基于“互聯(lián)網(wǎng)＋”物理課堂3R范式體驗(yàn)核心素養(yǎng)形成途徑分析
——以中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例

于 海 張 勇 王家興 齊 穎 王 濤 徐井華 李東康

（通化師范學(xué)院物理學(xué)院，吉林 通化 134002）

自5G時(shí)代中國新業(yè)務(wù)——虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）嶄露頭角后，國家政策［1，2］著力推動(dòng)3R技術(shù)與課堂融合的智慧教育，并呈現(xiàn)出3大典型場景：遠(yuǎn)程教學(xué)（遠(yuǎn)程互動(dòng)陪練、直播）、智能教學(xué)（個(gè)性化教學(xué)、AI教學(xué)輔助）和沉浸式課堂（VR課堂，全息課堂）.［3，4］有研究表明，［5］特別是物理學(xué)科，3R技術(shù)能有效發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢，解決因?qū)嶒?yàn)條件和安全因素加大的認(rèn)知難度.目前，國內(nèi)外按照試點(diǎn)型和研究型應(yīng)用3R技術(shù)的中學(xué)物理課堂逐漸豐富.［6－11］然知網(wǎng)截止今秋，面向物理學(xué)科核心素養(yǎng)（物理觀念、［12］科學(xué)思維、［13］科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感［14］）的3R與課堂教學(xué)的相關(guān)研究僅17篇.本課題組應(yīng)用升級的‘互聯(lián)網(wǎng)＋’維度下基礎(chǔ)教育課程改革的研究成果［11］——“互聯(lián)網(wǎng)＋”物理學(xué)科課改仿生態(tài)體系（以下簡稱：“體系”），依托具備貼近生活、自主探究、虛實(shí)融合、互聯(lián)互通學(xué)習(xí)情境特點(diǎn)的3R優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，提出中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課堂的3R范式途徑體驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村教育振興的資源共享、擺脫教學(xué)資源與環(huán)境的束縛，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)提供有益的范式實(shí)踐參考，更為基礎(chǔ)教育課改的生態(tài)發(fā)展提供新的研究參考方向.

1 面向核心素養(yǎng)的中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課堂3R范式途徑體驗(yàn)

去除經(jīng)濟(jì)條件、教育理念差異和課時(shí)限制外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不可取代的優(yōu)勢在于感受物理源于生活、迎合好奇心、引發(fā)求知欲、建立學(xué)科興趣乃至科學(xué)志趣，［15］但不可避免的欠缺：現(xiàn)象或規(guī)律呈現(xiàn)時(shí)間不足、微弱平淡、可觀性低、有時(shí)空局限、有操作危險(xiǎn)的直接體驗(yàn)難.［16］本課題組應(yīng)用“體系”面向物理學(xué)科核心素養(yǎng)，提出了中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課堂3R范式途徑體驗(yàn).

1.1 “體系”是中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)課堂的良性生態(tài)保障

“體系”是結(jié)合“雙減”政策要求以及加強(qiáng)生態(tài)仿生程度而升級的（如圖1）.基礎(chǔ)物理教育現(xiàn)代化治理系統(tǒng)仿照生態(tài)支撐系統(tǒng)為基礎(chǔ)物理研究的管理系統(tǒng)提供新時(shí)代管理理念，保障物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究及時(shí)升級.來自資本優(yōu)化的基礎(chǔ)物理教育科技團(tuán)隊(duì)提供的物理實(shí)驗(yàn)3R優(yōu)秀案例作為管理系統(tǒng)輸出給用戶和評估反饋機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢成果，涵蓋了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的營養(yǎng).師生作為終端用戶向已被系統(tǒng)授權(quán)的評估反饋機(jī)構(gòu)提出使用建議和維權(quán)需求，保障物理實(shí)驗(yàn)成果的課堂效能.科技團(tuán)隊(duì)收到機(jī)構(gòu)提供的建議，向管理系統(tǒng)提供優(yōu)化，理順基礎(chǔ)教育生態(tài)能量和營養(yǎng)的流動(dòng)方向，如自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，5G時(shí)代的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)才會(huì)具足活力和良性影響.

