虛擬現(xiàn)實(shí)課堂五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型

姬志敏?文福安?谷文忠

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用越來越廣泛，部分中小學(xué)教師已把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)納入課程設(shè)計(jì)中，但是課程設(shè)計(jì)并沒有取得預(yù)期的效果，因此實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的首要任務(wù)是形成一個(gè)適用的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，在充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的前提下設(shè)計(jì)和組織教學(xué)活動(dòng)。文章設(shè)計(jì)了一種以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和STEAM教育理念為依托適用于虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，且從該模型的理論基礎(chǔ)、基本環(huán)節(jié)、評(píng)價(jià)機(jī)制等方面詳細(xì)闡述了該教學(xué)設(shè)計(jì)模型的構(gòu)成要素和基本結(jié)構(gòu)，然后以虛擬現(xiàn)實(shí)課程“解碼古代建筑的黑科技”為例，具體說明了該教學(xué)設(shè)計(jì)模型的應(yīng)用，以便給虛擬現(xiàn)實(shí)教育探索中的教師提供幫助和建議。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型;情境教學(xué);STEAM教育

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2020）02-0054-07

收稿日期：2019-11-20

作者簡介：姬志敏（1996— ），女，河南鶴壁人，碩士研究生，研究方向?yàn)榻逃浖こ?文福安（1962— ），男，山西新絳人，北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究中心主任，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘摂M仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用，教育信息化和虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用;谷文忠（1982— ），男，山西新絳人，工程師，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的不斷發(fā)展和改良，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越多地應(yīng)用到中小學(xué)課程教育中。虛擬現(xiàn)實(shí)課堂不同于傳統(tǒng)課堂，學(xué)生在課堂中不僅需要使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔等設(shè)備，還需要虛擬學(xué)習(xí)資源與課程的教學(xué)目標(biāo)緊密結(jié)合。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，相關(guān)的研究成果不夠豐富，且大多屬于經(jīng)驗(yàn)型研究，缺乏配套的理論指導(dǎo)和模式建構(gòu)[1]。很多中小學(xué)教師缺乏對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以在設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)課堂時(shí)無所適從。為了使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地應(yīng)用到教育課堂中，亟須一種教學(xué)設(shè)計(jì)模型為教師提供幫助和引導(dǎo)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的國內(nèi)外研究綜述

（一）國內(nèi)研究綜述

國內(nèi)有大量的學(xué)者提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是可以應(yīng)用到課堂中的，這些學(xué)者涵蓋了中小學(xué)教師和高等院校教師。劉勉在其文章中指出可以設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)視域下的未來課堂教學(xué)模式，其中涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)兩種技術(shù)，并通過課堂案例講解了該模式的具體應(yīng)用[2]。同濟(jì)大學(xué)的學(xué)者提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史教學(xué)中的應(yīng)用，以再現(xiàn)歷史場景的形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[3]。

（二）國外研究綜述

國外的學(xué)者提出虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的范圍可以擴(kuò)充到音樂和樂器教學(xué)、工程建設(shè)教學(xué)、軟技能教學(xué)、世界觀教學(xué)（變革性體驗(yàn)）;Serafin等學(xué)者[4]提出虛擬現(xiàn)實(shí)可以為學(xué)生提供更多可以獲得音樂技能的選擇; Rajeswaran等學(xué)者[5]提出VR在醫(yī)學(xué)訓(xùn)練中使用有很廣闊的前景;Schild等學(xué)者[6]提出可以設(shè)計(jì)多用戶虛擬環(huán)境從而增強(qiáng)虛擬學(xué)習(xí)方式;Pena等學(xué)者[7]提出可以在建筑工程領(lǐng)域采用虛擬現(xiàn)實(shí)，在保證施工人員的安全下，再現(xiàn)事故場景，起到防患于未然的作用;Hickman等學(xué)者[8]提出虛擬現(xiàn)實(shí)課堂除了可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)必要的理論知識(shí)和專業(yè)技能，還可以培養(yǎng)學(xué)生的軟技能，例如領(lǐng)導(dǎo)能力、溝通能力、整合能力、跨文化學(xué)習(xí)能力和觀察反應(yīng)能力;Stepanova學(xué)者[9]提出世界觀教育，例如可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)非常震撼的場景，通過影響學(xué)生的感知，從而影響學(xué)生的認(rèn)知和行為。

