VR技術(shù)在中小學(xué)綜合實(shí)踐活動課程中的應(yīng)用探究

王林源

VR技術(shù)在教學(xué)活動中是不斷進(jìn)步的，教學(xué)活動逐步添加的多媒體教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂和線上教學(xué)等，都為VR交互系統(tǒng)在教學(xué)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，綜合實(shí)踐活動課程作為一門綜合學(xué)科，探索VR交互系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用是非常便利的。VR技術(shù)也增加的實(shí)踐課程的生活性和互動性，同時(shí)可以進(jìn)一步拓寬實(shí)踐課程的邊界。

關(guān)鍵詞：VR交互系統(tǒng) 綜合實(shí)踐活動課程 模擬場景

分類號：G603

通過VR（Virtual Reality 虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)建立3D交互場景，可以讓使用者產(chǎn)生身臨其境的虛擬場景體驗(yàn)，可以更加真切的獲得在虛擬場景中看到、感受到的事物，類似于實(shí)踐經(jīng)歷?！?】關(guān)于 VR 技術(shù)的應(yīng)用，目前使用在教學(xué)環(huán)境中還是較少，主要集中在醫(yī)學(xué)方面，進(jìn)行人體學(xué)3D建模應(yīng)用比較廣泛，除此之外較多使用在低學(xué)齡段教學(xué)場景，以寓教于樂和培養(yǎng)興趣為導(dǎo)向，應(yīng)用于幼兒教育方面。對于綜合實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域，引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，并將其發(fā)展成輔助教學(xué)工具，不僅可以針對跨學(xué)科、跨領(lǐng)域研發(fā)相應(yīng)的課程，打造情景式與交互式的教學(xué)新模式，而且有利于緩解實(shí)踐活動中硬件資源的缺乏問題。由此，拓展活動新模式的同時(shí)，提高中小學(xué)生解決實(shí)際生活問題的能力，將學(xué)科知識應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)場景中。

1. VR 交互系統(tǒng)

VR交互系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)創(chuàng)造的虛擬具有真實(shí)觸覺、聽覺、視覺的三維空間環(huán)境，對3D模型進(jìn)行實(shí)時(shí)交互和驅(qū)動，不僅可以將人的主觀活動投射到模擬場景中，讓使用人員有身臨其境之感，還可以在這一虛擬三維空間中無限制、及時(shí)地對其中各項(xiàng)事務(wù)進(jìn)行觀察和探究。【2】

2.VR交互系統(tǒng)的特點(diǎn)

VR交互系統(tǒng)具有沉浸性、感知性、交互性等特點(diǎn)。通過VR技術(shù)提供的視聽、動感等表現(xiàn)形式讓人愿意在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)人機(jī)互動的過程，并將其視為真實(shí)環(huán)境。在新一代的VR交互系統(tǒng)中通常具有觸覺、視覺、聽覺等與五感相關(guān)的設(shè)備與傳感裝置【3】，為使用著提升感知虛擬環(huán)境的真實(shí)感。VR環(huán)境的交互性是雙向甚至多向的，不僅體現(xiàn)在人機(jī)之間的交互活動，現(xiàn)在已經(jīng)支持人—人—機(jī)等多向交互，多人操作使虛擬環(huán)境感知到人的操作，作出相應(yīng)的反饋機(jī)制。

3.VR 技術(shù)在綜合實(shí)踐活動課程中的優(yōu)勢

綜合實(shí)踐活動課程是一門經(jīng)歷多次改進(jìn)與豐富，教育部在2017年印發(fā)了《關(guān)于《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動課程指導(dǎo)綱要》（以下簡稱《綱要》），將綜合實(shí)踐課程明確為從學(xué)生的真實(shí)生活和發(fā)展需要出發(fā)，從生活情境中發(fā)現(xiàn)問題，轉(zhuǎn)化為活動主題，通過探究、服務(wù)、制作、體驗(yàn)等方式，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的跨學(xué)科實(shí)踐性課程【4】。

將VR交互系統(tǒng)應(yīng)用于綜合實(shí)踐活動中有以下優(yōu)勢和價(jià)值：

第一，增強(qiáng)實(shí)踐活動的生活性。實(shí)踐活動課程是一門跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合性實(shí)踐活動課程，學(xué)科知識的學(xué)習(xí)只占活動過程中的非常小的占比，更多的是對學(xué)生已有知識的整合和應(yīng)用，這種整合和應(yīng)用主要是為了解決實(shí)際生活中的問題。但由于活動場地所限，只能為學(xué)生提供“模擬”環(huán)境，VR交互系統(tǒng)可以大大提高“模擬”環(huán)境的真實(shí)感和互動性，增強(qiáng)實(shí)踐活動的生活性，讓綜合實(shí)踐活動發(fā)生在更真實(shí)的生活場景。

