基于STEAM 的中小學虛擬現實技術課程應用探究

王媛媛 胡小強

摘要：隨著技術的不斷進步，創客教育、STEAM教育等創新教育模式越來越被人熟知，并逐漸走進校園。同時隨著VR技術加入課堂教學，使學生能更加直觀地理解抽象知識，有了更好的學習體驗。文章以STEAM教育理念為基礎，結合虛擬現實技術的特點，從課程論角度出發，探討虛擬現實課程設計的目標、內容、學生學習其評價等問題。

關鍵詞：STEAM教育;虛擬現實技術;課程設計

1 虛擬現實技術與STEAM教育

1.1 STEAM教育與虛擬現實技術

STEAM教育、創客教育進入基礎教育課堂，目的是幫助提高學生的信息素養、創新意識和創新能力。STEAM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）、數學（Mathematics）多學科融合的綜合教育，是一種教育理念。從內容層面分析，VR教育可以覆蓋自然科學、人文歷史、物理、化學、藝術、生物、醫療、機械等各個學科及專業，這又高度契合了STEAM教育跨學科的屬性。STEAM與虛擬現實技術結合，對于打破傳統教學模式、強化學生在學習過程中的主觀能動性同樣具有明顯的現實意義。

1.2虛擬現實技術課程的綜合優勢

虛擬現實技術課程的特點是：（1）良好的沉浸性，學習任務在真實情景中展開，VR的交互式環境讓學生獲得身臨其境的體驗。學生更容易沉浸在情境中，發散思維。（2）有趣的互動體驗性，虛擬現實技術可以提供合理化的人機交互方式，學生通過體驗感知獲得知識，全方位、立體化的進行觀察和實驗。（3）有很好的趣味性，虛擬現實技術使教學知識以多種方式呈現，與很多硬件軟件兼容，不斷激發學生學習的主動性。

2 虛擬現實課程的課程設計

虛擬現實課程主要的特點是在技術和內容上為學生提供新的學習方法和內容。主要從“課堂內”和“課堂外”兩個維度來展開STEAM課程，以達到課堂內外相結合，把教育的目的和對學生的素養培養最大化。本文將從學情分析、課程目標、課程內容與實施、學習評價四個方面來具體探討虛擬現實課程設計。

2.1 學情分析

青少年對VR技術這樣的新事物充滿好奇，課堂上容易調動學生的積極性和探索意識，但對于利用已學知識來解釋未知事物的能力比較弱，還不能把課堂內學習的知識轉化為服務于生活的能力。以STEAM教育為基礎開展虛擬現實技術課程，能夠真正提高學生能力和核心素養。

2.2 課程目標

虛擬現實技術課程與通用技術課程緊密聯系，其目的在于培養學生，而虛擬現實技術課程還注重培養學生的工程思維、科學精神、創新意識、圖樣表達以及物化能力。

2.3 課程內容與實施

虛擬現實技術課程并不是一個孤立的“計算機軟件教學課”，而是從實際生活出發，在STEAM教育理念的指導下融合多門學科實操課程，兼顧學習者特點，具備趣味性和探究型的課程。

（1）課內的課程化實施

①瞄重點：只有讓學生開闊眼界，認識到科學與技術帶來的便利和美好才能更加激發他們的學習熱情。將重點知識分解到課堂的細節中，多學科共同作用，解決生活中的實際問題。

②抓難點：一般學生可以結合以前學習的知識解釋VR的3D效果，但這個年齡段的學生無法理解畫面情景角度會跟隨頭部移動變化。課堂上要利用實際的VR眼鏡和地球儀來類比，幫助學生理解。

③找措施：利用屏幕傳屏連接VR眼鏡，使全班同學看到眼鏡中的場景，觀察操作過程以及實際體驗頭部轉動時畫面的改變。這樣學生就能理解為什么會有沉浸感，從而產生探索的興趣和對應用的思考。

④謀設計：整個課堂可以分為課堂引入、探索新知、探究原理、動手制作、親身體驗五個環節進行。讓每個學生可以親身體驗、動手操作，把技術和科學聯系在一起，體現STEAM課程的特點。

（2）課外的活動化

①尋優勢：與傳統教育相比，課外的實踐類活動有不可比擬的獨特優勢：一是近距離接近前沿技術;二是親身體驗，實踐課堂所學;三是把握社會資源優勢;四是興趣與社會情境的優勢。

②挖資源：充分挖掘當地的社會基礎設施資源、歷史資源、文化資源、社會資源。

③用平臺：利用科技館、圖書館以及網絡平臺的資源進行課外學習。

④策活動：去當地科技館，聽取工作人員的講解，實際感受國內較先進的VR眼鏡和技術的實際應用，彌補課堂上設備的局限，并把課堂內學到的知識原理進行更深刻的理解。

2.4 學習評價

虛擬現實技術的課程評價是面向學生和教師的多元評價，不僅僅要從學生提交的作品和知識掌握的情況進行表現性評價，還要從“知曉”、“理解”、“運用”、“操作”等多角度進行課堂評價。

對學生個人的評價，注重小組互評與個人評價并重，從多方面、多角度分析學生表現。個人評價可以從學生的態度、思維、技術的掌握、實踐的參與和信息的搜集等評價;對小組的評價可以從整體合作、組內分工、作品完成度、協作效率等方面評價。

3 虛擬現實技術課程展望

隨著科學技術的飛速發展，虛擬現實技術越來越成為學生必需掌握的一項基本技能。虛擬現實技術能夠將知識通俗化，便于學生理解，通過其較強的交互性能給學生帶來更多的學習樂趣。把STEAM學習理念和VR技術相結合，優化教學路徑和方法，改善教育教學效果，解決學習者學習中的問題，為學生提供個性化學習，培養學生創新思維，讓學生的綜合素質得到大幅提高。

參考文獻：

[1]趙慧臣，陸曉婷，開展STEAM教育，提高學生創新能力——訪談美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授[J]，開放教育研究，2016（5）：4-10.

[2]張志禎.虛擬現實教育應用：追求身心一體的教育——從北京師范大學“智慧學習與VR教育應用學術周”說起[J].中國遠程教育， 2016（6）：5-15.

[3]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學STEAM教育發展的現實問題與路徑選擇[J].現代教育技術（8期）：22-27.

[4]余泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究2015，4：13-22.

[5]楊亞平，陳晨.美國中小學整合性STEM教學實踐的研究[J].外國中小學教育，2016，5：58-64.