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)＋”物理學(xué)科課改仿生態(tài)體系結(jié)構(gòu)圖

1.2 體驗(yàn)物理觀念形成的途徑

2021年有學(xué)者提出：“體驗(yàn)式教學(xué)視角下物理觀念構(gòu)建的執(zhí)行策略包括：現(xiàn)象事實(shí)→概念規(guī)律→核心概念→物理觀念→應(yīng)用創(chuàng)新的形成路徑”.［17］據(jù)此，選取“體系”中3R優(yōu)秀成果——以云幻科技的AR實(shí)踐探究實(shí)驗(yàn)室：凸透鏡成像規(guī)律為例，［18］簡述體驗(yàn)物理觀念形成的途徑（如圖2）.

圖2 體驗(yàn)物理觀念的形成

首先，教師主導(dǎo)AR實(shí)驗(yàn)課堂，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行多途徑體驗(yàn)在凸透鏡成像過程中呈現(xiàn)的現(xiàn)象和事實(shí)（如圖2a），完成物理觀念的基礎(chǔ)構(gòu)建.學(xué)生實(shí)操AR實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師協(xié)助學(xué)生初步體驗(yàn)凸透鏡成像過程中光線偏折現(xiàn)象、各種成像概況、像距隨物距變化的事實(shí)（如圖2b）.逐步聚焦物距、像距與焦距關(guān)系的獨(dú)立思考和多組整合.面對AR呈現(xiàn)的各種成像情景，引導(dǎo)學(xué)生使用規(guī)范物理語言表述與凸透鏡成像相關(guān)的物理量之間的關(guān)系.對比傳統(tǒng)直接演示驗(yàn)證特殊位置成像，學(xué)生主體自主探究感知突出，體驗(yàn)多途徑規(guī)范匯總，印象深刻.保障了學(xué)習(xí)主體有質(zhì)量地形成物理觀念的基礎(chǔ).

其次，教師關(guān)注學(xué)生個(gè)體的差異性，選擇AR實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的多層次問題鏈選項(xiàng)，引導(dǎo)學(xué)生展開論證概念和規(guī)律的途徑體驗(yàn)（如圖2c），完成物理觀念的途徑搭建.例如：面向折射定律掌握一般的普通學(xué)生，教師可選擇基礎(chǔ)問題鏈選項(xiàng)：使用同一個(gè)凸透鏡，影響同一個(gè)物體成像變化的因素有哪些？光線偏折與焦距的關(guān)系？使用不同焦距的凸透鏡影響像變化的因素相同嗎？不同焦距的凸透鏡成像有何共同規(guī)律？也方便學(xué)生模仿提出類似體驗(yàn)途徑的論證初始和過程的梯次問題.每一個(gè)問題學(xué)生都要根據(jù)AR實(shí)驗(yàn)的感知體驗(yàn)，提出支持理由、限定條件、反駁點(diǎn)、個(gè)性化主張，培養(yǎng)求異觀念，解決成像歸類問題，完成凸透鏡成像規(guī)律的論證體驗(yàn).對比傳統(tǒng)只接受服從的規(guī)律，學(xué)生經(jīng)歷了個(gè)性化多途徑論證體驗(yàn)，認(rèn)知規(guī)律全面深刻.

第三，教師協(xié)助學(xué)生感悟體驗(yàn)核心概念（物質(zhì)）的提煉途徑（如圖2c），適時(shí)形成物理觀念（物質(zhì)觀念）.依據(jù)AR實(shí)驗(yàn)的歸類數(shù)據(jù)（如圖2d），協(xié)助學(xué)生概括出透鏡、凸透鏡和成像規(guī)律（光學(xué)性質(zhì)）之間觀念的總體關(guān)系，感悟透鏡和類透鏡（某類事物）的共同屬性，體驗(yàn)核心概念（物質(zhì)）提煉途徑.在理解核心物質(zhì)概念的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、感悟并體驗(yàn)從感受現(xiàn)象事實(shí)到適時(shí)基本形成物理觀念的途徑，為驗(yàn)證體驗(yàn)理清途徑.

第四，教師關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異性，協(xié)助學(xué)生選擇最適切的AR情境（生活、競技、科技等）選擇驗(yàn)證體驗(yàn)項(xiàng)目，運(yùn)用觀念解釋自然現(xiàn)象（AR露珠倒影等）和解決實(shí)際問題（AR維護(hù)投影儀等）.在驗(yàn)證體驗(yàn)中，即便是同一個(gè)項(xiàng)目，學(xué)生的思維和探究水平的差異也會(huì)導(dǎo)致親歷行為途徑的不同，這是教師調(diào)整學(xué)生學(xué)習(xí)心理的重要行為依據(jù)，同時(shí)也是中學(xué)物理虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)途徑體驗(yàn)形成物理觀念的高潮.

