VR技術在中小學綜合實踐活動課程中的應用探究

王林源

VR技術在教學活動中是不斷進步的，教學活動逐步添加的多媒體教學、翻轉課堂和線上教學等，都為VR交互系統在教學的應用奠定了基礎，綜合實踐活動課程作為一門綜合學科，探索VR交互系統在教學中的應用是非常便利的。VR技術也增加的實踐課程的生活性和互動性，同時可以進一步拓寬實踐課程的邊界。

關鍵詞：VR交互系統 綜合實踐活動課程 模擬場景

分類號：G603

通過VR（Virtual Reality 虛擬現實）技術建立3D交互場景，可以讓使用者產生身臨其境的虛擬場景體驗，可以更加真切的獲得在虛擬場景中看到、感受到的事物，類似于實踐經歷。【1】關于 VR 技術的應用，目前使用在教學環境中還是較少，主要集中在醫學方面，進行人體學3D建模應用比較廣泛，除此之外較多使用在低學齡段教學場景，以寓教于樂和培養興趣為導向，應用于幼兒教育方面。對于綜合實踐教學領域，引進虛擬現實技術，并將其發展成輔助教學工具，不僅可以針對跨學科、跨領域研發相應的課程，打造情景式與交互式的教學新模式，而且有利于緩解實踐活動中硬件資源的缺乏問題。由此，拓展活動新模式的同時，提高中小學生解決實際生活問題的能力，將學科知識應用于現實場景中。

1. VR 交互系統

VR交互系統是基于計算機網絡系統創造的虛擬具有真實觸覺、聽覺、視覺的三維空間環境，對3D模型進行實時交互和驅動，不僅可以將人的主觀活動投射到模擬場景中，讓使用人員有身臨其境之感，還可以在這一虛擬三維空間中無限制、及時地對其中各項事務進行觀察和探究。【2】

2.VR交互系統的特點

VR交互系統具有沉浸性、感知性、交互性等特點。通過VR技術提供的視聽、動感等表現形式讓人愿意在虛擬環境中體驗人機互動的過程，并將其視為真實環境。在新一代的VR交互系統中通常具有觸覺、視覺、聽覺等與五感相關的設備與傳感裝置【3】，為使用著提升感知虛擬環境的真實感。VR環境的交互性是雙向甚至多向的，不僅體現在人機之間的交互活動，現在已經支持人—人—機等多向交互，多人操作使虛擬環境感知到人的操作，作出相應的反饋機制。

3.VR 技術在綜合實踐活動課程中的優勢

綜合實踐活動課程是一門經歷多次改進與豐富，教育部在2017年印發了《關于《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》（以下簡稱《綱要》），將綜合實踐課程明確為從學生的真實生活和發展需要出發，從生活情境中發現問題，轉化為活動主題，通過探究、服務、制作、體驗等方式，培養學生綜合素質的跨學科實踐性課程【4】。

將VR交互系統應用于綜合實踐活動中有以下優勢和價值：

第一，增強實踐活動的生活性。實踐活動課程是一門跨學科、跨領域的綜合性實踐活動課程，學科知識的學習只占活動過程中的非常小的占比，更多的是對學生已有知識的整合和應用，這種整合和應用主要是為了解決實際生活中的問題。但由于活動場地所限，只能為學生提供“模擬”環境，VR交互系統可以大大提高“模擬”環境的真實感和互動性，增強實踐活動的生活性，讓綜合實踐活動發生在更真實的生活場景。

第二，豐富實踐活動的科技元素。根據《綱要》綜合實踐活動課程應加大傳統文化、愛國主義教育和科技的比重，將VR交互系統融入綜合實踐活動過程中可以提高學生的科技信息素養，在模擬環境中靈活運用多學科知識技能，鍛煉在新時代信息媒體生活中獲取信息與運用知識的能力。

第三，拓展實踐活動的空間與時間。VR技術可以無限的擴寬活動的空間與時間范圍，在學生學習天文知識的時候，VR交互系統可以直接給學生建模一個星系環境，并且讓學生自主選擇想要了解的行星，在了解古代文化知識的時候VR技術可以將時間塑造在過去的時空中。這種技術應用在實踐活動中，將徹底放開活動場所的限制，無限次的使用不同的場景，并且這也是一個各學科可以相互使用的的建模資源庫。

4.VR交互系統在綜合實踐活動教學過程中的應用探索

VR交互系統在綜合實踐活動教學中的應用是經過多次探索，并且也根據學校設備、經費等原因在嘗試中最終選擇的改進方向。

第一階段，簡單動畫互動。例如，模擬駕駛課程。通過簡單地設備，在顯示屏上模擬公路、山路等場所，并設計了酒后等場景，讓學生體驗開車的注意事項和安全駕駛的重要性。這是初期嘗試。

第二階段，模擬場所單向互動。例如，地震小屋。在場館中構建一個真實的生活場景，并且裝置模擬地震的儀器，最大化模擬出震動的場景，讓學生在架構好的地震中進行安全演習。這種模擬場所是機器對人的單向互動。

第三階段，增加感官裝備模擬場所單向互動。例如，自然災害體驗。這種是較為大型的模擬裝置，讓體驗者感受到風、雨等自然環境，可以讓學生多人同時進行體驗，但在該階段仍然未實現人機交互。

第四階段，VR設備單人交互系統。例如，禁毒體驗課程。該課程是最基礎的VR交互系統，學生需要戴上頭部裝置和手柄進入模擬場景中，在模擬環境中做出選擇，不同的選擇會讓學生演繹不一樣的“人生”，讓學生在模擬生活中了解“毒品”的危害。這個階段是將VR交互系統真正運用到了實踐活動中，但仍未實現多方互動。

目前，VR交互系統在綜合實踐活動課程中的應用仍然在不斷探索過程中，由于VR建模在醫學等領域的逐步成熟，VR模型逐漸的成熟多樣化，為綜合實踐活動課程未來在VR交互系統選擇方向也提供了無限的可能。

參考文獻：

【1】林勝青.基于VR的交互系統在高校實踐教學中的應用探討[J].數字通信世界，2018（04）：207+243.

【2】韓奉林.基于 VR 技術的翻轉課堂教學法在機械專業實踐環節教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2019（10）：31-32.

【3】Grigore C·Burdea，[法]Philippe Coiffet著，魏迎梅譯.虛擬現實技術[M].北京：電子工業出版社，2005.

【4】中小學綜合實踐活動課程指導綱要，教材〔2017〕4號，教育部http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201710/t20171017_316616.html

石家莊市青少年社會綜合實踐學校，河北省 石家莊 050000