由于VR設(shè)備本身的特殊性，通常虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中都采用協(xié)作學(xué)習(xí)，而協(xié)作學(xué)習(xí)則可以分為“full-collaborative”和“semi-collaborative”，研究表明，后者更有利于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)存在感[10]。

上述研究成果為五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型的產(chǎn)生提供了理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)課堂可以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)課堂五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型

（一）五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型的理論基礎(chǔ)

利用 VR 技術(shù)，完成教學(xué)類型轉(zhuǎn)換、教學(xué)手段轉(zhuǎn)換、教學(xué)方法轉(zhuǎn)換、教學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)換以及教學(xué)空間的形態(tài)轉(zhuǎn)換，形象生動(dòng)地展示了事物的性質(zhì)、規(guī)律以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系[11]。

首先，五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型以建構(gòu)主義為理論支撐。建構(gòu)主義有四個(gè)核心要素，即情境、協(xié)作、會(huì)話、意義建構(gòu)。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)以學(xué)為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，認(rèn)為學(xué)生的有意義學(xué)習(xí)是在一定的學(xué)習(xí)情境中學(xué)習(xí)者新舊知識(shí)間產(chǎn)生聯(lián)系后發(fā)生的;同時(shí)建構(gòu)主義認(rèn)為，在課堂學(xué)習(xí)中學(xué)生會(huì)和周圍的環(huán)境、教學(xué)媒體以及同伴發(fā)生交互，在交流互動(dòng)的過程中學(xué)生可以更好地發(fā)揮主觀能動(dòng)性，交流的過程中也可以促進(jìn)知識(shí)的建構(gòu)和升華。

其次五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型以STEAM教育理念為依托。STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等幾個(gè)方面的內(nèi)容有效地結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用相關(guān)聯(lián)學(xué)科的研究和學(xué)習(xí)方法去分析問題、解決問題[12]。隨著素質(zhì)教育的不斷推廣，在虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中，邏輯能力和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)成為教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中不可或缺的部分。

虛擬現(xiàn)實(shí)課堂以其強(qiáng)大的沉浸性和交互性可以為學(xué)生提供最優(yōu)的學(xué)習(xí)情境和設(shè)計(jì)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)空間，情境設(shè)計(jì)以STEAM教育理念為指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)技能的同時(shí)也提高學(xué)生的軟技能，情境教學(xué)和有意義學(xué)習(xí)能夠最大限度地發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特征。

（二）五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型的基本結(jié)構(gòu)

教學(xué)設(shè)計(jì)模型主要用于虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)過程中主要關(guān)注的核心問題有三個(gè)：一是學(xué)生為什么要在虛擬場景中學(xué)習(xí)，二是學(xué)生要在虛擬場景中學(xué)到什么，三是學(xué)生在虛擬場景中學(xué)會(huì)了嗎。而這三個(gè)問題將在教學(xué)設(shè)計(jì)模型中具體展開，模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.學(xué)生需求分析

五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型的起點(diǎn)是學(xué)生需求分析。學(xué)習(xí)需求是學(xué)生期望達(dá)到的目標(biāo)和學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)能力的一個(gè)差值。教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員在了解學(xué)生學(xué)習(xí)需求后可以根據(jù)需求的內(nèi)容選擇教學(xué)媒體。對(duì)于能夠使用非虛擬資源解決的知識(shí)問題無須使用虛擬環(huán)境，而對(duì)于一些高危險(xiǎn)、高消耗或者現(xiàn)實(shí)生活中不可及的場景則可以優(yōu)先采用虛擬資源。

