VR技術在物理教學中的應用研究

■云南省電化教育館 詹 軍

實驗作為物理課程的重要組成部分，教學工作的規范化開展從某方面來講不僅能夠激發學生的學習興趣，還能夠促進學生全面發展。但由于部分物理實驗操作具有一定的危險性，為了能夠在保障學生人身安全的前提下幫助他們掌握物理基本原理，將“VR技術”合理地應用其中是現階段教育工作者為了促進課程教學改革取得預期成就的重要渠道。

一、物理教學中“VR技術”的踐行意義

在“互聯網+教育”的時代背景下，將利用計算機為使用者提供一種身臨其境感官體驗的VR技術，合理地應用于課程教學中，從某方面來講不僅能有效彌補學生感性認知的缺失，還能在提高課程教育教學質量、激發學生學習興趣、完善學生物理思維、提升學生核心素養以及培養學生自主學習意識等方面發揮重要作用。相比其他課程來說，邏輯性、抽象性、嚴謹性、知識性和枯燥性是物理課程的顯著特點，在不斷削減學生學習興趣的同時，對學生全面發展也造成了極其不利的影響。但近年來隨著教育體系改革的不斷深化，教育部門對物理課程教學也提出了新的要求，學生實操能力的培養受到了各界的高度關注。為此將具有沉浸性、交互性以及構想性的VR技術合理應用于物理課程教學中是確保學生主體作用充分發揮以及提高課堂教學效率的重要途徑。

（一）VR技術可將抽象內容具象化，能夠幫助學生理解物理規律

對于學生而言，在學習物理知識時往往難以調動自身的學習興趣，久而久之綜合能力的發展也受到了一定影響。為滿足學生的學習需求，實現物理教學從“晦澀”到“大眾化”的轉變，在當前人工智能技術不斷發展的時代下，教育機構可借助“VR技術”這種計算機仿真系統建立立體化的物理模型，后期教師帶領學生對模型參數進行合理化設置，以便在模擬物理現象和過程的基礎上將抽象物理現象直觀地呈現在學生面前，由此在加深學生對概念認知和理解的同時，培養學生的物理思維。

（二）VR技術打破了實驗教學的局限性，提高了實驗課程的教學效率

學生實操能力的培養，是物理課程教學改革的重點和難點，究其原因除了學生本身參與度低下之外，實驗操作局限性問題的存在也是影響課程教學質量和效率的重要因素。從某方面來講，由于學生本身個性化差異的存在，在教學中如果教育工作者仍采取傳統應試教育手段，不僅影響了學生個性化發展，也對學生人身安全造成了極為不利的影響。對于物理教學中無法進行的實驗——“粒子散射、重核裂變、輕核聚變”，基于VR手段將運動規律和實驗過程形象化地呈現在學生眼前，讓學生全方位沉浸在課程學習中的同時，加深了學生對課程內容的認知和理解，并在打破實驗教學局限性的基礎上提高了實驗課程教學效率。

二、物理教學中“VR技術”的踐行策略——以“凸透鏡的成像原理”為例

（一）教學對象分析

作為初中階段的重要課程教學內容，為幫助學生加深對凸透鏡成像原理的認知和理解，將VR技術合理應用于課程實踐中已迫在眉睫。“凸透鏡成像原理”是八年級課程，由于在之前中學生已經完成了“平面鏡成像特點”的課程學習，因此在對學生進行指導時，教育工作者需明確課程教學難點，并根據學生實況設置不同的教學目標，以便確保學生課程的整體參與度，如對于學優生而言，教師可設置“學生需明確實驗當中成像應調整什么？如何調整”的教學要求，對于學困生來講則可設置諸如“動手實操和協作完成”的任務，調動學生的課程參與度。從某方面來講，本節課的重點內容是“凸透鏡的成像特點和規律”，在操作時教師還要對學生進行VR技術指導，幫助學生了解VR技術的具體實操順序，之后認真觀察并指導學生進行操作。與此同時在教學中，為確保學生主體作用的充分發揮，教師還要組織學生在正式上課前開展“信息收集、資料整理”等操作，以此進一步強化學生的實操能力。

（二）教學流程

（三）教法與學法

課前準備（設計教學問題）——組織學生借助現代化技術準備相關資料——觀察VR實驗——小組分析實驗內容——小組協作進行實驗操作——小組總結——教師歸納補充

1.課程教學方法。相比傳統影視化教學，VR技術通過沉浸式體驗，在激發學生學習興趣的同時也確保了學生主體作用的充分發揮。就目前來講，在“凸透鏡成像原理”教學中，為確保教學目標實現，教育工作者需嚴格按照新課程標準要求落實相關教學工作，以便在確保VR技術應用效益最大化發揮的同時，培養學生的自主學習意識，鍛煉他們的自主學習能力。在教學時由于本節課教學內容十分重要，因此在第一節課（45分鐘）中教師可先利用VR設備將“凸透鏡成像實驗”直觀地呈現在學生面前，之后將班級按照“學生個性化差異”以及“互助”的原則，分成十個小組，讓學生進行分組討論，明確實驗中需要觀察什么、記錄什么和測量什么，最后教師分給每個小組一定數量的VR眼鏡，讓學生以小組為單位對“凸透鏡成像原理實驗”進行設計，由此在確保學生全程參與的同時，激發他們的學習興趣。第二課時開展的主要目的是加深學生對課程知識的認知和理解，具體來講就是教師要在正式上課前，先要求學生以小組為單位，就實驗中記錄的內容進行分析，之后引導學生將實驗數據與表格中的數據進行對比，找到實驗操作過程中的不足，由此在不斷提高學生歸納總結能力和推理能力的同時，確保預期教學目標的實現。最后教師需對學生進行合理化評估，并結合學生實況制定符合學生自身個性化發展需求的教學方案，由此為學生后期自主化學習提供戰略指導。

2.課程學習方法。作為課堂教學主體，學生在學習時要以“滿足自身學習需求”為目的，通過加強與其他組員的合作交流，將過分強調知識的記憶和理論教學轉化為知識的深入探究，從而不斷地提高自身自主學習意識、鍛煉自身自主學習能力。

三、結語

言而總之，物理作為課程教育體系的基礎課程，由于其本身的抽象性和知識性，學生在學習過程中往往極易產生抵觸情緒，為改善教育教學現狀，將VR技術合理地應用于課程教學改革中，是目前教育工作者取得預期教學成就的重要渠道。