基于核心素養的虛擬現實技術在初中生物教學中的應用

王松

摘要：虛擬現實技術能夠借助計算機與人的交互手段來幫助人類體驗三維動態視圖，并能夠有效的幫助人類通過建模，仿真設計出來的場景與事物，從而促進觀察者強化感受，深化理解。將虛擬現實技術應用于初中生物課堂中，幫助學生更細致的觀察生物知識與生物現象，更直觀的感受生物形態，進而使生物課堂的效益大大提高。

關鍵詞：虛擬現實技術 科學思維 科學探究

虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術、等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。模擬現實技術主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三位立體逼真圖像。感知是指理想的虛擬現實應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括觸覺和嗅覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動、眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入作出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備。

虛擬現實技術能夠借助計算機與人的交互手段來幫助人類體驗三維動態視圖，并能夠有效的幫助人類通過建模，仿真設計出來的場景與事物，從而促進觀察者強化感受，深化理解。將虛擬現實技術應用于初中生物課堂中，幫助學生更細致的觀察生物知識與生物現象，更直觀的感受生物形態，進而使生物課堂的效益大大提高。

1.虛擬現實技術解放學生的思維，激發學習興趣

激發學生興趣是生物課堂教學的重要任務之一。生物教材中大量知識點比較抽象，如果教師單純講述，則很難激發學生的求知欲和自主探究的學習興趣。而借助虛擬現實技術將文字、圖片、錄像等直觀地展現出來，給學生提供具體可感的形象，特別是屏幕上出現的彩色畫面，使學生在學習過程中充分運用眼、耳、手等感官，全方位地接受不同形式的信息刺激，消除單純課本文字內容的單調、枯燥的感覺，激發學生的興趣，進一步把學生的審美體驗推向高潮，從而使學生進入自主學習、積極思維，合作探究知識的認知活動中。例如，在學《地球上生命的起源》時，課上播放霍爾丹和奧巴林提出的假說中――原始地球上生命起源的模擬視頻。短短幾分鐘，把一個偉大的假說形象生動地展示給學生，使學生從視、聽感觀上得到共鳴，引起學生注意。又如，在教到人體皮膚的保護作用時，使用了多媒體，把細菌用大刀要砍破皮膚入侵人體的行為用動畫形象地展示出來，活躍課堂氣氛，極大地激發了學生的學習興趣。

2.虛擬現實技術助力生物教學，促進學生科學探究能力

生物是一門以實驗為基礎的學科，很多教學內容都離不開實驗，同時需要通過實驗進行驗證。通過演示實驗、分組實驗對培養學生的動手、動腦能力，培養學生的科學探究能力有重要影響。但實際生活中很多的實驗受到設備、場地、實驗材料和實驗隱藏的危險性等條件的制約而不能完成，很多的理論因缺乏實驗基礎而顯得蒼白、空洞。信息化技術為生物實驗提供了一項強大功能――虛擬現實。例如：利用三維動畫模擬細胞的分裂和生長過程等，從而使生物教學變抽象為具體，化繁為簡學生易于接受、樂于接受。

3.借助虛擬現實技術優化學習方式，高效獲取知識

實驗證明單靠聽覺，可獲知識的60%，單靠視覺可獲知識的10%，而視聽并用，可達到86.3%以上;就保持三天左右的記憶率來看，單用聽覺是15%，單用視覺是40%，視聽覺并用是75%。在生物教學中，運用虛擬現實技術，能夠克服傳統媒體在時間和空間上的限制，化靜為動，信息量大，圖像生動，音響逼真，能輕易地把大量冗長、枯燥的文字圖像化，使復雜的問題簡單化、動態化。例如：在探究《輸送血液的泵――心臟》一節中，運用多媒體視頻錄像演示這一生理過程，通過慢放、特寫等方法處理鏡頭，則能真實藝術地再現心臟的四個腔室及血液循環的動態過程。同時，學生可以通過自己教室的多媒體，將課堂上講解的教學內容調出來讀取，對不理解的環節可以反復觀看，從而實現學生與教師的長期互動。這樣，隨著手指輕松點擊對所學內容進行梳理，大大提高了知識的整合率。在信息化生物教學的實施過程中，僅僅靠課堂上的探究和學習是不夠的，我們可以為學生提供適當的參考信息，如獲取相關信息的網址、搜索引擎等。同時，網絡支持學生的在線交流。在探索解決生物問題方案的過程中，學生可能真實領悟、深刻理解生物內容，逐步形成嚴謹科學的思想和科學探究的基本方法。

虛擬現實技術在生物課堂上的運用應基于教學實際，該多則多，該少則少，切不可心中無數，更不能本末倒置。在教學中，教師應考慮到，應該在教學的哪個環節使用哪些教學資源等問題。同時，教師理清教學思路，設計好教學流程。對整堂課的教學流程的設計，課件運行、測試、提問等在哪個環節插入為最佳方案，都要有事先安排，避免教學雙方受制于虛擬現實技術。信息化教學應圍繞教學需要，有所取舍，一切以服務教學為出發點，防止為使用而使用，追求課堂熱鬧忽視教學的本質。教師要防止教學思路被多媒體信息所左右，讓原有好的教學風格被流水線的程序湮沒，從而影響自己的教學風格及隨機應變的能力，影響教學效果，最終失去信息化教學的優勢。

參考文獻：

[1]陳學紅.利用信息技術創新初中生物教學方法[J].中國信息技術教育，2013（2）.

[2]杜梅.現代教育信息化下的生物教學[J].中學生導報（教研周刊），2012（3）.

[3]王艷萍.對生物學課程信息化問題的思考[J].教育探索，2012（5）.

[4]王學松，宇文江. 虛擬現實技術的“前世今生”[J].中國科技產業，2015.08.30.

[5]李建榮，孔素真.虛擬現實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學.2014（3）