2.學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

第二部分是學(xué)習(xí)目標(biāo)分析。教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員按照學(xué)生需求和教學(xué)大綱對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)細(xì)分，保證學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生，通過課程獲得相應(yīng)的知識(shí)技能。過程與方法目標(biāo)，主要保證學(xué)生在學(xué)習(xí)借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)意義的建構(gòu)[13]。學(xué)習(xí)目標(biāo)的編寫還依賴于學(xué)習(xí)者特征分析，正確地分析學(xué)習(xí)者可以幫助教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使得教學(xué)目標(biāo)的完成度更高。

3.學(xué)習(xí)策略選擇

第三部分是學(xué)習(xí)策略選擇。虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中教學(xué)媒體和教學(xué)資源更多的是虛擬情境中的內(nèi)容，且支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。在虛擬環(huán)境中“以學(xué)為主”的教學(xué)策略更加實(shí)用，學(xué)生可以更好地發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)效率。學(xué)習(xí)的路線是由教師通過問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的，學(xué)習(xí)者走哪條路徑體現(xiàn)了教學(xué)的意志和策略[14]。

4.學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

第四部分是學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)活動(dòng)是虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中的核心內(nèi)容，同時(shí)也是虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的實(shí)踐部分，學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)最能體現(xiàn)教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員的智慧。學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)主要包含五個(gè)基本環(huán)節(jié)：分別為情境創(chuàng)設(shè)、明確問題、探究取證、總結(jié)反思和拓展延伸。這五個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，推動(dòng)課堂有序發(fā)展，其中探究取證環(huán)節(jié)可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的需求選擇不同的探究方式，這里的選擇依賴教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員對(duì)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生特征等具體因素的具體判斷。為了更清楚地表現(xiàn)五個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，我們通過學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)模型具體介紹，模型如圖2所示。

環(huán)節(jié)一：情境創(chuàng)設(shè)

虛擬現(xiàn)實(shí)具有極強(qiáng)的交互性，且虛擬現(xiàn)實(shí)場景高度仿真，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉浸感。教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)VR資源時(shí)應(yīng)該選擇和教學(xué)目標(biāo)最為貼近且能夠和學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生聯(lián)系的資源或知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建逼真的問題情境，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)感官沉浸、挑戰(zhàn)沉浸和想象力沉浸[15]，在激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)引發(fā)學(xué)生思考。虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)也有利于促進(jìn)學(xué)生心流的產(chǎn)生[16]。

環(huán)節(jié)二：明確問題

沉浸式虛擬情境更容易讓學(xué)生迅速地進(jìn)入課堂。學(xué)生切身體會(huì)后對(duì)問題的認(rèn)知會(huì)更加敏感。教師在問題引導(dǎo)的過程中會(huì)更加容易。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后，教師給予適當(dāng)?shù)奶嵝押椭R(shí)補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行假設(shè)，猜想問題形成的可能性因素。

環(huán)節(jié)三：根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求選擇探究方式

探究方式分為自主探究和協(xié)作探究兩種形式，課堂活動(dòng)非常靈活。在選擇時(shí)要注意以下因素：教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生人數(shù)、問題規(guī)模、課堂時(shí)間、虛擬資源類型等。當(dāng)學(xué)生人數(shù)較少時(shí)，教師可以選擇自主學(xué)習(xí)，保證自主學(xué)習(xí)的效率;反之則可以選擇協(xié)作學(xué)習(xí)，提高課堂的學(xué)習(xí)效率。

環(huán)節(jié)四：自主探究/協(xié)作探究

自主探究的過程為分析問題要素、虛擬環(huán)境探究、傳統(tǒng)教學(xué)資源學(xué)習(xí)、歸納分析和形成個(gè)人成果。其中所有環(huán)節(jié)的進(jìn)行依賴于學(xué)習(xí)者自己、教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員將虛擬資源和傳統(tǒng)教學(xué)資源提前設(shè)計(jì)完成，學(xué)習(xí)者以這些資源為依據(jù)開始自己的探究過程，虛擬資源支持學(xué)生的假設(shè)、推理、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、分析、數(shù)據(jù)處理等過程，教師可以為其提供教學(xué)指導(dǎo)，最終學(xué)生形成個(gè)人成果，完成探究過程。

