VR技術(shù)融入教學(xué)探索

◇薛惠英（江蘇：蘇州市吳江區(qū)思賢實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

VR 技術(shù)是Jaron Lanier 在1989年提出的,它是集傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)等學(xué)科為一體的新興技術(shù)。同時(shí)，它能為參與者創(chuàng)造一個(gè)沉浸式的虛擬環(huán)境,讓他們練習(xí)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)。

一、VR技術(shù)的特點(diǎn)

（一）沉浸感

參與者可以直觀地感知虛擬情境,并使用有助于提高參與者觀察技能和學(xué)習(xí)自主性的設(shè)備提供實(shí)時(shí)反饋。沉浸理論最早由美國(guó)心理學(xué)家米哈里·卡森特米哈爾（Mihaly Csikszentmih‐alyi）提出。中國(guó)學(xué)者認(rèn)為,沉浸式教育應(yīng)充分利用技術(shù)手段,幫助學(xué)生親近自然,激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣,觀察、探索、學(xué)習(xí)和生活,獲得和掌握知識(shí)。VR 技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的沉浸式體驗(yàn)改變了以往的教學(xué)方式,讓學(xué)生“走出教室進(jìn)入現(xiàn)實(shí)”,從虛擬世界搜集科學(xué)知識(shí)，激發(fā)課堂學(xué)習(xí)興趣。

（二）真實(shí)性

傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)給參與者帶來(lái)聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上的沖擊,而VR 將平面的沖擊轉(zhuǎn)換成3D 式的現(xiàn)實(shí)沖擊。原本是通過(guò)觀看平面的參與者,通過(guò)VR 技術(shù)轉(zhuǎn)到了實(shí)際情境中,從實(shí)際情境中去參與,更加直觀地感受到VR 所創(chuàng)設(shè)的情境。將VR 技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué),可以讓枯燥的理論知識(shí)體驗(yàn)直觀地展現(xiàn)在我們面前,讓學(xué)生通過(guò)真實(shí)的感官刺激,從被動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)入主動(dòng)學(xué)習(xí)。

（三）互動(dòng)性

VR 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)情境交互,為參與者提供實(shí)時(shí)反饋。VR 技術(shù)的互動(dòng)表現(xiàn),使學(xué)生能夠通過(guò)互動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí),結(jié)合雙手和大腦,學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)。

二、VR技術(shù)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的意義

（一）創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境

VR 技術(shù)為人們提供沉浸式的仿真環(huán)境，它融合了多媒體與互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù),是引領(lǐng)全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革的重要力量。VR 教室可以為學(xué)生創(chuàng)建虛擬教室、教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬場(chǎng)景,提供真實(shí)的虛擬、非線性的教學(xué)模式和教學(xué)情境,以及生命化的三維教學(xué)材料。一個(gè)放松和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境可以鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問(wèn)。同時(shí),通過(guò)教師引導(dǎo)，可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

（二）實(shí)現(xiàn)不同模式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

目前,VR 技術(shù)已經(jīng)在全國(guó)各地的校園活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了可視化、立體化和體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生有不同的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。例如，北京中關(guān)村第二小學(xué),引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)“八顆行星”模擬“宇宙飛船”,讓學(xué)生從真實(shí)的世界觀察行星路徑進(jìn)入廣闊的空間。從多表面形態(tài)學(xué)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，南昌師范實(shí)驗(yàn)小學(xué)附屬學(xué)校將VR 技術(shù)應(yīng)用于生物學(xué)教學(xué)中“領(lǐng)悟”,充分展示心肌結(jié)構(gòu),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在青島市城市道路小學(xué)數(shù)學(xué)班,VR 技術(shù)使學(xué)生能夠從不同的角度輕松學(xué)習(xí),拓展學(xué)生的空間想象,為課堂提供了新的可能性。

總之,VR 技術(shù)可以使傳統(tǒng)的課堂更具沉浸感和體驗(yàn)性,給教師更多的空間和視野,提高課堂教學(xué)質(zhì)量,在教育中發(fā)揮重要作用。

三、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的作用

（一）實(shí)現(xiàn)教育資源多樣化

在小學(xué)教學(xué)中使用的學(xué)習(xí)課程主要由教師在PowerPoint 和其他計(jì)算機(jī)軟件的幫助下進(jìn)行,或在課堂上通過(guò)微型視頻演示幫助學(xué)生分析書(shū)本中的難點(diǎn)和關(guān)鍵知識(shí)。例如,在電磁制造過(guò)程中,教師可以使用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)軟件制作電磁制造微型視頻課件,通過(guò)演示幫助學(xué)生了解相關(guān)知識(shí),并指導(dǎo)學(xué)生。與傳統(tǒng)教學(xué)相比,這種教學(xué)方法不僅能有效地吸引學(xué)生的注意力,而且具有顯著的教學(xué)效果。

