AR/VR技術(shù)在初中生物課堂中的運(yùn)用

顧紅新

摘 要：AR俗稱增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，VR俗稱虛擬現(xiàn)實(shí)，是近年來(lái)比較流行的前沿科技，正逐漸走進(jìn)校園、走進(jìn)課堂。利用AR/VR技術(shù)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能直觀地展示生物體的功能結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容，活化初中生物課堂。相信隨著AR/VR技術(shù)的成熟和普及，將會(huì)改變初中生物課堂，甚至整個(gè)課堂教育模式。

關(guān)鍵詞：AR; 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí); VR; 虛擬現(xiàn)實(shí); 初中生物

中圖分類號(hào)：G633.91 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2019）01-034-001

AR和VR是兩項(xiàng)前沿的科學(xué)技術(shù)，主要被廣泛應(yīng)用在娛樂上，比如AR游戲《Pokemon go》，發(fā)售當(dāng)初全世界玩家日均活躍人數(shù)達(dá)到5000萬(wàn)以上，可以說(shuō)是風(fēng)靡一時(shí);VR游戲更是遍地開花，現(xiàn)在的大型商場(chǎng)基本都有虛擬現(xiàn)實(shí)游玩設(shè)備，吸引了很多成年人和小朋友爭(zhēng)相體驗(yàn)游玩。AR/VR技術(shù)是廣受青少年喜愛的一門技術(shù)，如能將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中，必能充分激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情、提高教學(xué)質(zhì)量。

一、利用手機(jī)AR類APP，活化初中生物課堂

初中生物教材中，有大量的生物探究實(shí)驗(yàn)，而生物實(shí)驗(yàn)課程有很大一部分由于季節(jié)、經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)難度和危險(xiǎn)性等一系列原因，使得生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法正常開展，只能利用視屏、課件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生無(wú)法直觀地了解生物的結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥乏味。AR類手機(jī)APP的出現(xiàn)，則解決了某些生物實(shí)驗(yàn)難以開展的現(xiàn)狀。比如在《植物體的光合作用》這一課中，教師展示植物葉片的結(jié)構(gòu)，通過(guò)顯微鏡圖片以及視頻的展示，學(xué)生還是不能夠?qū)G色植物的葉片結(jié)構(gòu)有立體的了解，基本都停留在平面結(jié)構(gòu)的了解，此時(shí)教師利用“4D夢(mèng)想課堂”這款A(yù)R軟件，直接展示細(xì)胞的立體結(jié)構(gòu)，且能夠?qū)θ~片結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位展示，利用AR模型對(duì)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，使學(xué)生對(duì)葉片每個(gè)結(jié)構(gòu)有一個(gè)直觀的了解，并且利用軟件，對(duì)葉片進(jìn)行的氣體交換也進(jìn)行了演示。學(xué)生通過(guò)親眼觀察，對(duì)整個(gè)光合作用中氣體是如何進(jìn)出葉片的、進(jìn)出葉片中的氣體分別是何種氣體、氣體進(jìn)出葉片時(shí)氣孔是關(guān)閉還是打開的等問(wèn)題都有了最直觀的了解，也更容易明白光合作用的過(guò)程。這比簡(jiǎn)單的顯微鏡觀察結(jié)構(gòu)要來(lái)得更加全面，學(xué)生也更為感興趣。

二、用VR展現(xiàn)不一樣的生物課堂，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

VR技術(shù)雖然是一個(gè)高新技術(shù)，但在現(xiàn)在的科技環(huán)境下，要讓VR設(shè)備進(jìn)入課堂還是比較簡(jiǎn)單的。現(xiàn)在的VR頭顯設(shè)備主要是以下幾種：外接式頭顯設(shè)備、一體式頭顯設(shè)備、移動(dòng)端頭顯設(shè)備。外接式頭顯設(shè)備，用戶體驗(yàn)較好，具備獨(dú)立屏幕，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量較高，不過(guò)受著數(shù)據(jù)線的束縛，自己無(wú)法自由活動(dòng)，如HTC vive、Oculus Rift。一體式頭顯設(shè)備，產(chǎn)品偏少，也叫VR一體機(jī)，無(wú)需借助任何輸入輸出設(shè)備就可以在虛擬的世界里盡情感受3D立體感帶來(lái)的視覺沖擊。移動(dòng)端頭顯設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，只要放入手機(jī)即可觀看，使用方便，如空之翼VR眼鏡。其中移動(dòng)端設(shè)備是生物教學(xué)中最容易提供的設(shè)備，市場(chǎng)上現(xiàn)在有幾塊錢的自制紙盒類VR眼鏡，學(xué)生也能自己動(dòng)手制作，利用手機(jī)就可以進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)。