協(xié)作探究的過程為分析問題要素、小組成員分工、虛擬環(huán)境探究、傳統(tǒng)教學(xué)資源學(xué)習(xí)、溝通交流、歸納分析、形成小組成果。其中所有環(huán)節(jié)依賴于團(tuán)隊(duì)共同完成，分析問題后小組成員要進(jìn)行明確分工，防止出現(xiàn)分配不公、學(xué)習(xí)效果差等現(xiàn)象。學(xué)生以虛擬資源為主，傳統(tǒng)資源為輔。學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行內(nèi)部討論，將學(xué)習(xí)結(jié)果分析匯總形成最后小組成果。協(xié)作學(xué)習(xí)需要大家分享交流、取長補(bǔ)短、互相借鑒。教師在學(xué)生探究過程中應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生分享觀點(diǎn)、提出問題、解決問題，并且做好設(shè)備和課堂之間轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備工作，不能讓設(shè)備影響課堂秩序，兩者應(yīng)相輔相成。

環(huán)節(jié)五：總結(jié)反思

課堂從問題開始，以問題解決結(jié)束。學(xué)生無論通過哪種形式解答問題，都必須經(jīng)過嚴(yán)格的探究和不斷的修改反思。教師可以組織學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行匯報(bào)交流，并將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究過程中發(fā)生的問題和產(chǎn)生的疑惑進(jìn)行分析和反思，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，注重學(xué)生思維習(xí)慣的養(yǎng)成，幫助學(xué)生完成高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。

環(huán)節(jié)六：拓展延伸

知識(shí)拓展，尤其對(duì)中小學(xué)生來說非常重要。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。教師要組織學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行拓展和應(yīng)用，將知識(shí)橫向和縱向拓展，幫助學(xué)生更深層次地發(fā)現(xiàn)問題，從而解決問題。

上述幾個(gè)環(huán)節(jié)再現(xiàn)了學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。教師或教學(xué)設(shè)計(jì)人員在使用虛擬現(xiàn)實(shí)課堂時(shí)可以按照上述內(nèi)容對(duì)課程的活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)和教育內(nèi)容的無縫對(duì)接，使技術(shù)更好地服務(wù)于教育。

5.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型的第五部分是學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。虛擬現(xiàn)實(shí)課堂看似不可控，但是借助適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)工具，可以將靈活的虛擬環(huán)境和虛擬活動(dòng)量化。教學(xué)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)時(shí)要選擇一種適用于虛擬現(xiàn)實(shí)的評(píng)價(jià)工具，具體的評(píng)價(jià)方式如圖3所示。

首先在分析學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)時(shí)可以使用思維導(dǎo)圖。思維導(dǎo)圖可以呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)者對(duì)于某一知識(shí)的關(guān)聯(lián)性認(rèn)知，在課程結(jié)束后可以通過繪制思維導(dǎo)圖的方式測量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教師可以及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)狀態(tài)[17]。為了更加明顯地呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)變量，采用前測+后測的方式。首先讓學(xué)生繪制一個(gè)初始思維導(dǎo)圖。待課程結(jié)束后，讓學(xué)生在原有思維導(dǎo)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充繪制，通過知識(shí)增量可以評(píng)判出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)受評(píng)價(jià)反饋、技術(shù)可用性、交互性、沉浸感、構(gòu)想性等多重因素的影響。評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性是影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的根本因素。沉浸感和構(gòu)想性直接影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[18]。為了有效判斷學(xué)生使用虛擬現(xiàn)實(shí)課堂對(duì)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響，以國外學(xué)者凱勒[19]提出的ARCS動(dòng)機(jī)激勵(lì)模型為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，將原有內(nèi)容和課堂知識(shí)、課堂活動(dòng)緊密結(jié)合，在不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成一份學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)測試量表。具體指標(biāo)內(nèi)容如表1。

通過上表中關(guān)注的問題對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以了解學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的動(dòng)機(jī)變化。