總之，本案例內(nèi)容屬于義務(wù)教育階段物理學(xué)學(xué)科階段內(nèi)容.此階段的核心概念包括物質(zhì)，運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等.要求在理解物理學(xué)科核心概念的基礎(chǔ)上，形成物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念和能量觀念，能運(yùn)用這些觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題.本案例展示的體驗(yàn)物理觀念形成途徑，可以為提煉其他核心概念升華為相應(yīng)的物理觀念提供實(shí)踐參考.當(dāng)接觸傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物操作時(shí)，學(xué)生自然會(huì)開啟物理觀念溫故而知新，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的融會(huì)貫通.這有助于下一個(gè)物理觀念形成的良性開啟.

1.3 體驗(yàn)科學(xué)思維形成和科學(xué)探究過程的途徑

在“體系”中，師生若選擇了體驗(yàn)科學(xué)思維的形成和科學(xué)探究的3R成果資源，則亦可同時(shí)體驗(yàn)物理觀念的形成.通過虛擬模型和情景，3R成果提供了在傳統(tǒng)課堂上只靠推理和想象的過于微/宏觀的物理情境，為學(xué)生形成物理觀念和科學(xué)思維、獲得科學(xué)探究體驗(yàn)、間接研究物理原型規(guī)律、擴(kuò)展想象力、提升創(chuàng)造力呈現(xiàn)了豐富的想象空間.以云幻科技的 VR實(shí)驗(yàn)——熱傳導(dǎo)為例（如圖3），［18］側(cè)重展示體驗(yàn)科學(xué)思維形成和科學(xué)探究過程的途徑，具體操作如下.

圖3 體驗(yàn)科學(xué)思維形成合科學(xué)探究的過程

熱傳導(dǎo)是熱傳遞的3種基本形式之一.熱傳遞是物理觀念的能量觀念實(shí)例，由熱量量度觀念組成，體現(xiàn)能量量度觀.熱傳導(dǎo)雖然在固、液和氣體中均可發(fā)生，但固體中發(fā)生的才是純粹的熱傳導(dǎo).基于VR呈現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)中肉眼無法觀察的固體熱傳導(dǎo)，科學(xué)思維的形成與科學(xué)探究相伴開啟.智慧教學(xué)系統(tǒng)先提出科學(xué)探究性物理問題：最靠近加熱端的釘子先掉下來與什么因素有關(guān)（如圖3a）？進(jìn)入科學(xué)思維形成的第1步：學(xué)習(xí)從物理學(xué)視角對客觀事物的內(nèi)在規(guī)律涉及的本質(zhì)屬性提問，且提供模擬提問時(shí)間.然后可選擇系統(tǒng)提供項(xiàng)或?qū)W生提出的選項(xiàng)，進(jìn)入科學(xué)思維的形成與科學(xué)探究的第2步——猜想和科學(xué)推理：可能與內(nèi)部原子和自由電子振動(dòng)程度、空間束縛、傳導(dǎo)時(shí)間空間等等因素有關(guān).正確選擇后系統(tǒng)展現(xiàn)金屬棒宏觀到局部微觀狀態(tài)（如圖3a至b），再展現(xiàn)溫度變化導(dǎo)致的原子和自由電子的振動(dòng)狀態(tài)變化過程（如圖3b至c），并提示實(shí)驗(yàn)者擁有了物理思維7大方法之一：理想推理法.［19］隨即系統(tǒng)提示應(yīng)用此法進(jìn)行科學(xué)探究第3步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案探討氣液固之間的熱傳導(dǎo)情況.系統(tǒng)提示實(shí)驗(yàn)者提供設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路.待提供出類似試管中分別放入水或冰塊以及同時(shí)放入水和冰塊實(shí)驗(yàn)，再分別探究氣液、氣固和氣液固之間的熱傳導(dǎo)規(guī)律.收集處理VR數(shù)據(jù)后基于證據(jù)得出結(jié)論并應(yīng)用圖像法和類比法作出解釋和比較（如圖3d），［19］完成科學(xué)論證，收獲科學(xué)思維兩大方法.隨后的科學(xué)探究（評估、交流、反思）也伴隨著本次科學(xué)思維的完成：基于真實(shí)實(shí)驗(yàn)證據(jù)和已具備的科學(xué)思維方法對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判（如：實(shí)驗(yàn)結(jié)論是否具有普遍性），進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提高創(chuàng)造性見解的能力與品格.因此，對比只靠推理和想象的有時(shí)空局限的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，3R途徑范式體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)顯然關(guān)注了體驗(yàn)科學(xué)思維形成和科學(xué)探究過程、注重培養(yǎng)了學(xué)習(xí)主體的方法學(xué)習(xí)和獨(dú)立思維的科學(xué)品質(zhì).

