)點(diǎn)，但學(xué)生可能仍不理解。然后，借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，可以構(gòu)建一個(gè)模擬現(xiàn)實(shí)世界的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)解決各種問(wèn)題。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以為學(xué)生提供非常好的真實(shí)體驗(yàn)，使學(xué)生可以感知書(shū)中的內(nèi)容。教師使用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行教育和教學(xué)活動(dòng)，這是一個(gè)娛樂(lè)過(guò)程，不僅使學(xué)生可以觸摸書(shū)本的內(nèi)容，而且可以進(jìn)行互動(dòng)。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè)在一定程度上改變了教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備構(gòu)建的三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，教師可以輕松地進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，并直觀，直觀地在學(xué)生面前展示難點(diǎn)和難以理解的知識(shí)點(diǎn)，從而使學(xué)生能夠掌握其中的難點(diǎn)。短時(shí)間。例如，小學(xué)科學(xué)學(xué)科中有關(guān)太陽(yáng)系的知識(shí)可以使學(xué)生戴上頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，穿越太空。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將學(xué)生從現(xiàn)實(shí)世界帶入廣闊的空間，使他們能夠在近距離和多個(gè)角度觀察行星的軌跡，表面形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，這有助于運(yùn)用想象力。此外，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境還允許學(xué)生與虛擬化的外國(guó)學(xué)生進(jìn)行口頭交流，或進(jìn)行其他語(yǔ)言的教學(xué)活動(dòng)。

近年來(lái)，教師在智能教室中的教學(xué)活動(dòng)已逐漸趨于規(guī)范。老師在智能教室中使用移動(dòng)教學(xué)終端和智能教室教學(xué)云平臺(tái)，通過(guò)教室互動(dòng)（例如“拍攝，搜索和評(píng)論”）快速有效地實(shí)施教室。交流，小組協(xié)作，信息共享，實(shí)時(shí)反饋，數(shù)據(jù)分析。在智能教室中引入虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。讓我們以小學(xué)科學(xué)課程“鮮花，水果和種子”為例，討論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能教室中的具體應(yīng)用。在課程指導(dǎo)階段，教師首先使用教學(xué)平板電腦通過(guò)教學(xué)云平臺(tái)向?qū)W生推送一個(gè)微型課程，描述花朵形成果實(shí)和種子的過(guò)程，讓學(xué)生了解花朵形成果實(shí)和種子的過(guò)程很長(zhǎng)。通過(guò)微型課程，引導(dǎo)學(xué)生思考花朵如何形成種子和果實(shí)，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考哪些結(jié)構(gòu)在花朵和果實(shí)形成過(guò)程中起重要作用。為了讓學(xué)生了解哪些結(jié)構(gòu)起著重要作用，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)解剖和觀察找到答案，并指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)花朵的結(jié)構(gòu)特征和每種結(jié)構(gòu)的作用。在觀察和實(shí)驗(yàn)階段，老師首先演示如何使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備對(duì)花朵進(jìn)行解剖和觀察，然后指導(dǎo)學(xué)生在小組合作中進(jìn)行解剖和觀察實(shí)驗(yàn)。每組配備新鮮的百合花和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)工具。此外，學(xué)生還可以使用三種虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。老師要求學(xué)生不僅要解剖百合花，還要通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行解剖觀察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師將相應(yīng)的視頻資源和網(wǎng)站資源推送給學(xué)生，并指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，根據(jù)這些資源找出觀察到的花朵的各種結(jié)構(gòu)的特征和功能，并將照片上傳到教學(xué)云平臺(tái)，供學(xué)生相互評(píng)價(jià)，留言等，以實(shí)現(xiàn)信息共享。最后，老師將測(cè)試題推送給學(xué)生，以測(cè)試學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。學(xué)生提交答案后，老師將根據(jù)數(shù)位板的統(tǒng)計(jì)結(jié)果了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。如果學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握不好，老師會(huì)向其推銷相應(yīng)的微課，問(wèn)題庫(kù)和其他學(xué)習(xí)材料，以便他進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。

在智能教室中，教師可以使用教學(xué)云平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析功能實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確地掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，方便個(gè)別學(xué)生根據(jù)自己的能力進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生為小組討論的結(jié)果拍照，并將其上傳到教學(xué)云平臺(tái)。該過(guò)程是課堂交流，小組協(xié)作和信息共享。同時(shí)，使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和動(dòng)手能力，有利于學(xué)生更好地掌握課堂內(nèi)容。新技術(shù)是對(duì)多種學(xué)習(xí)方法的支持。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教室提供支持，該教室需要與特定學(xué)科和教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合。目前，數(shù)學(xué)，化學(xué)，物理，生物學(xué)，地理，科學(xué)和英語(yǔ)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)并取得較好教學(xué)效果的學(xué)科。通過(guò)構(gòu)建虛擬的教學(xué)環(huán)境，教師可以直接和三維地向?qū)W生展示難以理解，抽象，不可見(jiàn)和無(wú)形的知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生還可以通過(guò)他們的感官與他們互動(dòng)。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立不僅避免了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的浪費(fèi)，而且消除了由于實(shí)驗(yàn)程序不當(dāng)造成學(xué)生危險(xiǎn)的可能性。盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育和教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有巨大的潛力和應(yīng)用前景，但是仍然存在諸如技術(shù)瓶頸和教學(xué)資源不足的問(wèn)題。這些問(wèn)題需要迅速解決，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)不斷深化，以提高教學(xué)質(zhì)量。

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2020年度廣西高校中青年項(xiàng)目《基于MR技術(shù)的智慧教室的研究》（2020KY44015），2019年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《人工智能主導(dǎo)下高職資源庫(kù)建設(shè)模式創(chuàng)新研究與實(shí)踐》（GXGZJG2019B157）。

周海山（1983-至今），男，漢族，廣西柳州人，本科，高級(jí)工程師，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，郵編545616，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。韋穎 （1988-至今），女，壯族，廣西柳州人，本科，二級(jí)教師，柳州市特殊教育學(xué)校，郵編545007，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。