基于核心素養(yǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用

王松

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠借助計(jì)算機(jī)與人的交互手段來(lái)幫助人類(lèi)體驗(yàn)三維動(dòng)態(tài)視圖，并能夠有效的幫助人類(lèi)通過(guò)建模，仿真設(shè)計(jì)出來(lái)的場(chǎng)景與事物，從而促進(jìn)觀察者強(qiáng)化感受，深化理解。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于初中生物課堂中，幫助學(xué)生更細(xì)致的觀察生物知識(shí)與生物現(xiàn)象，更直觀的感受生物形態(tài)，進(jìn)而使生物課堂的效益大大提高。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 科學(xué)思維 科學(xué)探究

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、等多種技術(shù)的集合，是一門(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三位立體逼真圖像。感知是指理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括觸覺(jué)和嗅覺(jué)等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來(lái)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠借助計(jì)算機(jī)與人的交互手段來(lái)幫助人類(lèi)體驗(yàn)三維動(dòng)態(tài)視圖，并能夠有效的幫助人類(lèi)通過(guò)建模，仿真設(shè)計(jì)出來(lái)的場(chǎng)景與事物，從而促進(jìn)觀察者強(qiáng)化感受，深化理解。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于初中生物課堂中，幫助學(xué)生更細(xì)致的觀察生物知識(shí)與生物現(xiàn)象，更直觀的感受生物形態(tài)，進(jìn)而使生物課堂的效益大大提高。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解放學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

激發(fā)學(xué)生興趣是生物課堂教學(xué)的重要任務(wù)之一。生物教材中大量知識(shí)點(diǎn)比較抽象，如果教師單純講述，則很難激發(fā)學(xué)生的求知欲和自主探究的學(xué)習(xí)興趣。而借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將文字、圖片、錄像等直觀地展現(xiàn)出來(lái)，給學(xué)生提供具體可感的形象，特別是屏幕上出現(xiàn)的彩色畫(huà)面，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分運(yùn)用眼、耳、手等感官，全方位地接受不同形式的信息刺激，消除單純課本文字內(nèi)容的單調(diào)、枯燥的感覺(jué)，激發(fā)學(xué)生的興趣，進(jìn)一步把學(xué)生的審美體驗(yàn)推向高潮，從而使學(xué)生進(jìn)入自主學(xué)習(xí)、積極思維，合作探究知識(shí)的認(rèn)知活動(dòng)中。例如，在學(xué)《地球上生命的起源》時(shí)，課上播放霍爾丹和奧巴林提出的假說(shuō)中――原始地球上生命起源的模擬視頻。短短幾分鐘，把一個(gè)偉大的假說(shuō)形象生動(dòng)地展示給學(xué)生，使學(xué)生從視、聽(tīng)感觀上得到共鳴，引起學(xué)生注意。又如，在教到人體皮膚的保護(hù)作用時(shí)，使用了多媒體，把細(xì)菌用大刀要砍破皮膚入侵人體的行為用動(dòng)畫(huà)形象地展示出來(lái)，活躍課堂氣氛，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)助力生物教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力

生物是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，很多教學(xué)內(nèi)容都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力有重要影響。但實(shí)際生活中很多的實(shí)驗(yàn)受到設(shè)備、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)隱藏的危險(xiǎn)性等條件的制約而不能完成，很多的理論因缺乏實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)而顯得蒼白、空洞。信息化技術(shù)為生物實(shí)驗(yàn)提供了一項(xiàng)強(qiáng)大功能――虛擬現(xiàn)實(shí)。例如：利用三維動(dòng)畫(huà)模擬細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)過(guò)程等，從而使生物教學(xué)變抽象為具體，化繁為簡(jiǎn)學(xué)生易于接受、樂(lè)于接受。

3.借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)化學(xué)習(xí)方式，高效獲取知識(shí)

實(shí)驗(yàn)證明單靠聽(tīng)覺(jué)，可獲知識(shí)的60%，單靠視覺(jué)可獲知識(shí)的10%，而視聽(tīng)并用，可達(dá)到86.3%以上;就保持三天左右的記憶率來(lái)看，單用聽(tīng)覺(jué)是15%，單用視覺(jué)是40%，視聽(tīng)覺(jué)并用是75%。在生物教學(xué)中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠克服傳統(tǒng)媒體在時(shí)間和空間上的限制，化靜為動(dòng)，信息量大，圖像生動(dòng)，音響逼真，能輕易地把大量冗長(zhǎng)、枯燥的文字圖像化，使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、動(dòng)態(tài)化。例如：在探究《輸送血液的泵――心臟》一節(jié)中，運(yùn)用多媒體視頻錄像演示這一生理過(guò)程，通過(guò)慢放、特寫(xiě)等方法處理鏡頭，則能真實(shí)藝術(shù)地再現(xiàn)心臟的四個(gè)腔室及血液循環(huán)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。同時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)自己教室的多媒體，將課堂上講解的教學(xué)內(nèi)容調(diào)出來(lái)讀取，對(duì)不理解的環(huán)節(jié)可以反復(fù)觀看，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師的長(zhǎng)期互動(dòng)。這樣，隨著手指輕松點(diǎn)擊對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，大大提高了知識(shí)的整合率。在信息化生物教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，僅僅靠課堂上的探究和學(xué)習(xí)是不夠的，我們可以為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膮⒖夹畔?，如獲取相關(guān)信息的網(wǎng)址、搜索引擎等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)支持學(xué)生的在線交流。在探索解決生物問(wèn)題方案的過(guò)程中，學(xué)生可能真實(shí)領(lǐng)悟、深刻理解生物內(nèi)容，逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的思想和科學(xué)探究的基本方法。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生物課堂上的運(yùn)用應(yīng)基于教學(xué)實(shí)際，該多則多，該少則少，切不可心中無(wú)數(shù)，更不能本末倒置。在教學(xué)中，教師應(yīng)考慮到，應(yīng)該在教學(xué)的哪個(gè)環(huán)節(jié)使用哪些教學(xué)資源等問(wèn)題。同時(shí)，教師理清教學(xué)思路，設(shè)計(jì)好教學(xué)流程。對(duì)整堂課的教學(xué)流程的設(shè)計(jì)，課件運(yùn)行、測(cè)試、提問(wèn)等在哪個(gè)環(huán)節(jié)插入為最佳方案，都要有事先安排，避免教學(xué)雙方受制于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。信息化教學(xué)應(yīng)圍繞教學(xué)需要，有所取舍，一切以服務(wù)教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，防止為使用而使用，追求課堂熱鬧忽視教學(xué)的本質(zhì)。教師要防止教學(xué)思路被多媒體信息所左右，讓原有好的教學(xué)風(fēng)格被流水線的程序湮沒(méi)，從而影響自己的教學(xué)風(fēng)格及隨機(jī)應(yīng)變的能力，影響教學(xué)效果，最終失去信息化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。

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