1.4 體驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的途徑

在“體系”中基礎(chǔ)物理教育現(xiàn)代化治理系統(tǒng)為體驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任提供了理念導(dǎo)向保障——物理觀念是基礎(chǔ)，科學(xué)思維是靈魂，科學(xué)探究是核心，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是關(guān)鍵.［20］基礎(chǔ)物理研究管理系統(tǒng)針對科學(xué)態(tài)度與責(zé)任重過程導(dǎo)向的特征，向師生用戶提供已由“體系”科研團(tuán)體優(yōu)化的，涵蓋科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)責(zé)任等科學(xué)態(tài)度與責(zé)任要素的3R成果.學(xué)生可以融合這些智慧教育的典型場景（遠(yuǎn)程同步全息課堂教學(xué)類、智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)類、沉浸式學(xué)史類等），體驗(yàn)途徑式體驗(yàn)感受科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的傳承，也可體驗(yàn)物理觀念和科學(xué)思維形成、科學(xué)探究途徑.

首先，體驗(yàn)認(rèn)知科學(xué)本質(zhì)的途徑.以2019年全國首場四地（北京市第十八中學(xué)、上海格致中學(xué)、成都教科院附中、青島萃英中學(xué)）名師5G＋MR全息高中物理電磁學(xué)公開課為例（如圖4），［21－22］具體說明如下.

圖4 全國首場5G＋MR全息物理電磁學(xué)公開課

本次公開課由科研團(tuán)體——影創(chuàng)科技優(yōu)勢力技術(shù)支撐，在上海市徐匯中學(xué)全球首個(gè)中學(xué)校園的5G＋MR科創(chuàng)教育實(shí)驗(yàn)室完成.公開課內(nèi)容實(shí)時(shí)同步傳至四川省甘孜州康定中學(xué)、阿壩州茂縣中學(xué)、涼山州冕寧中學(xué).5G＋MR遠(yuǎn)程同步流暢的全息課堂，可以開啟沉浸式學(xué)史導(dǎo)入電磁學(xué)課程.教師引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入體驗(yàn)和認(rèn)知科學(xué)本質(zhì)的途徑開端——積累階段.通過MR眼鏡四地教師引領(lǐng)學(xué)生們一起沉浸在全息學(xué)史內(nèi)容里，身臨其境地與歷史上的科學(xué)家從提出到研究電磁問題的整個(gè)途徑同步.根據(jù)物理學(xué)發(fā)展的背景和條件，學(xué)生同步體驗(yàn)奧斯特、法拉第等人的研究成功和失敗案例，對電磁學(xué)發(fā)展途徑的偶然與必然追根溯源，也從情感途徑體驗(yàn)科學(xué)家的科學(xué)品質(zhì).通過問題導(dǎo)向，教師提醒學(xué)生關(guān)注“從電生磁到磁生電”的電磁學(xué)發(fā)展途徑的內(nèi)在邏輯關(guān)系、科學(xué)家常用的重要科學(xué)研究方法及其演化，積累電磁學(xué)科學(xué)本質(zhì)的初步認(rèn)知.

然后，在深入體驗(yàn)電磁學(xué)物理觀念、科學(xué)思維形成和科學(xué)探究途徑的同時(shí)，進(jìn)入科學(xué)本質(zhì)的深度認(rèn)知階段.伴隨眼前可操作的懸浮動(dòng)態(tài)全息3D模型，從磁體、地磁場、北極光的產(chǎn)生到奧斯特實(shí)驗(yàn)和安培定則，觸手可及的電磁感應(yīng)各重難點(diǎn)知識(shí)都可以成為知識(shí)體系清晰、自然有趣的全息影視盛宴，科學(xué)本質(zhì)清晰易懂.全息課堂繼續(xù)為學(xué)生提供個(gè)性差異化的以因推果的分層項(xiàng)目體驗(yàn).教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己情況分析利弊推導(dǎo)結(jié)果，試用并選定項(xiàng)目及時(shí)升級認(rèn)知科學(xué)本質(zhì)的水平.顯然，隨著這種全息課堂的推廣，即使欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生如果能如此沉浸途徑體驗(yàn)中認(rèn)知科學(xué)本質(zhì)，也會(huì)快捷全面地形成科學(xué)思維和探究能力.