最后為了更好地評(píng)價(jià)個(gè)人在協(xié)作學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效果，采用量表的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。該量表由浙江大學(xué)課程與學(xué)習(xí)科學(xué)系劉徽老師團(tuán)隊(duì)[20]提出，用于評(píng)價(jià)協(xié)作學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的合作情況。其中包括3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和28個(gè)二級(jí)指標(biāo)，為了更符合虛擬現(xiàn)實(shí)課堂環(huán)境，將該量表進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，去除“自己做”這個(gè)一級(jí)指標(biāo)，調(diào)整后形成的量表共計(jì)兩個(gè)一級(jí)指標(biāo)，14個(gè)二級(jí)指標(biāo)，該量表在使用過程中采用1—5分制，分?jǐn)?shù)越高表示學(xué)生在協(xié)作學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的該行為越強(qiáng)烈，若量表中的行為學(xué)生未出現(xiàn)則可以用0填充，具體評(píng)價(jià)內(nèi)容如表2所示。

通過上述幾種評(píng)價(jià)方式，可以從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、協(xié)作學(xué)習(xí)效果以及學(xué)生的知識(shí)剩余量來判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)變化情況進(jìn)一步分析虛擬現(xiàn)實(shí)課堂相較于傳統(tǒng)課堂是否可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了驗(yàn)證教學(xué)設(shè)計(jì)流程的適用性，下面通過具體的案例對(duì)該模式的應(yīng)用展開敘述。

三、五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型應(yīng)用案例

結(jié)合北京市教委組織的北京市開放實(shí)踐活動(dòng)，積極探索虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，課題組選定多所實(shí)驗(yàn)學(xué)校，根據(jù)五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型共計(jì)制作了20多節(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)課程，并已形成一系列完善可推廣的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，選取“解碼古代建筑的黑科技”作為應(yīng)用案例。

該課程面向七、八年級(jí)學(xué)生，本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇的是北京市景山中學(xué)七年級(jí)學(xué)生，該課程的設(shè)計(jì)過程嚴(yán)格按照五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型展開，著重闡述該課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)部分。

中國古代建筑具有悠久的歷史傳統(tǒng)和光輝的成就，為了更好地幫助學(xué)生認(rèn)知古建筑中的每個(gè)組件，并且能給學(xué)生帶來身臨其境的感覺，故選擇虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)課程內(nèi)容。

首先需要完成的環(huán)節(jié)是情境創(chuàng)設(shè)和明確問題。借助虛擬現(xiàn)實(shí)完成問題情境的創(chuàng)設(shè)后，學(xué)生進(jìn)入場景體驗(yàn)，虛擬場景可以模擬地震效果，學(xué)生通過體驗(yàn)并觀察地震后保和殿的結(jié)構(gòu)變化從中發(fā)現(xiàn)問題。教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的人數(shù)先組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，隨后組織學(xué)生協(xié)作探究。

其次是自主探究環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。教師為保證每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，采取自主探究的形式，讓學(xué)生盡可能發(fā)揮自己的想象力和邏輯能力。學(xué)生假設(shè)，推理并進(jìn)行驗(yàn)證，最終得出探究結(jié)果，具體內(nèi)容如圖4所示。

學(xué)生形成成果后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)成果進(jìn)行分享和交流，將想法和思路一致的學(xué)生重新分組，將不一致的觀點(diǎn)和想法進(jìn)行凝練升華后形成更加清晰的問題，引導(dǎo)學(xué)生再次探究。學(xué)生在新的探究過程中可以設(shè)計(jì)出自己認(rèn)為能夠抗震的組件，并與保和殿中原有的組件進(jìn)行對(duì)比分析，可以搭建保和殿，了解古代建筑的搭建順序，了解古建筑之美，詳細(xì)內(nèi)容如圖5所示。

學(xué)生小組匯報(bào)成果并分享交流。教師對(duì)最終的問題和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和反思，并通過“魯班鎖”等生活案例進(jìn)行知識(shí)拓展。完成后該課程的學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)束。

評(píng)價(jià)方式從五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型中選擇了兩種：第一種評(píng)價(jià)方式是知識(shí)建構(gòu)思維導(dǎo)圖，第二種評(píng)價(jià)方式是協(xié)作學(xué)習(xí)績效量表，課程結(jié)束后回收觀察數(shù)據(jù)，著重分析學(xué)生在協(xié)作學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)效果。

