小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

邵燕萍

關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)

創(chuàng)新教育正在經(jīng)歷新一輪的教育改革和創(chuàng)新教育實(shí)踐。新技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及。這些新技術(shù)的應(yīng)用不應(yīng)僅僅局限于技術(shù)而忽視理論，同時(shí)也要探索教育過程，研究構(gòu)建新的教育模式，緊跟時(shí)代要求的教育質(zhì)量，豐富創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

科學(xué)是小學(xué)教育的重要課題，在新時(shí)期素質(zhì)教育活動中，科學(xué)的地位正在逐步顯現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想的關(guān)鍵，為了提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的實(shí)效性，在新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下，教師更應(yīng)該重視學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此，我們可以在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生打開一個(gè)新的科學(xué)世界！

VR是Virtual Reality的縮寫，我們常稱其為虛擬現(xiàn)實(shí)。它是在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和人工智能技術(shù)的支持下發(fā)展起來的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。這是對多媒體技術(shù)應(yīng)用的升級。當(dāng)人們戴上 3D 眼鏡和數(shù)據(jù)手套時(shí)，他們面對的是一個(gè)三維模擬現(xiàn)實(shí)的新世界。人們由此可以看到、聽到、聞到、感受到新的世界，通過相應(yīng)的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)檢索。其實(shí)，VR技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多教育教學(xué)領(lǐng)域，并取得了優(yōu)異的教學(xué)成果。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，并融合其他相關(guān)科學(xué)技術(shù)，在一定范圍內(nèi)生成的與真實(shí)環(huán)境中視聽、觸感等高度相似的數(shù)字化環(huán)境的一種技術(shù)。教師在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和相關(guān)裝備開展小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)字化環(huán)境和裝備中對象之間的交互作用和相互影響優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種身臨其境的真實(shí)環(huán)境。就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身來說，如果按照虛擬程度不同劃分的話，可以詳細(xì)的分為無虛擬成分、部分虛擬、安全虛擬等幾種。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的交互性特點(diǎn)，則主要體現(xiàn)在以下兩方面，用戶與虛擬物件之間的交互，以及虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中多用戶之間的交互。

二、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）教學(xué)資源豐富性

VR技術(shù)環(huán)境下的課堂教學(xué)資源包括課件、教材、多媒體資料、學(xué)習(xí)機(jī)器、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備、計(jì)算機(jī)以及紙筆，豐富的教學(xué)資源使其在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)存在較大的優(yōu)勢，教師可以選擇優(yōu)質(zhì)的數(shù)字資源，將各感官信息集合處理。要求虛擬現(xiàn)實(shí)課件要滿足以下幾個(gè)條件：第一，能按照教材內(nèi)容制定教學(xué)目標(biāo)并根據(jù)教學(xué)要求創(chuàng)建合適的情境模式;第二，學(xué)生通過與虛擬現(xiàn)實(shí)情境的交互了解并掌握科學(xué)知識;第三，教師能有效控制課堂進(jìn)度和課堂秩序，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確操作，幫助學(xué)生及時(shí)處理學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題;第四，注重學(xué)生的體驗(yàn)感受，幫助學(xué)生展開學(xué)習(xí)。

在教學(xué)中要求虛擬現(xiàn)實(shí)課件時(shí)間要控制在一定范圍內(nèi)，學(xué)習(xí)時(shí)間過長可能出現(xiàn)眩暈感，而且會影響教學(xué)進(jìn)度，降低教學(xué)效率。教師要進(jìn)行提前的操作演示和講解，交互性課件的選擇要注意難易程度，過于簡單學(xué)生容易出現(xiàn)厭煩心理，難度過大容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生焦慮情緒。因此，教師在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)資源的選擇上要注意滿足學(xué)生的需求，再根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行改進(jìn)，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科學(xué)課程中的優(yōu)勢。

（二）教學(xué)活動趣味性

小學(xué)生正處于認(rèn)知尚未成熟階段，對世界存在著強(qiáng)烈的探索欲望和好奇心，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能滿足其需求，立體的視聽感受能激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，使其學(xué)習(xí)動機(jī)更為明確，有助于在學(xué)習(xí)的過程中放松心情，輕松理解知識，打破了傳統(tǒng)教學(xué)的枯燥死板，也能彌補(bǔ)多媒體教學(xué)中的局限?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的課堂充滿游戲性，符合“寓教于樂”的教學(xué)理念，學(xué)生能在玩中學(xué)，在學(xué)中玩，尤其是能在虛擬環(huán)境中感受自然世界和科學(xué)現(xiàn)象。在教學(xué)過程中既要注重師生互動，也要注重生生互動，學(xué)生通過在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備中觀察到的場景和現(xiàn)象與同學(xué)展開探討，有助于增強(qiáng)集體凝聚力，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，還能有利于情感認(rèn)知，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度。

