虛擬現實與農學課堂教學的有機整合

張 峰

(皖北經濟技術學校，安徽 阜陽 236400)

1 虛擬現實技術的發展歷程

虛擬現實技術最早的開發案例可以追溯到20世紀末期。1954年，第一款虛擬現實設備誕生，其集成了大量當時最為先進的信息硬件技術，能夠通過互動外設輸出3D視覺信息。這臺設備本質上屬于觸屏運動設備，包含顯示屏、環繞揚聲系統、嗅覺模擬裝置以及可調節座椅等硬件。體驗用戶能夠在座椅上通過顯示屏享受一些由贊助商拍攝的短片，具備一定的商業化性質。在當時，能夠提供高科技信息體驗的設備數量寥寥無幾，因此這臺虛擬現實設備的發布震驚了當時的新聞界，取得了一定的社會效應。然而，由于當時信息化硬件發展的物理限制，這臺設備的處理速度十分緩慢，無法支撐過于復雜的3D信息顯示。同時，其體積以及重量較為龐大，不便于移動展示[1]。因此，這臺設備最終銷聲匿跡，沒有取得商業收益。但是后續科學家并沒有放棄對虛擬現實設備技術的研究，自1982年商用虛擬現實設備RB2發布以來，大量的新穎技術被應用在設備的研究過程中，使其性能以及效果不斷提升。終于，在2008年末，網絡商業募捐項目OCULUS RIFT成功投入生產，為用戶帶來了靈活、強大的視覺體驗，打下了虛擬現實技術應用的基礎。2015年，競爭產品HTC Vive進入商業應用，虛擬現實技術進入了黃金時代。

2 虛擬現實對農學課堂的應用效果

隨著相關技術應用的快速發展，虛擬現實技術已經走進了自然科學教學、特種行業教學、網上授課教學等多個應用方面。通過對這種技術的應用研究顯示，有效應用虛擬現實能夠對學生的課堂學習效率提升發揮輔助作用，幫助他們快速理解原有的抽象知識點，從而增強整體學習質量，深入掌握新的知識概念。農學課堂的授課內容主要包括作物種植、養護、收割等多個層次的知識，同時還需要學生掌握植物的生長遺傳等生物內容理論。這些知識點的抽象程度較高，不易被學生直接理解，容易導致課堂效率下降，學生產生厭煩情緒等問題，影響農學授課效果。因此，農學授課需要結合現實因素，讓學生對農作物的生長規律產生興趣，進而結合實踐進行內容學習。然而，當前的農學課堂仍然在普遍應用傳統教學方法，通過課件PPT、記錄視頻等方式進行授課。這種授課形式既不能讓學生產生直觀的認識，也無法激發他們的主觀能動性。因此，教師需要尋求全新的授課形式，提高教學效果。在虛擬現實技術應用逐漸成熟后，教師可以利用這種技術，結合農學課堂形式，發揮其互動、沉浸的主要特征，增強授課效果。虛擬現實技術能夠實現對傳統授課內容形式的轉換，讓學生感到身臨其境的體驗。例如，教師可以設置虛擬農田環境，讓學生進行農作物的觀察，學習如何進行播種以及管理。虛擬現實技術不受農學實踐的時間影響，能夠在任何季節、任何地點對任何農作物種類進行研究，大幅提高了教學的靈活性。其次，得益于虛擬現實的超高分辨率，學生能夠對微觀環境進行模擬觀察，使原本復雜抽象的農學知識變得生動、有趣，促進他們的主觀積極性提升[2]。在授課過程中，教師應當使用虛擬現實開發套件，創設虛擬場景，達到增強學生體驗的目標。

