VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)狀及策略

鄭碧娟

[摘? ?要]小學(xué)科學(xué)教育正越來越受到重視，但仍然存在師資匱乏和教具短缺等問題。將VR技術(shù)運用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)，可使傳統(tǒng)課堂更具沉浸感和體驗感，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及課堂教學(xué)質(zhì)量。通過轉(zhuǎn)變教師角色、讓學(xué)生參與和完善評價機制等策略，可優(yōu)化VR技術(shù)在科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，使其更好地服務(wù)于教學(xué)，促進學(xué)生科技創(chuàng)新思維的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)教學(xué);VR技術(shù);創(chuàng)新思維

科技創(chuàng)新對國家發(fā)展的重要性正在前所未有地凸顯出來。只有從娃娃抓起，培養(yǎng)新時代接班人的創(chuàng)新思維、科學(xué)素養(yǎng)，將科學(xué)家精神塑造成一種文化，才能為創(chuàng)新與創(chuàng)造提供源源不斷的動力。為此，學(xué)?？茖W(xué)教育要順應(yīng)時代的發(fā)展，改變傳統(tǒng)授課方法，創(chuàng)新課堂模式。新的課堂模式要讓課堂“活”起來、讓學(xué)生思維“活”起來，這對學(xué)?？萍驾o導(dǎo)員或科學(xué)教師而言，既是機遇，也是挑戰(zhàn)。

2018年，教育部將虛擬現(xiàn)實技術(shù)納入教育信息化的年度重點工作任務(wù)，并要求全國中小學(xué)必須深入推進信息技術(shù)與教育深度融合，將虛擬現(xiàn)實、人工智能以及大數(shù)據(jù)為主的新技術(shù)深入應(yīng)用到教育教學(xué)中[1]。虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，以下簡稱VR）技術(shù)作為一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，激發(fā)了教育工作者嶄新的教育思維。但每一項新技術(shù)進入教育領(lǐng)域，除了需要考慮技術(shù)本身以外，更要將其與學(xué)校實際、教學(xué)實際、以及使用者和受用者的實際情況相結(jié)合，從實際出發(fā)，促進技術(shù)與教育的融合。

一、我國小學(xué)科學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

小學(xué)科學(xué)是對學(xué)生進行科學(xué)啟蒙的一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科，對學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的形成具有舉足輕重的作用[2]。近年來，科學(xué)課程已經(jīng)成為我國中小學(xué)的重點學(xué)科。從2017年秋季起，小學(xué)科學(xué)課程起始年級調(diào)整為一年級，科學(xué)實踐課正式劃入一年級到六年級的教學(xué)范圍?？茖W(xué)教育的最大特征是“綜合”，然而我國科學(xué)教育最難的問題也是缺乏綜合性的教材與師資。

1.科學(xué)教師的缺乏

從一年級開始開設(shè)的科學(xué)課，成為了與語文、數(shù)學(xué)同等重要的基礎(chǔ)性課程，并新增了技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容，折射出國家對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重視。但無論是專職教師的數(shù)量、排課量還是考察方式，科學(xué)課都無法與其他基礎(chǔ)性課程相比。主要原因還在于應(yīng)試教育的影響仍然存在，評價指標大多仍以分數(shù)為主。就師資方面而言，目前各地的小學(xué)科學(xué)課程仍存在專業(yè)教師少、兼職教師多的尷尬局面，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重任幾乎就落到了小部分專職教師的肩上[3]。然而，學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)不會一蹴而就，需要專業(yè)的教師團隊對相關(guān)課程不斷打磨，不斷研發(fā)，同時團隊成員之間也需要互相促進，不斷自我提升。只有這樣，才能實現(xiàn)促進學(xué)生創(chuàng)新思維提升的目標。

2.科學(xué)教師的“懂”和“教”