其次，途徑式同步體驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度.面向核心素養(yǎng)的物理實(shí)驗(yàn)課堂必備的體驗(yàn)內(nèi)容包括一般實(shí)驗(yàn)和安全實(shí)驗(yàn).具體體驗(yàn)途徑如下：

選取AR智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)呈現(xiàn)的法拉第電磁感應(yīng)定律為一般實(shí)驗(yàn)案例（如圖5）.［5］第1步，教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己喜好和生活經(jīng)驗(yàn)，提出最感興趣的問題或者選擇AR實(shí)驗(yàn)提供的不同層次的問題（如：在閉合電路中無電源時(shí)靜止的電流計(jì)能顯示數(shù)值變化嗎？電流計(jì)何時(shí)變化？引起電流計(jì)變化的因素？磁生電的條件等），嘗試嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是地回答.智能實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生答案激發(fā)和保護(hù)個(gè)性差異的好奇心，及時(shí)鼓勵(lì)并升級體驗(yàn)物理觀念（運(yùn)動(dòng)和相互作用）的難度，引領(lǐng)學(xué)生探索自然規(guī)律，提升學(xué)生創(chuàng)造力的活躍度.這是激發(fā)途徑式同步體驗(yàn)積極性的基礎(chǔ).第2步，在AR智能實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生不憑感覺或經(jīng)驗(yàn)獲得的“瞬時(shí)”變化對場的核心作用，反之否定或混淆實(shí)驗(yàn)事實(shí)的操作會(huì)觸發(fā)實(shí)驗(yàn)無果.然后，同步體驗(yàn)法拉第等科學(xué)家對電磁本質(zhì)的科學(xué)探究方法、科學(xué)思維和場概念的建立途徑上嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度.教師再引領(lǐng)學(xué)生秉承先哲的科學(xué)態(tài)度恰當(dāng)表達(dá)探究方法和結(jié)論（如：應(yīng)用了參照對比方法發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的瞬時(shí)作用）.AR智能實(shí)驗(yàn)不回避體驗(yàn)途徑中每一個(gè)學(xué)生遇到的難題并引導(dǎo)學(xué)生逐步解決之.第3步，途徑式體驗(yàn)深層思考、異質(zhì)交流合作的科學(xué)態(tài)度.教師參與AR智能實(shí)驗(yàn)升級設(shè)置，激勵(lì)學(xué)生深層思考（如：改變感應(yīng)線圈的形狀、材質(zhì)、與磁鐵的相對位置、磁體形狀，去掉燈泡，再分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象等）、與專長不同的學(xué)生合作集思廣益、堅(jiān)持自己的觀點(diǎn).AR智能實(shí)驗(yàn)向?qū)W生推薦適當(dāng)?shù)燃壍淖灾髟O(shè)計(jì)任務(wù)，幫助學(xué)生提高獲得成功的喜悅度.這樣就具備了矯正錯(cuò)誤應(yīng)有的方法和懂交流合作的科學(xué)態(tài)度，加持了物理學(xué)習(xí)和研究內(nèi)動(dòng)力，體現(xiàn)了完整途徑式體驗(yàn)的重要意義.

圖5 AR呈現(xiàn)的法拉第電磁感應(yīng)定律

以云藝化科技VR電力安全之觸電傷害為安全實(shí)驗(yàn)案例（如圖6）.［23］第1步，學(xué)生根據(jù)生活認(rèn)知選擇VR課堂提供的多級別途徑體驗(yàn)角色、場景、任務(wù)和裝備.從開始體驗(yàn)到動(dòng)作提示，從虛擬體驗(yàn)角色遇險(xiǎn)感受到的虛擬輕微灼燒和電擊到VR課堂提供的真實(shí)事故分析，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境無法或很難提供給學(xué)生的安全實(shí)驗(yàn)全過程，直接感受嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.