（三）多用戶學(xué)習(xí)融為一體

教師在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中，運(yùn)用的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是，借助網(wǎng)絡(luò)式的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)者不僅沖破了時(shí)空的限制，同時(shí)也達(dá)到了共享虛擬環(huán)境中多樣化學(xué)習(xí)資源的目的。在相關(guān)技術(shù)和硬件的支持下，通過網(wǎng)絡(luò)式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者在隨時(shí)隨地與他人交流溝通的過程中，發(fā)現(xiàn)并修正自身在學(xué)習(xí)過程中存在的不足，有效提升了學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生的成長與發(fā)展?fàn)I造了良好的氛圍。由于小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)注重的是學(xué)生之間的真實(shí)交流，所以，教師在課堂教學(xué)過程中，必須引導(dǎo)學(xué)生通過互動交流的方式，說出自己內(nèi)心真實(shí)的想法，才能在共享觀點(diǎn)的過程中理清自己的邏輯思維。而分布式虛擬環(huán)境則主要發(fā)揮著為不善言辭的學(xué)生提供保障的方式，幫助和引導(dǎo)這些學(xué)生勇敢地面對虛擬環(huán)境表達(dá)自己內(nèi)心的想法，通過與其他學(xué)生相互交流溝通的方式，不斷進(jìn)步和成長。

（四）運(yùn)用VR開展情境教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)

VR 具有創(chuàng)建視覺虛擬環(huán)境的能力，并使用相關(guān)環(huán)境的具體圖像來增強(qiáng)環(huán)境的真實(shí)體驗(yàn)。在基礎(chǔ)科學(xué)教學(xué)中，教師可以結(jié)合課程要求，利用VR技術(shù)將學(xué)生帶入真實(shí)的學(xué)習(xí)世界，從而有效地吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生參與課程活動的機(jī)率。在這樣的視覺虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以找到一些東西，更好地理解它，并增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

例如，在“食物鏈與食物網(wǎng)”的教學(xué)中，教師引入了VR技術(shù)。學(xué)生戴上VR眼鏡，馬上就會被海洋生物捕食的驚險(xiǎn)一幕所迷惑：無數(shù)條鏈狀的硅藻在他們面前自由飄蕩，突然一只磷蝦出現(xiàn)，盯著吃硅藻。所有這些場景都太真實(shí)了，許多學(xué)生不自覺地跑來取磷蝦，但當(dāng)他們到達(dá)時(shí)，一條鱈魚沖了進(jìn)來，一口吃掉了磷蝦。戴著VR眼鏡的同學(xué)們震驚了眼前的每一個(gè)人，不免讓全班同學(xué)“哇”了一聲，讓同學(xué)們興奮不已。其實(shí)很多空間在教學(xué)過程中是遙不可及的，海下是遙不可及的，時(shí)空的變遷是無形的……這一切都可以讓學(xué)生通過VR設(shè)備體驗(yàn)。他們甚至可以像鳥兒一樣在天空中飛翔，像宇宙飛船一樣在太空中游泳，探索太陽系的八顆行星，看看它們與太陽的距離、它們的大小以及一些秩序。因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)教室可以更敏捷，學(xué)習(xí)可以更有吸引力，更重要的是，有了經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)知識可以更容易理解。

（五）教學(xué)環(huán)境虛擬性

戴爾的經(jīng)驗(yàn)之塔理論認(rèn)為，教學(xué)要有具體的經(jīng)驗(yàn)，而且會逐漸從具體的經(jīng)驗(yàn)走向抽象的經(jīng)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以利用語音識別、視覺表現(xiàn)、觸覺反饋等手段營造積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)環(huán)境的真實(shí)感。小學(xué)科學(xué)教育的主要目的是讓學(xué)生掌握簡單的科學(xué)技能，樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀，并提供學(xué)習(xí)生物、物理和化學(xué)等學(xué)科的途徑。

學(xué)生將能夠通過VR技術(shù)了解動物的外貌和特征，更好地了解動物之間的異同。整體聲音效率增加了場景的可靠性，讓學(xué)生感覺他們是在與動物自然互動。觀看，提高學(xué)生參與度。 “觀察動物”部分主要是幫助學(xué)生了解不同動物的本性。傳統(tǒng)多媒體技術(shù)只能播放視頻、音頻或文字圖片進(jìn)行教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許學(xué)生與動物互動。同時(shí)可以從各個(gè)角度觀察動物的形態(tài)和行為，完美的吸引學(xué)生的注意力，讓他們在觀察過程中獲得知識，也可以節(jié)省大量的野外實(shí)踐成本并提高教學(xué)質(zhì)量。此外，教師應(yīng)通過本單元課程的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生熱愛動物，保護(hù)自然環(huán)境，培養(yǎng)尊重自然的知識。

三、結(jié)事

綜上所述，VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用能使學(xué)生在課堂中占主動地位，增強(qiáng)其觀察能力和分析能力，還能幫助學(xué)生將科學(xué)知識與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合，達(dá)到理論充分融入實(shí)踐的效果，在高度還原現(xiàn)實(shí)的虛擬世界進(jìn)行學(xué)習(xí)和交互，提高課堂的趣味性和生動性，滿足新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，使學(xué)生能樹立正確的科學(xué)價(jià)值觀，也推動了小學(xué)教育教學(xué)的科學(xué)性發(fā)展。

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