師資的匱乏不僅體現(xiàn)在數(shù)量上，也體現(xiàn)在質(zhì)量上。科學(xué)是一門綜合探究性很強的學(xué)科，需要教師有較寬廣的知識面，即便是專職教師也需要經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)，對教材大綱有一定深度的了解。但大多數(shù)新任教師的“了解”只停留在對知識點的認識上，難以滿足學(xué)生拓展學(xué)習(xí)的需求。例如，在“宇宙天體”一課，筆者就喜憂參半。喜的是學(xué)生充滿了探究的興趣，宇宙中的“黑洞”、地球如何誕生、太陽會不會爆炸等問題層出不窮;憂的是自己無法給予學(xué)生更好的引導(dǎo)。又如，在一節(jié)關(guān)于食品安全的公開課上，面對專家點評時提出的概念問題，教師卻無法回答?？茖W(xué)教材圖文并茂，看似簡單，但如何真正讀“懂”并能講“活”這些內(nèi)容，對科學(xué)教師尤其新教師來講，并非易事。新科學(xué)大綱強調(diào)科學(xué)的探究性，注重學(xué)生的實踐探索能力，要激發(fā)學(xué)生的探究興趣、培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，因此，教師不僅要考慮更層次化的課程設(shè)計，還要注重提升自己的專業(yè)素養(yǎng)[4]。

3.“耗精力”的教具

實驗是科學(xué)課的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，學(xué)校統(tǒng)一配備的實驗器材往往不符合教學(xué)的實際需要。為了達到教學(xué)目標，教師就要親自改良、創(chuàng)新教具與學(xué)具，使科學(xué)實驗探究課變成演示實驗，極大地影響了上課效果[5]。如筆者在教學(xué)二年級“看月亮”一課時，為了讓學(xué)生更清楚地認識“日地月”三者之間的運行關(guān)系，從備課到授課，花費了大量精力改良日地月模型教具。課堂上看似活躍，但課后征集學(xué)生反饋發(fā)現(xiàn)，學(xué)生只記住了好玩的教具，并未激發(fā)創(chuàng)新思維。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實意義

VR是指利用計算機和其他設(shè)備構(gòu)建三維動畫，給人以身臨其境的模擬仿真環(huán)境[6]。它融合了多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等眾多技術(shù)，是引領(lǐng)全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革的重要力量。

VR課堂可為學(xué)生創(chuàng)造虛擬教室、虛擬教學(xué)以及虛擬實驗等場景，并提供逼真的虛擬教學(xué)情境、非線性的教學(xué)模式以及生動的三維立體教學(xué)資源。輕松且富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境更能激勵學(xué)生大膽提問，同時結(jié)合教師的引導(dǎo)，可促進學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。當(dāng)前，全國各地紛紛開展VR科技進校園活動，將學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化、立體化、體驗化，讓學(xué)生有不一樣的學(xué)習(xí)體驗。如北京中關(guān)村二小通過引入VR技術(shù)，利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備，帶領(lǐng)學(xué)生模擬“航天員”穿梭于“八大行星”，把學(xué)生從現(xiàn)實世界帶到浩瀚的太空，多角度地觀察行星的運行軌跡、地表形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等;南昌師范附屬實驗小學(xué)將VR技術(shù)運用于生物學(xué)科“心臟的認識”教學(xué)，全面呈現(xiàn)了心臟結(jié)構(gòu)，激發(fā)了學(xué)生自主探究的興趣;在青島朝城路小學(xué)的一節(jié)數(shù)學(xué)課上，VR技術(shù)讓二年級學(xué)生輕松學(xué)會了從多角度觀察物體，拓展了學(xué)生的空間想象力，并賦予了數(shù)學(xué)課堂以新的生機。

總之，VR技術(shù)能使傳統(tǒng)課堂更具沉浸感和體驗感，為授課者提供更開放的學(xué)習(xí)空間和視野，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，在教育領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

三、優(yōu)化VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的策略

對小學(xué)生來說，創(chuàng)新思維主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)活動中，這種表現(xiàn)比較碎片化、較為模糊[7]。VR技術(shù)能夠使教材中靜態(tài)的文字、圖片、人物變得非常生動，增強互動性，激發(fā)學(xué)生的想象力、學(xué)習(xí)興趣與熱情。但是在震撼于新技術(shù)的神奇與便利的同時，教育者首先要清醒地認識到，VR是對現(xiàn)有教育方式的一種補充，而不是取代，未來的虛擬現(xiàn)實教育也一定會包含傳統(tǒng)方法。對于新技術(shù)衍生出來的新設(shè)備，應(yīng)讓其更好地促進教學(xué)，而不是支配教學(xué)。