那么VR技術(shù)如何運(yùn)用到初中課堂中，讓生物課堂展現(xiàn)出不一樣的風(fēng)采呢？VR的優(yōu)勢(shì)之一就是具有更高的維度，相比傳統(tǒng)的視頻內(nèi)容，它具備360度全景畫面，可以讓用戶產(chǎn)生身臨其境之感，通過(guò)聲音、畫面營(yíng)造全面音響感受的氣氛和氛圍，空間感、距離感都會(huì)更有層次。初中生物教學(xué)過(guò)程中，其中一個(gè)問(wèn)題就是如何給學(xué)生展示生物素材，讓學(xué)生能夠直觀的對(duì)各類生物有所了解。傳統(tǒng)的初中生物課堂中，大部分是以視頻、圖片、模型進(jìn)行展示的，比如蘇科版8年級(jí)教材設(shè)計(jì)很多植物動(dòng)物等教學(xué)內(nèi)容，其中的一些動(dòng)、植物教師沒辦法直接展示活體，有些動(dòng)、植物也沒有實(shí)物標(biāo)本，學(xué)生對(duì)生物的認(rèn)知往往只能通過(guò)教師的語(yǔ)言描述和播放的多媒體去了解，顯得那么蒼白無(wú)力。然而VR則可以給學(xué)生帶來(lái)完全不一樣的體驗(yàn)，能夠身臨其境的去看課本中介紹的動(dòng)植物，甚至能夠進(jìn)入水里回到古代去看這些已經(jīng)消失或者平時(shí)不容易近距離接觸的動(dòng)、植物。

再如在蘇科版八年級(jí)下冊(cè)生物教材中有一章節(jié)是生物進(jìn)化的歷程。在講述生命進(jìn)化的過(guò)程中，教師會(huì)介紹生物進(jìn)化過(guò)程中環(huán)境的變化，傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，我們只能通過(guò)模擬的短片以及圖片來(lái)介紹，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是基本靠想象。但是結(jié)合VR技術(shù)，我們就可以把這些消逝的場(chǎng)景重塑給學(xué)生看。在PS4上面，有一款叫《方舟公園》的游戲，是讓玩家在恐龍世界中進(jìn)行生存的游戲，筆者在上課的過(guò)程中，讓班級(jí)推選出一位學(xué)生來(lái)體驗(yàn)這個(gè)游戲，然后讓該同學(xué)將游戲中的見聞一一描述給同學(xué)。借助VR技術(shù)，學(xué)生圍繞游戲內(nèi)的高大蕨類植物進(jìn)行觀察，而其他同學(xué)則通過(guò)大屏幕觀察到古代的大型蕨類植物。同樣，學(xué)生對(duì)游戲里的恐龍等動(dòng)物也進(jìn)行了近距離的觀察，整節(jié)課中，學(xué)生在一邊娛樂的狀態(tài)下，一邊完成了對(duì)生物進(jìn)化環(huán)境的了解。課后筆者還對(duì)體驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行了訪問(wèn)，他激動(dòng)地說(shuō)：“這樣的生物課是他從來(lái)沒有想到的，給他的震撼非常大。”他還表示以后自己也想去了解VR技術(shù)，甚至有可能往VR技術(shù)這一塊發(fā)展。而沒有體驗(yàn)過(guò)的學(xué)生，則表現(xiàn)出對(duì)VR技術(shù)極濃的興趣，之后的課堂表現(xiàn)也特別積極，他們希望之后的體驗(yàn)活動(dòng)中也能讓他們親身體驗(yàn)。

三、科技改變教育，興趣推動(dòng)學(xué)習(xí)

“興趣是最好的老師”，傳統(tǒng)教學(xué)手段，主要是書本、PPT、視頻等多媒體，現(xiàn)在學(xué)生在家中或班級(jí)里會(huì)養(yǎng)一些小植物，來(lái)美化一下環(huán)境，學(xué)生對(duì)此樂此不彼，而往往因?yàn)闆]有足夠的生物知識(shí)，把小植物養(yǎng)死了，或者根本就不知道自己養(yǎng)的是什么植物。很多時(shí)候，遇到這樣的問(wèn)題，學(xué)生都會(huì)向生物老師請(qǐng)教，如果老師只是簡(jiǎn)單介紹的話，學(xué)生同樣印象不會(huì)很深刻，也不會(huì)有太大興趣。而利用AR/VR技術(shù)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能直觀的展示生物體的功能結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容，筆者相信隨著AR/VR技術(shù)的成熟和普及，一定會(huì)改變我們的初中生物課堂，甚至整個(gè)教育。生活因科技而美，教育也會(huì)因科技而改變。

參考文獻(xiàn)：

[1]竇勇兵.VR技術(shù)在中學(xué)生物學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究，《中學(xué)生物教學(xué)》，2014（12）：28-30