然而,這種教學(xué)方法的運(yùn)用,對(duì)于突破教學(xué)難點(diǎn)以及學(xué)生的平均水平而言，并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。教師應(yīng)如何改變這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式呢?筆者認(rèn)為，可以利用VR 制作桌面情境。學(xué)生可以帶上VR 頭套,進(jìn)入教師所設(shè)定的情境模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí),然后分享各自的體驗(yàn)感受。這種方法，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還可以讓學(xué)生在分享中促進(jìn)各自的發(fā)展,解決遇到的難題。

從傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”到多媒體教室的互動(dòng)黑板,這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了一種從單方面到多維度傳授知識(shí)的轉(zhuǎn)變。而將平板電腦用作師生互動(dòng)的VR 移動(dòng)設(shè)備，人性化的虛擬學(xué)習(xí)行為和沉浸式教學(xué)模式,能使學(xué)習(xí)更加輕松自然,不受時(shí)間和空間的限制,為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)選擇和解決方案,解決學(xué)習(xí)難點(diǎn)和痛點(diǎn),實(shí)現(xiàn)資源的再利用?？茖W(xué)技術(shù)的應(yīng)用不是取代傳統(tǒng),而是將各種高科技教材與信息化教材相結(jié)合。這種整合為教師和學(xué)生提供了更先進(jìn)的呈現(xiàn)模式,適合不同學(xué)科、不同類(lèi)型的知識(shí)點(diǎn),具有廣泛的適用性。以VR 技術(shù)為支撐的科學(xué)空間不僅提高了教學(xué)效率,而且提升了學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的能力。在虛擬情境中,學(xué)生的充分參與促進(jìn)了師生之間以及學(xué)生之間的交流,這對(duì)于教師幫助學(xué)生正確獲取知識(shí)是切實(shí)可行的。

（二）創(chuàng)造多維學(xué)習(xí)環(huán)境

在新課程所要求的科學(xué)教學(xué)中,小學(xué)教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容為學(xué)生設(shè)定相應(yīng)的情境并幫助學(xué)生從情境中獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,并非所有的教師都能創(chuàng)設(shè)一種生動(dòng)的學(xué)習(xí)情境,而這種學(xué)習(xí)情境也不一定能幫助學(xué)生獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)榻處焺?chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境是非常困難的,大部分教師都會(huì)避開(kāi)這種困難,從而創(chuàng)造一個(gè)不理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,這樣，學(xué)生自然就無(wú)法從良好的實(shí)踐情境中獲得體驗(yàn)和知識(shí)。面對(duì)這種情況,VR 技術(shù)就在教學(xué)課程中發(fā)揮出了自身的優(yōu)勢(shì)。VR 技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)非常生動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境,模擬一些特定的場(chǎng)景或者是歷史事件等,幫助學(xué)生從這些特定的場(chǎng)景或者是歷史事件中提高自己的情感體驗(yàn),從中獲得知識(shí)。并且，VR 技術(shù)創(chuàng)造了一種良好的虛擬環(huán)境,可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的切身感受,有利于學(xué)生加強(qiáng)自身對(duì)邏輯關(guān)系的理解,促進(jìn)自身的練習(xí),提高思維能力等,VR 技術(shù)在其中發(fā)揮了重要的作用。VR 技術(shù)改變了以往由教師主導(dǎo)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式,為學(xué)生提供了一種多維的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生能夠直接獲得知識(shí),有效地激發(fā)學(xué)生的好奇心。

基于VR 的科學(xué)課堂教學(xué)模式是與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合,是經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)教學(xué)的結(jié)合。這種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方式,但仍以課堂教學(xué)系統(tǒng)的形式存在。教師設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程,并為VR 設(shè)備、工具或場(chǎng)景提供支持。與場(chǎng)景或?qū)嶒?yàn)相關(guān)的課堂教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以學(xué)習(xí)虛擬環(huán)境和操作的經(jīng)驗(yàn)。與傳統(tǒng)教育相比,VR 技術(shù)解決了教師課堂教學(xué)呆板的缺陷,打破了傳統(tǒng)教學(xué)中的死記硬背,能讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí),參與學(xué)習(xí)過(guò)程。VR 技術(shù)與教學(xué)的結(jié)合可以采取多種形式的教學(xué)。

探尋性教學(xué)。在VR 技術(shù)中，可以通過(guò)構(gòu)建虛擬的情境，讓學(xué)生在情境中自主學(xué)習(xí)，自己發(fā)展，讓學(xué)生與技術(shù)融為一體，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

啟發(fā)式教學(xué)。在啟發(fā)式教學(xué)中,VR 技術(shù)為學(xué)生提供了沉浸式場(chǎng)景和人機(jī)交互環(huán)境,學(xué)生通過(guò)視聽(tīng)觸摸獲得生動(dòng)直觀的材料,展示一些學(xué)生無(wú)法從現(xiàn)實(shí)中觀察到的事物和現(xiàn)象,形成互補(bǔ)的知識(shí)點(diǎn)。這樣，學(xué)生對(duì)某一點(diǎn)知識(shí)的理解就延伸到了更廣闊的知識(shí)領(lǐng)域,從而拓展了思維,使學(xué)生在思想、情感和行為上更主動(dòng)地參與教育活動(dòng)。