對(duì)于學(xué)生個(gè)人在合作學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)情況，選擇其中一個(gè)小組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（分值1-5，分值越高表示狀態(tài)越強(qiáng)烈，0表示沒有該行為）具體數(shù)據(jù)見表3。

學(xué)生參與協(xié)作學(xué)習(xí)的記錄顯示，小組內(nèi)的各個(gè)成員在合作的過程中表現(xiàn)得非常友好，在小組內(nèi)其他成員完成任務(wù)時(shí)基本沒有出現(xiàn)“批評(píng)”的行為。大多數(shù)會(huì)表現(xiàn)出贊同和欣賞的態(tài)度，組內(nèi)學(xué)習(xí)氛圍良好;而在大家一起協(xié)同完成任務(wù)的時(shí)候，大家非常有禮貌，輪流表達(dá)自己的意見和看法，學(xué)習(xí)秩序很好?；緵]有學(xué)生游離于團(tuán)體之外，表中最后一位學(xué)生在協(xié)作過程中狀態(tài)不好，經(jīng)詢問后表示身體不舒服，但仍然積極參與討論。

綜合上述數(shù)據(jù)，文章發(fā)現(xiàn)本次虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的學(xué)習(xí)效果良好，學(xué)生對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)情境表現(xiàn)出高度的學(xué)習(xí)興趣，在體驗(yàn)過程中表現(xiàn)得非常積極，同時(shí)在小組協(xié)作的過程中，組內(nèi)成員可以較為高效地發(fā)揮自己的作用，積極參與討論，互相交流觀點(diǎn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)一步證明五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型適用于虛擬現(xiàn)實(shí)課堂，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用感興趣的教師可以使用該教學(xué)設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)并組織自己的課堂。

四、總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)課堂已成為現(xiàn)在教育發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型有效地提高了虛擬現(xiàn)實(shí)課堂的設(shè)計(jì)效率，避免了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的資源和目標(biāo)分離的不良現(xiàn)象，并且有效解除了設(shè)備和課程學(xué)習(xí)之間的連接障礙，使得技術(shù)和學(xué)習(xí)相輔相成。

目前五段式教學(xué)設(shè)計(jì)模型已應(yīng)用于北京市部分中小學(xué)課程的設(shè)計(jì)中。通過調(diào)查和訪談任課教師，發(fā)現(xiàn)該模型在應(yīng)用過程中方便簡潔，可實(shí)施性強(qiáng)，幫助任課教師節(jié)約了很多設(shè)計(jì)課程的時(shí)間。此外該模式提供評(píng)價(jià)工具，可以直接回收學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，幫助教師多元化評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。但是該模型仍有不足之處，模型還需要經(jīng)歷更多測試。目前的試點(diǎn)主要是中小學(xué)，高校尚未開始實(shí)驗(yàn)，為了使模型更加優(yōu)化，使用效率更高，下一步將抽樣選擇部分高校進(jìn)行測試，測試結(jié)果將在后續(xù)研究中加以體現(xiàn)。

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（責(zé)任編輯 孫震華）

Abstract： The application of virtual reality in education is becoming more and more widespread. Some teachers of primary and secondary schools have already put virtual reality technology into curriculum design，but the curriculum design has not gained expected result.So，the most important task of realizing virtual reality class is to form an applicable teaching design model，and to design and organize teaching activity under the premise of fully exploiting the advantages of virtual reality technology.This article has designed a teaching design model applicable to virtual reality class based on constructivist learning theory and STEAM educational ideas，elaborated the constitute elements and fundamental structure of this teaching design model in detail from the following aspects，namely，the theoretical basis，basic links，and assessment mechanism of this model，and then illustrated specifically the application of this teaching design model，taking the virtual reality curriculum“Decoding the Black Tech of Ancient Architecture”，hoping to provide help and suggestion to the teachers in the exploration of virtual reality education.

Key words： virtual reality;five-segment teaching design model;situational teaching;STEAM education