虛擬現實技術在小學科學《花、果實和種子》課堂實踐應用

童培杰 汪慧容

【摘要】小學科學是一門以實驗為載體的綜合學科。讓學生親歷每一個科學實驗，是科學教師在努力追求的方向。但是由于客觀因素的限制部分實驗的親歷成了不可能實現的事情。如何利用現有的信息技術手段以幫助科學教師解決抽象問題學生難理解這一難題呢？以教科版科學四年級下冊《花、果實和種子》一課為例，闡釋虛擬現實技術如何幫助教師突破教學難點，如何讓學生在輕松的教學氛圍下，內化科學概念。

【關鍵詞】虛擬現實技術 小學科學 課堂實踐

【中圖分類號】G623.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）19-0091-02

一、問題的提出

隨著信息技術的飛速發展，新的教學輔助手段層出不窮。在各種信息技術手段不斷涌現在教育界的今天——大數據評價手段，交互式電子白板已經在很多學校普及開來。新的信息手段的出現總是能引起教師的無限遐想和大膽嘗試，比如——虛擬現實技術。它是否能帶給教師和學生不一樣的教學體驗，真正的服務于教學呢？一次偶然的機會，感受了VR技術的奇妙。剛好，在執教一節學生理解有難度的教學內容，因此，關于虛擬現實技術在小學科學課堂的實踐應用開始了。

二、概念界定

虛擬現實（VirtualReality）技術是在綜合計算機圖形學、計算機模擬與仿真、傳感技術、顯示技術等基礎上發展起來的一種計算機應用新領域，是把客觀存在的或并不存在的東西，通過計算機技術，生成一個虛擬的環境，讓人感到如同真實存在的一種技術。[1]在該技術手段的輔助下，能讓人有身臨其境的感受。

三、研究可行性分析

首先，分析小學生認知的特點，我們知道小學生以感性認知為主，思維活動更多依賴具體事物和經驗的支持。其次，小學生處于前運算階段到具體運算階段的過渡，思維處于半邏輯狀態，以形象思維為主。雖然能在觀察、比較物體的過程中掌握物體的固有屬性，但卻不容易抽象出規律及知識概念。能更好的呈現我們的教學內容需要。再次，虛擬現實技術（VR）有以下三大特性：沉浸性、交互性、趣味性，在小學科學課上的應用符合小學生的認知上的特點，給學生提供了一種可以進行交互、直觀、自主探索的學習環境和學習方法，從而激發學生的學習積極性，在多方面提高教與學的質量和效果。

四、教學實踐，初識VR技術的魅力

以教科版四年級下冊第二單元第3課《花、果實和種子》為例，目的是讓學生通過該節課的學習讓學生初步理解：花是如何變成果實和種子的。教材設計以及教師的教學普遍手段是組織學生直接對雄蕊和雌蕊進行觀察。然后告知學生雄蕊和雌蕊之間有傳粉現象，在傳粉之后會在子房發生胚珠受精，形成種子，子房膨大形成果實這一科學事實。由于該知識點內容抽象，教師在教授時會利用視頻、圖片等教學資源進行輔助教學，但這樣的教學方式無疑是在告訴學生子房內有這樣的自然現象發生。學生仍然處于被動接受知識的角色。于是，我希望引入虛擬現實技術突破這一抽象難點，讓學生親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動的灌輸，有本質的差別。

1.創設虛擬場景，增加學科知識趣味性

小學生的認知特點還停留在形象直觀的思維層面，邏輯思維能力的發展有限，將抽象的科學原理通過VR技術，結合圖片和聲音的不同效果營造出炫酷的畫面和場景，學生像在游樂園里玩耍一般輕松。本來呆板的科學知識被形象化，學生的學習興趣自然激發。在《花、果實和種子》一課中，學生的認知驅使他們要去看看子房內的變化，但在通常情況下，只能通過FLASH動畫給學生呈現，這樣的呈現方式學生習以為常，完全沒辦法激發學生的探究欲望。但借助虛擬現實技術，學生能變身攝像機跟隨花粉進入落到柱頭上，再跟隨精子在花粉萌發出的花內粉管能暢游。進入到子房內看看精子到底去了哪里。有趣的場景化，會讓學生流連忘返，記憶猶新。

2.模擬真實動態，增強學生體驗真實感

為學生“搭建階梯”，孩子們在教師引導下一步一步向上攀登，在解剖完子房之后，學生在自己的努力之下不能解決疑惑，而對子房的探究欲望愈發強烈，拿出VR，通過信息技術手段，幫我們看看微觀世界的變化。VR視頻將帶領學生去到子房內看到精子如何與胚珠結合，回到子房外觀察子房的膨大。借助現實生活中“桃子”這一學生熟知的生活角色，營造真實生活場景。這樣一來，原本的知識傳教變成了學生自愿主動的親歷。同時，內化了科學概念，突破了教育教學難點。

子房后的景象

另外，虛擬現實技術能再現生活中無法觀察到的自然現象或科學現象，大到宇宙空間，小到微觀粒子，學生都可以去親歷，甚至鉆入到微觀世界去看看人類肉眼根本沒法企及的景象。在虛擬現實中如果解決酒精燈的點燃問題，完全可以設置交互讓學生進行隨意的操作。如果學生沒能規范操作，在虛擬環境中完全可以給學生呈現出錯誤操作的真實后果，逼真的生活場景，定讓學生留下深刻印象。

3.建立虛擬空間，突顯學科概念簡潔性

皮亞杰曾說過：兒童認知知識主要來源于對客觀世界的認知建構，即知識是由主體積極建構獲取的，建構是通過新舊經驗互動實現的，創建學習情境是讓學生產生交集，讓學生在學習情境中建構知識。[2]“花粉落在柱頭上，萌發出花粉管，精子進入子房與胚珠受精，形成種子；子房膨大，形成果實”抽象的科學知識，與學生的原有認知有差距，因此學生對該概念的理解困難。但通過建立虛擬空間，學生身臨其境，概念的呈現方式從抽象變成了直觀感受，學生在親歷概念的建構過程中自然內化概念內容。[3]

可見，利用虛擬現實技術進行虛擬空間的建設，技能為學生與知識之間建立鏈接的橋梁，又能將知識本身變得簡潔易懂，促進學生對知識概念的吸收理解。

過程截屏 過程截屏

4.研究結論

通過實踐研究我們看到了新技術手段給小學科學課堂帶來了新的突破手段。虛擬現實技術手段在教學中的應用，不僅給學生呈現新技術對生活及學習帶來的便利，更能幫助教師和學生突破小學科學課程中抽象知識概念的教學和理解，新技術的出現勢必會引發教學策略的革新。

參考文獻：

[1]席學榮.虛擬現實技術給科學教學帶來的變化[J]，課程教材教學研究，2017，（1）：25-27.

[2][美]Grigore C.Burdea，[法]Philipe Coiffet著，魏迎梅等譯，虛擬現實技術（第二版）[M]，北京：電子工業出版社，2005，255-258.

[3]劉箴.虛擬現實在兒童科學教育中的應用探究.中國會議.