VR教育在中小學(xué)教育中的應(yīng)用途徑

梁堃

VR作為一種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其應(yīng)用于中小學(xué)教育領(lǐng)域具有重大的價(jià)值。本文結(jié)合中小學(xué)教學(xué)實(shí)際內(nèi)容，從用VR構(gòu)建仿真場景、用VR呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)、用VR完成虛擬實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面說明了VR教育在中小學(xué)教育中的應(yīng)用途徑，期望本文能夠?yàn)閂R教育研究提供一些具有價(jià)值的借鑒。

VR（Virtual Reality）的中文譯名為“虛擬現(xiàn)實(shí)”，指使用計(jì)算機(jī)技術(shù)形成的在視、聽、觸感等方面具有高度近似性的數(shù)字化環(huán)境。使用者借助VR眼鏡、手柄等附加設(shè)備，能夠融入環(huán)境、體驗(yàn)環(huán)境。VR技術(shù)具有情境性、沉浸性、交互性的基本特征，近年來，VR地通過各種途徑被越來越多用于中小學(xué)教育中，顯示出重大的教育應(yīng)用價(jià)值。

用VR構(gòu)建仿真場景

在中小學(xué)學(xué)科教學(xué)中，經(jīng)常需要為學(xué)生提供場景，以供學(xué)生觀察或體驗(yàn)。傳統(tǒng)教學(xué)中，提供場景的方式包括教師描述、圖片觀察、視頻播放等，所營造的場景具有間接性，如果學(xué)生的想象力或空間思維力不足，將難以把握?qǐng)鼍暗奶卣鳌６褂肰R技術(shù)，能夠以生動(dòng)的方式來呈現(xiàn)三維場景，降低對(duì)學(xué)生想象力與空間思維力的要求。場景也可與主體交互，顯著提升學(xué)生觀察或體驗(yàn)場景的效率。

例如，在學(xué)習(xí)小學(xué)科學(xué)中與“太陽系”有關(guān)的內(nèi)容時(shí)，就可以使用VR技術(shù)呈現(xiàn)一個(gè)仿真的太陽系場景，讓學(xué)生觀察行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌跡，與此同時(shí)，認(rèn)識(shí)太陽系中各行星的大小、與日距離等特征。對(duì)于太陽系這樣遙遠(yuǎn)的事物，學(xué)生不可能以肉眼進(jìn)行全面的觀察，而通過使用VR技術(shù)，便能夠讓學(xué)生對(duì)太陽系的運(yùn)行方式產(chǎn)生足夠的感性認(rèn)識(shí)。

又如，在中小學(xué)語文課堂上教學(xué)古詩詞時(shí)，為了讓學(xué)生體悟到文字的美感、把握其中的意境，需要為其提供接近意境的場景。教師可以使用VR創(chuàng)設(shè)仿真場景，讓學(xué)生入情入境，創(chuàng)造適宜欣賞古詩詞的心理狀態(tài)。除了由教師創(chuàng)造場景外，也可由學(xué)生自行使用VR資源編輯器，根據(jù)古詩詞的內(nèi)容編輯真實(shí)場景，讓學(xué)生以建構(gòu)者的身份去把握?qǐng)鼍啊?/p>

用VR呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)

VR不僅能夠?qū)⑷缣栂的菢育嫶蟮氖挛飵У綄W(xué)生身邊，也能夠深入微觀事物的機(jī)理，將因太過微小而不可能被直接觀察到的事物以立體化的方式放大呈現(xiàn)。

例如，在高中生物課程中學(xué)習(xí)《組成細(xì)胞的分子》課程時(shí)，有機(jī)大分子是教學(xué)上的難點(diǎn)，學(xué)生對(duì)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)不易理解，即使教師將自己的空間想象介紹給學(xué)生，學(xué)生仍然會(huì)理解錯(cuò)誤，并因?yàn)闊o法把握大分子的特征而體驗(yàn)到受挫情緒。如果使用VR技術(shù)，便能夠清晰地呈現(xiàn)有機(jī)物的微觀結(jié)構(gòu)。在精心設(shè)計(jì)VR教育資源的情況下，學(xué)生不僅可以細(xì)致入微地觀察到有機(jī)大分子是如何構(gòu)成的，還可以看到VR呈現(xiàn)的分子之間發(fā)生反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過程，例如氨基酸脫水縮合反應(yīng)形成多肽的過程。使用VR技術(shù)，學(xué)生就不再僅僅通過想象去把握微觀世界，而是能夠獲得最為直觀的認(rèn)知。在學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)，也可以使用VR技術(shù)呈現(xiàn)原子世界，使學(xué)生理解到不穩(wěn)定化學(xué)元素的特征，其教學(xué)效果將遠(yuǎn)勝于個(gè)人想象。

在中小學(xué)學(xué)科中，物理、化學(xué)、生物學(xué)科對(duì)呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)具有很多的要求，VR技術(shù)以其可以呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的作用，可在這三門學(xué)科中發(fā)揮重大價(jià)值，能夠攻克許多傳統(tǒng)條件下的教學(xué)難點(diǎn)。VR技術(shù)所提供的深入微觀世界的體驗(yàn)還有助于一改學(xué)生對(duì)這些學(xué)科形成的“枯燥”“難懂”的印象，對(duì)全面提升學(xué)習(xí)興趣具有幫助。

用VR完成虛擬實(shí)驗(yàn)

VR不僅可用于觀察、體驗(yàn)及簡單交互活動(dòng)，還可以成為復(fù)雜性操作活動(dòng)的構(gòu)建平臺(tái)，在中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮作用。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)儀器可被任意調(diào)取使用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不再受到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間表的限制。而且，在VR環(huán)境下，精心設(shè)計(jì)的程序有助于消除設(shè)備數(shù)據(jù)誤差，使學(xué)生更好地通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)科學(xué)原理。

以初中物理中的“物體透過凸透鏡成像”教學(xué)內(nèi)容為例，根據(jù)教學(xué)需要建立VR教學(xué)資源后，學(xué)生就可利用鼠標(biāo)縮小物體和凸透鏡之間的距離，VR界面會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的程序反饋操作。學(xué)生觀察成像特點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)距離與成像之間的關(guān)系。

值得注意的是，VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)在易對(duì)設(shè)備造成損害的實(shí)驗(yàn)中具有突出價(jià)值。例如，對(duì)于中學(xué)物理課程中“探究電路短路問題”這一實(shí)驗(yàn)，如果以傳統(tǒng)的方式進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，將會(huì)對(duì)器材造成損壞，并給學(xué)生帶來人身安全隱患。如果使用VR技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，便可以有效地避免這一問題，使學(xué)生能夠以虛擬觀察和操作的方式來了解電路短路的具體現(xiàn)象及處理方式。在更多情況下，VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不能完全替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。當(dāng)真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有較高可行性時(shí)，可將VR實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，讓學(xué)生提前在VR環(huán)境中進(jìn)行預(yù)熱性的虛擬操作，待熟悉把握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)之后，再著手開始真實(shí)實(shí)驗(yàn)。

結(jié)語

VR教育是教育信息化深入推進(jìn)的結(jié)果，代表了中小學(xué)教育技術(shù)的最新發(fā)展趨向，已經(jīng)在多方面體現(xiàn)出了應(yīng)用價(jià)值。VR教育作為一種新型教育樣態(tài)，與之有關(guān)的理論與實(shí)踐問題都有待進(jìn)一步深入研究，中小學(xué)教育工作者應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要，探索更多具有教育促進(jìn)作用的VR應(yīng)用途徑。