第二，豐富實(shí)踐活動的科技元素。根據(jù)《綱要》綜合實(shí)踐活動課程應(yīng)加大傳統(tǒng)文化、愛國主義教育和科技的比重，將VR交互系統(tǒng)融入綜合實(shí)踐活動過程中可以提高學(xué)生的科技信息素養(yǎng)，在模擬環(huán)境中靈活運(yùn)用多學(xué)科知識技能，鍛煉在新時(shí)代信息媒體生活中獲取信息與運(yùn)用知識的能力。

第三，拓展實(shí)踐活動的空間與時(shí)間。VR技術(shù)可以無限的擴(kuò)寬活動的空間與時(shí)間范圍，在學(xué)生學(xué)習(xí)天文知識的時(shí)候，VR交互系統(tǒng)可以直接給學(xué)生建模一個(gè)星系環(huán)境，并且讓學(xué)生自主選擇想要了解的行星，在了解古代文化知識的時(shí)候VR技術(shù)可以將時(shí)間塑造在過去的時(shí)空中。這種技術(shù)應(yīng)用在實(shí)踐活動中，將徹底放開活動場所的限制，無限次的使用不同的場景，并且這也是一個(gè)各學(xué)科可以相互使用的的建模資源庫。

4.VR交互系統(tǒng)在綜合實(shí)踐活動教學(xué)過程中的應(yīng)用探索

VR交互系統(tǒng)在綜合實(shí)踐活動教學(xué)中的應(yīng)用是經(jīng)過多次探索，并且也根據(jù)學(xué)校設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等原因在嘗試中最終選擇的改進(jìn)方向。

第一階段，簡單動畫互動。例如，模擬駕駛課程。通過簡單地設(shè)備，在顯示屏上模擬公路、山路等場所，并設(shè)計(jì)了酒后等場景，讓學(xué)生體驗(yàn)開車的注意事項(xiàng)和安全駕駛的重要性。這是初期嘗試。

第二階段，模擬場所單向互動。例如，地震小屋。在場館中構(gòu)建一個(gè)真實(shí)的生活場景，并且裝置模擬地震的儀器，最大化模擬出震動的場景，讓學(xué)生在架構(gòu)好的地震中進(jìn)行安全演習(xí)。這種模擬場所是機(jī)器對人的單向互動。

第三階段，增加感官裝備模擬場所單向互動。例如，自然災(zāi)害體驗(yàn)。這種是較為大型的模擬裝置，讓體驗(yàn)者感受到風(fēng)、雨等自然環(huán)境，可以讓學(xué)生多人同時(shí)進(jìn)行體驗(yàn)，但在該階段仍然未實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

第四階段，VR設(shè)備單人交互系統(tǒng)。例如，禁毒體驗(yàn)課程。該課程是最基礎(chǔ)的VR交互系統(tǒng)，學(xué)生需要戴上頭部裝置和手柄進(jìn)入模擬場景中，在模擬環(huán)境中做出選擇，不同的選擇會讓學(xué)生演繹不一樣的“人生”，讓學(xué)生在模擬生活中了解“毒品”的危害。這個(gè)階段是將VR交互系統(tǒng)真正運(yùn)用到了實(shí)踐活動中，但仍未實(shí)現(xiàn)多方互動。

目前，VR交互系統(tǒng)在綜合實(shí)踐活動課程中的應(yīng)用仍然在不斷探索過程中，由于VR建模在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的逐步成熟，VR模型逐漸的成熟多樣化，為綜合實(shí)踐活動課程未來在VR交互系統(tǒng)選擇方向也提供了無限的可能。

參考文獻(xiàn)：

【1】林勝青.基于VR的交互系統(tǒng)在高校實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].數(shù)字通信世界，2018（04）：207+243.

【2】韓奉林.基于 VR 技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在機(jī)械專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（10）：31-32.

【3】Grigore C·Burdea，[法]Philippe Coiffet著，魏迎梅譯.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

【4】中小學(xué)綜合實(shí)踐活動課程指導(dǎo)綱要，教材〔2017〕4號，教育部http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201710/t20171017_316616.html

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