圖6 體驗(yàn)電力安全之觸電傷害

第2步，根據(jù)首次感受，教師協(xié)助學(xué)生再次選擇相同或類似的角色、場景、任務(wù)和裝備，復(fù)習(xí)本級或解鎖更高一級體驗(yàn)任務(wù).依據(jù)本次任務(wù)完成情況，VR課堂向?qū)W生提供針對痛苦體驗(yàn)的直接感受和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度分析.第3步，VR課堂向過關(guān)學(xué)生，開啟對絕緣手套、包含金屬織物的電工工作服等專門用品涉及的物理概念、規(guī)律的科學(xué)探究，繼而激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，保持學(xué)生對安全保護(hù)研究持之以恒的科學(xué)態(tài)度.

最后，途徑式體驗(yàn)遵守道德規(guī)范、提升法制意識(shí)、保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任和堅(jiān)定不移的家國情懷.例如：在類似上述凸透鏡成像規(guī)律的AR課堂上，教師主導(dǎo)學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生選擇AR提供的多個(gè)場景，嘗試解鎖對應(yīng)的道德規(guī)范遵守任務(wù).如，選擇的虛擬生活場景之一——草坪上隨意扔的透明有殘留水的塑料水瓶.AR提示學(xué)生需要對上述情景做社會(huì)責(zé)任思考、設(shè)計(jì)多種任務(wù)及激勵(lì)方法（立即安全處理水瓶、設(shè)計(jì)安全水瓶或集中箱、設(shè)立環(huán)衛(wèi)警示圖等）、原理分析（類凸透鏡會(huì)聚陽光而發(fā)生火災(zāi)）.利用如此途徑直接體驗(yàn)遵守道德規(guī)范、提升法制意識(shí)、保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任.應(yīng)用全息課堂教學(xué)類3R成果展現(xiàn)教材涉及到的我國領(lǐng)先世界的豐碩的最新科技成果——優(yōu)于國際空間站的天宮空間站、世界下潛能力最深的作業(yè)型載人蛟龍?zhí)枬撍?、全球最大?00m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡——中國天眼、世界上觀測能段范圍最寬能量分辨率最優(yōu)的悟空號(hào)暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星、目前人類唯一已知的不可竊聽不可破譯的無條件安全的墨子號(hào)通信衛(wèi)星等等.通過虛擬課堂提供的選項(xiàng)（國際成果對比、科研條件對比、科學(xué)家的家國情懷等），直接全程體驗(yàn)我國科研工作者堅(jiān)定不移的家國情懷，理解科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系，具備和平、合理、可持續(xù)利用各種資源的社會(huì)責(zé)任心.體驗(yàn)成就的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)清楚我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平相比存在的差距，引導(dǎo)學(xué)生明晰理論突破可以推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的時(shí)代社會(huì)責(zé)任，不斷增強(qiáng)為國家創(chuàng)新發(fā)展而學(xué)習(xí)的時(shí)代責(zé)任感.

2 小結(jié)與展望

伴隨5G產(chǎn)業(yè)的激增，“互聯(lián)網(wǎng)＋”維度下基礎(chǔ)教育課程改革必將隨著新理念和新技術(shù)的迭代不斷升級.在新理念層面，“體系”是仿照自然生態(tài)體系為基礎(chǔ)教育課改生態(tài)發(fā)展提供的一種新的研究方向.在新技術(shù)層面，3R等人工智能與課堂教學(xué)的深度融合必將拓寬智慧教育場景的種類.如上所述，展望面向?qū)W科核心素養(yǎng)的3R途徑式體驗(yàn)型“互聯(lián)網(wǎng)＋”基礎(chǔ)教育課堂的新場景，形式上越來越離不開與真實(shí)體驗(yàn)一樣有必要干擾項(xiàng)的虛擬感知；技術(shù)上越來越依賴于3R智慧教育的創(chuàng)新和共享、共生；理論上越來越離不開提升學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)迭代思維；內(nèi)容上越來越離不開學(xué)科核心素養(yǎng)深度體驗(yàn)；保障上越來越離不開課改理念、核心素養(yǎng)形成的過程性和階段性評價(jià)質(zhì)量的提升.總之，提升和拓展面向核心素養(yǎng)的“互聯(lián)網(wǎng)＋”基礎(chǔ)教育課堂3R范式體驗(yàn)，應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村教育振興的資源共享、擺脫教學(xué)資源與環(huán)境的束縛，開啟新思維、新平臺(tái)、謀求新發(fā)展的必研之路.