（三）實(shí)現(xiàn)多用戶學(xué)習(xí)集成化

在VR 創(chuàng)造的學(xué)習(xí)情境中,學(xué)生不僅可以突破時(shí)間和空間的限制,還可以進(jìn)行各種學(xué)習(xí)資源的共享。這種方式，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)的運(yùn)用中，發(fā)揮了極大的優(yōu)勢(shì)。在相關(guān)技術(shù)和硬件的支持下,學(xué)生可以不限時(shí)間、不限地點(diǎn)地與他人進(jìn)行交流,可以讓教師在交流中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的不足,及時(shí)加以糾正，促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。同時(shí)，學(xué)生還可以與他人共享資源,了解自己的學(xué)習(xí)結(jié)果,獲得更多的學(xué)習(xí)資源,促進(jìn)自己的成長(zhǎng)。VR 技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用,為學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)良好的空間。這種空間是共享、共存的,學(xué)生不僅可以面對(duì)面地交流,還可以在虛擬空間中交流互動(dòng),這就為那些不善言辭的學(xué)生提供了一定的保護(hù),幫助學(xué)生消除交流障礙，有利于學(xué)生運(yùn)用自己的力量去解決自己害怕的事情,逐漸提高能力、促進(jìn)發(fā)展。

四、VR技術(shù)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的探索

（一）VR技術(shù)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

VR 技術(shù)是VR 技術(shù)與全景可視化技術(shù)的結(jié)合。它可以充分顯示圖像和視頻信息。在VR環(huán)境中,教師和學(xué)生可以進(jìn)入相應(yīng)的情境，然后根據(jù)情境所需要的角色，投入學(xué)習(xí)活動(dòng)，這不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還可以將依賴于書(shū)本的理論知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樵趯?shí)踐中獲得知識(shí)。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師多采用播放視頻或PPT的方式，學(xué)生只能跟著教師的指導(dǎo)按部就班地學(xué)習(xí),無(wú)法獨(dú)立探索。而VR 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)360 度的全景觀察,學(xué)生能夠自主探究。目前,VR 技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、旅游、航空、游戲等領(lǐng)域,在小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用較少。小學(xué)生對(duì)新鮮事物充滿好奇,對(duì)基于VR 的課堂有著濃厚的興趣。VR技術(shù)具有更多的想象力和廣闊的視野,有更大的自主探索空間,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將VR技術(shù)運(yùn)用在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,能突破教學(xué)內(nèi)容中的一些難點(diǎn),如人體結(jié)構(gòu)、生命科學(xué)、宇宙科學(xué)等。我們相信，隨著VR 技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)難點(diǎn)就將不復(fù)存在。

5G 時(shí)代的到來(lái),VR 技術(shù)也將再一次得到新發(fā)展，它所存在的問(wèn)題也將會(huì)一一解決，它的運(yùn)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大同時(shí),將全面普及到每一個(gè)課堂，每一位學(xué)生都會(huì)感受到未來(lái)科技發(fā)展的魅力。

（二）VR技術(shù)有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)

以粵教版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第三單元“火山與地震”教學(xué)為例。本單元第14 課了解地球上的各種地貌，掌握巖墻褶皺的成因，進(jìn)一步分析土層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。第15 課了解火山爆發(fā)的過(guò)程和現(xiàn)象。第16 課了解地震現(xiàn)象及其原因。教師根據(jù)課程內(nèi)容提出探究性問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)提問(wèn)和VR 技術(shù)進(jìn)一步觀察地球地貌、火山噴發(fā)場(chǎng)景和地震形成過(guò)程。運(yùn)用VR 技術(shù)，學(xué)生可以近距離觀察和感受火山爆發(fā)和地震，準(zhǔn)確描述火山爆發(fā)期間和地震前的感受。教師還可以通過(guò)VR 技術(shù)組織學(xué)生進(jìn)行防震減災(zāi)安全演練，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，增強(qiáng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力，提高安全意識(shí)。

隨著VR 技術(shù)的不斷發(fā)展和普及,VR 技術(shù)在小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。事實(shí)上,這項(xiàng)技術(shù)在軍事等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。它在模擬場(chǎng)景和技能訓(xùn)練中起著重要作用。利用VR技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)情境和豐富學(xué)習(xí)資源。將其應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué),能有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí),拓寬學(xué)生的視野,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

然而,我們也必須看到VR 技術(shù)是一種媒介，它的作用是幫助我們改進(jìn)教學(xué)。我們不能被技術(shù)主宰。教師利用VR 技術(shù)和多媒體等其他信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì),能為教學(xué)提供便利，提高教學(xué)效率，最終目標(biāo)是使學(xué)生學(xué)習(xí)得更好。因此,在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)根據(jù)不同的知識(shí)屬性和輔助教學(xué)的特點(diǎn),采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,努力做到事半功倍?！?/p>