1.轉(zhuǎn)變教師角色

要真正運用好VR技術(shù)，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變角色，由課堂掌控者轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)導(dǎo)航者，成為專家型學(xué)習(xí)者，做到不急于評估，也不急于將其與原有的知識同化。教師對VR課程資源不應(yīng)照搬照用，而是要經(jīng)過對知識的理解，從學(xué)生的實際認知水平出發(fā)，設(shè)計有利于促進其思維發(fā)展的課程體驗[8]。正如安德魯·芬伯格說的：“教師們努力去感受技術(shù)，領(lǐng)會到如何激活技術(shù)，將他們的‘聲音在技術(shù)上表現(xiàn)出來”[9]。

2.學(xué)生參與VR課程開發(fā)設(shè)計

前期制作出的VR課件內(nèi)容質(zhì)量是決定一節(jié)VR課堂成功的關(guān)鍵因素，而VR技術(shù)應(yīng)用于教育的最大挑戰(zhàn)是缺少教學(xué)資源[10]。教師可以讓學(xué)生參與資源開發(fā)。每個學(xué)生都是天生的夢想家，擁有好奇心的小學(xué)生探索事物的強烈欲望使他們比成年人更具創(chuàng)造力。相比于傳統(tǒng)教學(xué)，VR不僅能夠極大地激發(fā)學(xué)生的興趣，還能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。因此，如果能夠嘗試讓學(xué)生參與課程設(shè)計，這一體驗不僅能讓教學(xué)內(nèi)容更加科學(xué)合理，提升邏輯連貫性，其中蘊含的科學(xué)知識也更容易被學(xué)生內(nèi)化，同時培養(yǎng)教師和學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如在筆者曾開展的一節(jié)VR課上，學(xué)生在VR體驗環(huán)節(jié)非常興奮，對自己的所見所想侃侃而談，他們新奇的講解帶給教師無限驚喜，他們對課程設(shè)計的建議使教師收獲了很多創(chuàng)意。

3.用5G+VR完善評價機制，實現(xiàn)體系化

近年來，很多學(xué)校逐漸加大了對VR技術(shù)的資金投入，但產(chǎn)出效益并不高。實體設(shè)備的投入大大增加了學(xué)校的運維成本，且關(guān)注點更多停留在硬件方面。隨著5G時代的到來，5G+VR將虛擬世界與現(xiàn)實世界進一步深度融合，使課堂更具個性化和互動性。通過5G云服務(wù)，實現(xiàn)云端教學(xué)資源的存儲、傳輸、計算，極大地減少了實體設(shè)備的投入。為了更好地將VR技術(shù)融入教學(xué)，學(xué)校應(yīng)積極參與國家智慧教育示范區(qū)、虛擬實驗教學(xué)實驗校等的申報，加大虛擬教學(xué)的引入。在利用5G平臺提高技術(shù)運營效率的同時，更要完善教學(xué)內(nèi)容，制定相應(yīng)的教學(xué)質(zhì)量評價機制并實現(xiàn)體系化。

善用技術(shù)的教師更具職業(yè)勝任力，且不會被科技取代。使用VR技術(shù)的目的是激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，以沉浸式的互動環(huán)境培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、勇于探索的良好行為習(xí)慣?！敖逃F(xiàn)代化的終極價值判斷是人的發(fā)展，是人的解放和主體性的躍升。[11]”科學(xué)教師要基于實踐，不斷探索并創(chuàng)新VR技術(shù)與傳統(tǒng)課堂的融合，促成學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)體驗;采取問題驅(qū)動、理念引領(lǐng)的發(fā)展思路，讓創(chuàng)新成為學(xué)生的一種思維習(xí)慣。

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（責(zé)任編輯? ?郭向和）