人大附中：VR融入教學實踐案例學校：中國人民大學附屬中學

文 寧 寧

VR教學將傳統單向教育轉化為認知交互和沉浸式體驗模式，學生被帶入微觀或宏觀的虛擬世界中，身臨其境地觀察、探究，激發好奇心，增強主動性。它將學科的復雜知識和抽象結構形象展現，幫助學生更好地理解知識。這是VR技術在教學中最吸引老師的地方。

人大附中在選修課中將VR技術開發作為一項教學內容，老師帶領學生開發VR模型，而近兩年，人大附中對VR技術應用在課堂上也多有嘗試。

戴上VR眼鏡，進入人體血液循環系統

輦偉峰是人大附中的高二生物老師，上學年他與另一位生物老師和淵做了兩次VR生物課。課堂內容是進入人體血液循環系統，觀察了解細胞以及亞顯微鏡下的細胞結構。每個學生都手持一臺VR單機設備，獨自進入視頻中探究，體驗時間10分鐘。

“學生進入相對封閉的環境，根據自己的理解來感悟視頻內容，但這種視頻又比平常放的視頻沉浸感更強，學生投入度更高，用于課堂個性化教學比較不錯?！陛倐シ逭f，初次體驗的學生非常興奮，對探究材料的理解也更深入。

不過，封閉式的探究環境也對老師的課堂設計提出更高要求。第一次嘗試VR教學，輦偉峰說與傳統備課不一樣，他要進入虛擬環境體驗，把新奇的地方寫下來，便于與學生產生共鳴。

如何就素材合理地設計課堂情境是輦偉峰不斷思考的問題，“不管是國外還是國內的課，不能為了技術偏離課堂?！?/p>

設計課程方案時，很多老師對控場提出不少意見，怎么讓學生按照老師設計的路徑去探究，不至走得太偏。最終討論結果是，先布置課堂任務，基于每組學生的特點，設置觀察重點。

這堂課輦偉峰布置了兩大類問題，一類是鞏固之前生物課上沒注意到的知識細節，另一類是從生物學意義上探究VR技術在呈現細胞結構上有哪些不合常理的地方。

學生的表現超出預想?！八麄冇^察到很多我沒有思考到的問題?！陛倐シ逭f，在分析細胞核周圍的細胞骨架時，有學生提出細胞骨架理論上應該是蛋白質的分子結構，但視頻中呈現的卻是建房的鋼筋結構狀，這種維度下，這個結構是不合理的。輦偉峰思考后發現了問題所在，視頻沒有告訴使用者放大倍數，就生物學科來說，非常講究參照物及放大縮小的比例。

評價方式也是他要考慮的問題。傳統的課堂評價方式多是課堂提問，學生群體回答，或者布置小測試，與學生可以眼神互動。VR課堂，學生則進入封閉的探究環境，不再有傳統課堂的互動。輦偉峰說，這種情況下，就要預設問題和探究路徑，讓這堂課沿著路徑走，最后以小組匯報形式做課堂反饋。

從分子式到太陽系，根據學科需求定制VR課堂

除了在課堂上嘗試使用VR技術外，人大附中2012年就開設通用技術選修課，其中有一門虛擬現實技術的課程，施一寧老師已經教了四年，帶學生開發VR軟件系統。期間也遇到一些問題，比如學生的編程基礎、三維建?；A參差不齊，上課要先把這些基礎打好，獨立研發軟件就成為了課程附屬品。他最近思考的是，學生課時有限，精力也有限的條件下，如何把虛擬現實作為教學主體呈現給學生。

施一寧目前的課程設置分為三個部分，先讓學生按照自己的設想，設計出一個軟件的三維模型。之后用軟件讓模型互動。最后給學生現成案例，教他們實現一個VR、AR的DEMO。

“還有一部分是有些老師對V R技術比較感興趣，想看有沒有教學需求，能夠用虛擬現實技術去解決，我帶學生幫他們做一些。”他補充說。

說到這，一旁教化學課的副校長周龍平來了興致，開始和施一寧“定制”化學有機分子結構的VR模型，“這個對于空間想象力弱的學生是一大福利?！?/p>

在帶學生做VR項目的時候，施一寧發現學生對兩件事特別感興趣，一是微觀世界的無限放大，像血細胞、分子結構。另一件是天體運動、萬有引力這類宏觀世界的探索?！皩W生都想著做一個太陽系，以VR的形式把太陽系虛擬出來，放在桌面上?！边€有一些更基礎的化學分子結構，給學生代碼和基本的技術操作方案后，學生都可以實現。

宓奇老師就向施一寧定制過VR課程，將磁場中的粒子運動做成VR的形式，學生手持平板電腦，可以在平板上改變粒子的質量、運動速度以及電荷屬性等，最終平面上的圖形就變成了動態的、立體的粒子運動。

好奇之余，研學教研組長臧春梅提出一個疑問，如何保證VR視頻中學科參數的科學性。施一寧說這些都會通過相應的軟件來解決，會有標準的數據庫。

VR教學性價比低？或可影響學生一生

在施一寧看來，所有技術最終都要服務于教學目標與學生素養。

VR技術應用于課堂的另一個問題是使用門檻，老師制作一門VR課程所需要的時間是多少。

“老師比較關心用多長時間才能把一節課帶出理想效果?！标按好诽狗Q如果時間成本高，而教學效果有限的話，老師也不會用。

宓奇覺得投入產出比要從學生的一生去考慮。他曾與生物、化學、通用技術老師合作開發一系列碰撞課程。在一節汽車碰撞緩沖的技術課堂上，四位學科老師先從自己學科的角度講解，又花兩三周讓學生去加工有緩沖功能的手機殼，之后再拿出一節課讓學生展示，老師分別點評。課程成本非常高，但他仍然覺得有必要做，讓學生知道學科之間如何融合。

“在教育階段主要是萌發意識?！卞灯娼忉專攲W生在大學聽到一些工程學的知識時或許會想到自己也能做，可以往哪個方向努力。他認為未來二三十年后不存在VR概念了，很多工作、學習的場景已經是虛擬現實。現在是井噴但很原始的技術狀態。

市場能不能為學校提供長期穩定的技術支持，以幫助學校埋下這些“種子”，這是臧春梅擔憂的。施一寧觀察，VR市場很大，但應用于教育行業需要漫長的過程，現在仍然以賣硬件為主，做課程的很少。嘗試過兩次V R生物課的輦偉峰也表示，硬件有了之后，相應軟件的研發是否跟得上，能不能構建系列的課程？

這也是學校所關心的。

教育部虛擬現實應用工程研究中心主任周明全，曾總結虛擬現實與教育融合的三大問題，其一是概念問題，教育需要的不僅僅是技術，虛擬現實技術要與教育的發展規律結合，而且是分裂的；其二是技術有待優化，VR眼鏡對孩子眼睛的傷害太大，要用全息技術等代替VR眼鏡；其三就是內容的制作。他表示，VR教育內容制作復雜，需要政府、企業、教師三方結合，構成教育改革系統工程。同時，對學生的測評也需要重新來定。

VR技術需要經歷漫長的時間逐漸成熟，尤其應用到教育領域。這三大融合問題很難在短期內解決。就學校來說，像人大附中這樣開放心態，主動探索、尋找契合自己教學場景的VR應用，是可以在小環境逐步優化VR教學的。

未來的趨勢已經很明顯。國務院最新印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》在第三部分“改革創新驅動教育發展”中提到，支持各級各類學校建設智慧校園，綜合利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索未來教育教學新模式。VR技術帶來的教學新模式目前還只是雛形，想象空間仍然很多。