ARVR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用策略

王浩

課題項(xiàng)目：本文系中央電教館立項(xiàng)課題（課題編號(hào)6493，立項(xiàng)號(hào)174330001）“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)的應(yīng)用策略研究”研究論文。

一、AR＼VR技術(shù)定義

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算機(jī)攝像機(jī)攝影的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的最終目的是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù);它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，使置身于該環(huán)境中的人能通過各種傳感交互設(shè)備與這一虛擬環(huán)境進(jìn)行相互操作，達(dá)到彼此交換更替、融為一體的程度。

論文中運(yùn)用于科學(xué)教學(xué)中的VR技術(shù)為頭盔式顯示器、立體耳機(jī)，以及頭盔中的相關(guān)教學(xué)資源。

二、AR＼VR技術(shù)運(yùn)用科學(xué)教學(xué)策略

（一）改被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)

細(xì)胞在血液中的流動(dòng)、浩瀚宇宙中一顆顆瑰麗神秘的行星到底是什么樣子的……諸如此類科普知識(shí)用傳統(tǒng)方式很難表現(xiàn)，但是使用3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)習(xí)者可以直觀的、毫無限制的身臨其境去體驗(yàn)種種身臨其境的樂趣。通過交互式的AR技術(shù)手段學(xué)生主動(dòng)參與探究環(huán)節(jié)中去，例如：現(xiàn)行教科版科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《呼吸與健康生活》一課中，學(xué)生要了解呼吸系統(tǒng)中器官的結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)中同時(shí)了解呼吸系統(tǒng)的功能，通過整體呼吸系統(tǒng)的介紹，3D模型—呼吸系統(tǒng)（包含肺部器官、肺泡、器官等模型）的直觀展示，學(xué)生對(duì)于呼吸系統(tǒng)有更細(xì)致的了解，在進(jìn)行3D視頻資源—呼吸與健康生活來回顧氣體在呼吸系統(tǒng)中的運(yùn)行路徑，呼吸系統(tǒng)的重要性以及如何保護(hù)呼吸系統(tǒng)等，科學(xué)課堂中的直觀表露無疑。

（二）激發(fā)學(xué)生的思維與創(chuàng)造力

3D超感創(chuàng)客教室中豐富的教學(xué)資源能夠解決小學(xué)科學(xué)教學(xué)中面臨的學(xué)科關(guān)鍵問題較多，比如：地球與宇宙領(lǐng)域中，太空給我們呈現(xiàn)的是一個(gè)神秘而陌生的世界，如何感受身體在太空中的感覺是很多人夢(mèng)寐以求的事情。通過3D制作資源方式，體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)制作的虛擬空間，我們可以進(jìn)入這個(gè)虛擬的空間去感受宇宙的奧妙，也可以觀察太陽系中各個(gè)行星的面貌和運(yùn)動(dòng)情況。再比如生命領(lǐng)域中人體真實(shí)的結(jié)構(gòu)無法展現(xiàn)在學(xué)生眼前，呼吸的氣體經(jīng)過了人體的那些器官不能直觀地看到，血液在心臟血管中的流動(dòng)等場景，通過虛擬資源，學(xué)生能親眼看到這些人體的結(jié)構(gòu)，給教學(xué)模式帶來了新一輪的沖擊，同時(shí)對(duì)一線教學(xué)老師來說是一次全新的挑戰(zhàn)。

宇宙和生命單元領(lǐng)域抽象的概念難以被學(xué)生理解和接受，而3D的資源和AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和VR虛擬現(xiàn)實(shí)資源與科學(xué)探究的融合運(yùn)用于教學(xué)中，學(xué)生的抽象邏輯思維得到了充分地鍛煉和發(fā)展，在學(xué)習(xí)的過程，多元的探究因素能讓學(xué)生更深層次的理解，在這一基礎(chǔ)上，引發(fā)學(xué)生對(duì)宇宙空間的探索，創(chuàng)造性地使用虛擬編程技術(shù)、定格動(dòng)畫等技術(shù)手段創(chuàng)造宇宙空間模型以及深入介紹作品等。

（三）開展個(gè)性化的學(xué)習(xí)模式

創(chuàng)新型教學(xué)模式的產(chǎn)生都是源于課堂教學(xué)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力，也有利于信息時(shí)代促進(jìn)學(xué)生的自然成長和思維發(fā)展。從學(xué)生的角度出發(fā)，未來在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代，課堂教學(xué)方式一定會(huì)多種多樣，且在教育大數(shù)據(jù)背景下，學(xué)習(xí)將會(huì)越來越智能化，不斷地培養(yǎng)出具有適應(yīng)21世紀(jì)能力的人才。我校3D超感創(chuàng)客教室運(yùn)用于教學(xué)的模式正在不斷探索，未來更將拓寬3D資源的廣泛運(yùn)用，以科學(xué)學(xué)科為圓心輻射到其他各個(gè)學(xué)科，形成新型教育模式共同體，在創(chuàng)新型教學(xué)模式和資源開發(fā)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生的求知欲。

3D/AR教學(xué)資源的運(yùn)用于教育是教育事業(yè)發(fā)展的一次飛躍。它營造了"自主學(xué)習(xí)"的環(huán)境，由傳統(tǒng)的"以教促學(xué)"的學(xué)習(xí)方式取代為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。

三、AR＼VR技術(shù)運(yùn)用科學(xué)教學(xué)案例分析

現(xiàn)行教科版五年級(jí)上冊(cè)內(nèi)容《地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)引起的地形變化》，教學(xué)環(huán)節(jié)：3D視頻能更直觀的讓學(xué)生觀看到地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，提升學(xué)生研究的興趣，具體運(yùn)用案例如下：

（作者單位：德潤園小學(xué)）