3 虛擬現實技術應用在農學課堂中的硬件要求

虛擬現實技術有著一定程度的硬件門檻需求，如果沒有達到這種需求標準，將會大幅降低體驗效果，對農學課堂的教學產生負面影響。因此，為了有效將虛擬現實技術與農學課堂進行有機整合，教師需要考慮能夠使用的硬件設備條件，針對性進行教學方式改革。虛擬現實技術應用的規格具有多層次特征，教師可以從入門級開始進行嘗試，待應用較為成熟后，再進行深入改進。入門級設備通常由內置陀螺儀感應的智能手機即可勝任，學生能夠通過簡單的手機模擬，對虛擬現實技術支持下的農學知識產生初步的認識，優化教學效果。標準級硬件設備需要由性能符合條件的智能手機與對應的虛擬現實紙盒套件構成，通過這種方式進行應用，能夠大幅提升課堂沉浸感，相比入門級配置能夠降低受到干擾的概率，使學生的注意力更加集中。高端虛擬現實技術應用配置需要高性能的臺式計算機與OCULUS RIFT設備、HTC VIVE設備進行配合，需要投入較多的基礎成本。但是，這種設備條件能夠帶來的效果是入門、標準級所無法比擬的。通過高性能計算機的顯示卡性能支持，OCULUS RIFT以及VIVE能夠輸出高達每秒120幀率的雙眼畫面，使學生能夠瞬間沉浸相關環境中，大幅提升學習效果，并激發他們對于知識內容的探究興趣。教師應當根據能夠投入的成本，決定配置相應的硬件資源，盡可能提升教學效果。

4 虛擬現實與農學課堂實現有機整合的策略途徑

4.1 運用虛擬現實應用激發學生主觀積極性

通過將農學課堂與虛擬現實應用技術進行結合，能夠大幅提高學生對于相關知識點的興趣，深入激發他們的主動積極性性，從而優化整體課堂教學效果。傳統農學授課過程在新時代已經通過引入信息技術，在教學過程中增加大量的多媒體元素，然而，隨著時代的發展，新階段的學生對于信息量較為稀疏的多媒體教學已經產生了厭煩感，這嚴重降低了農學的授課效果，不利于教學效率的進一步提升。因此，教師需要尋求信息量更為豐富的教學方式，第一時間吸引學生的注意力，讓他們沉入農學知識講解過程中[3]。因此，教師可以在農學課堂中使用虛擬現實技術，提高課堂知識講解的信息量，使學生產生探究興趣，提高授課效果。

4.2 使用虛擬現實突破教學中的疑難問題

在農學課堂授課的過程中，存在著大量的學習難點。這些難點可能會嚴重干擾學生對于相關知識的理解程度，并降低授課效率，使教師的教學任務加重，不利于進一步講解。在傳統課堂模式中，教師需要通過教材以及相關多媒體課件，為學生解答難點問題。然而，這種講解由于畫面較為單調，容易導致學生注意力渙散，進而影響講解效果，不利于課堂時間管理。教師可以通過應用虛擬現實技術，使用3D模型生成器，對農學知識中的難點問題內容進行建模，使學生能夠通過虛擬現實技術直觀地觀察到問題的解決方案，降低授課難度，提升教學效果。

4.3 利用虛擬現實進行農作物類別教學

由于農業植物類型較為多樣化，因此進行學習記憶的難度通常較高。部分學生無法有效區分植物與植物之間的區別，并且對種類概念的理解程度較差，不利于學習成績提升。因此，教師需要通過虛擬現實技術，讓學生能夠直觀地發現植物之間的細微差別，實現植物種類的快速分類。同時，還可以利用虛擬現實套件對農作物的生長環境特征進行模擬，讓學生能夠通過視覺記憶效應，加強學習知識的記憶效果，降低遺忘的概率，實現農學成績提升。

4.4 通過虛擬現實技術進行農業環境模擬

在農學授課過程中，最為關鍵的部分便是農作物本身所需要的生長條件，如果學生沒有完全掌握這些知識，便會對后續的應用造成負面影響。通常情況下，農作物會受到溫度、光照、土壤條件等現實因素影響，任何一個因素沒有達到標準都會使農作物陷入生長遲緩、甚至枯萎的狀態[4]。因此，學生需要針對環境條件進行農學研究，了解不同農作物所需要的差異化土壤條件以及自然條件。在傳統教學課件中，由于受到媒體形式的影響，通常難以將這些條件直觀地傳達給學生。因此，教師可以采用虛擬現實技術，對農作物生長環境進行實時模擬，讓學生能夠通過直觀地虛擬現實感受，增強對于知識的了解程度，提高授課效果。

4.5 在虛擬現實環境中進行農業生產練習

虛擬現實技術在練習式學習活動中，能夠發揮最大程度的輔助效果。教師應當在農學課堂中應用虛擬現實技術，通過對模擬反饋糾正學生的錯誤認知，并利用虛擬環境的時間加速功能，讓學生感知到農作物生長的全過程，降低教學成本，提高了課堂效率。

5 結語

綜上所述，在將虛擬現實技術與農學課堂進行有機整合的過程中，教師應當采取多種有效的策略，提高農學授課的質量以及效率，為學生未來的應用打下堅實基礎。