利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)化高中通用技術(shù)教學(xué)

周文龍

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸性、交互性、想象性三大特點(diǎn)，能夠顛覆傳統(tǒng)課堂抽象而單一的教學(xué)模式，營(yíng)造直觀而生動(dòng)的教學(xué)環(huán)境。本文以《簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》教學(xué)為例，針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中通用技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用策略展開論述，力求充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)高中通用技術(shù)教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)? 高中通用技術(shù)? 優(yōu)化策略

高中通用技術(shù)是一門兼具實(shí)踐性、創(chuàng)造性與綜合性的學(xué)科，筆者嘗試在通用技術(shù)教學(xué)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，力求在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，拓寬教學(xué)途徑，創(chuàng)新教學(xué)形式，開辟通用技術(shù)教學(xué)的新路徑。

一、發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性優(yōu)勢(shì)，在“實(shí)物展示”中培養(yǎng)學(xué)生的觀察力

觀察，是探究與實(shí)踐的前提和基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)高中通用技術(shù)課堂上，教師只能通過(guò)實(shí)物、圖片或視頻來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。然而，在實(shí)際教學(xué)中，很多物體的實(shí)物并不能真正在課堂上進(jìn)行呈現(xiàn)，而學(xué)生在觀察圖片或視頻里的物體的時(shí)候，又往往并不能真正從宏觀與微觀的多重視角進(jìn)行全面而深入的觀察。可見，在傳統(tǒng)課堂上，要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力并非易事。為了解決這一問(wèn)題，教師可以充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸性的優(yōu)勢(shì)，利用三維立體圖像，使學(xué)生仿佛置身于真實(shí)的物體面前，可以根據(jù)自己的興趣愛好和學(xué)習(xí)需求，從外到內(nèi)、從上到下、從前到后地隨意觀察物品，從而通過(guò)細(xì)致的觀察，發(fā)現(xiàn)物體構(gòu)造中蘊(yùn)藏的規(guī)律與特點(diǎn)，為學(xué)生的探究與實(shí)踐做好準(zhǔn)備、奠定基礎(chǔ)。

例如，在學(xué)習(xí)《簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》這一課的時(shí)候，教師希望以橋梁的結(jié)構(gòu)分析為切入點(diǎn)，使學(xué)生理解結(jié)構(gòu)的概念，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法以及結(jié)構(gòu)與力之間的相互作用關(guān)系。眾所周知，“發(fā)現(xiàn)和明確問(wèn)題”是設(shè)計(jì)的初始環(huán)節(jié)。那么，如何讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和明確橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題呢？當(dāng)然是通過(guò)進(jìn)行大量的關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)的觀察與分析。此時(shí)，教師就可以利用三維立體圖像，為學(xué)生營(yíng)造身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生進(jìn)行細(xì)致而全面的橋梁觀察。具體教學(xué)環(huán)節(jié)如下。首先，認(rèn)識(shí)不同種類的橋梁。橋梁的受力情況不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也必然不同。教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，向?qū)W生展示梁式橋、拱橋、懸索橋等不同受力情況下的橋梁外觀、工程概況及技術(shù)數(shù)據(jù)等信息，讓學(xué)生通過(guò)自己的觀察，對(duì)于結(jié)構(gòu)與力之間的關(guān)系產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。其次，認(rèn)識(shí)橋梁的不同結(jié)構(gòu)。教師可以利用虛擬成像，在向?qū)W生展示橋梁整體外觀的同時(shí)，對(duì)于橋梁的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行“拆分”展示，使學(xué)生了解橋梁的橋跨結(jié)構(gòu)、橋墩、橋臺(tái)、支座等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的作用及相互間的力的支撐關(guān)系，從而使學(xué)生通過(guò)自己的觀察，對(duì)于結(jié)構(gòu)與力之間的關(guān)系產(chǎn)生理性認(rèn)識(shí)。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的巧妙應(yīng)用，使學(xué)生的觀察能力和分析能力得到全面培養(yǎng)與鍛煉。

二、發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性優(yōu)勢(shì)，在“實(shí)操演練”中培養(yǎng)學(xué)生的行動(dòng)力

《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)：“技術(shù)課程立足于學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷……以學(xué)生的親手操作、親歷情景、親身體驗(yàn)為基礎(chǔ)。”可見，為學(xué)生構(gòu)建“教學(xué)做合一”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，是高中通用技術(shù)教學(xué)的基本要求。然而，在實(shí)際教學(xué)中，由于受到時(shí)間、場(chǎng)地、資源、安全等各方面因素的限制，有些活動(dòng)并不適合學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作。此時(shí)，就要求教師發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生能夠利用傳感器來(lái)“操控”和“改造”虛擬情境中的物品，在“人”與“物”之間的交互過(guò)程中，為學(xué)生的“實(shí)操演練”提供機(jī)會(huì)與平臺(tái)，從而促進(jìn)學(xué)生在高中通用技術(shù)學(xué)習(xí)中獲得實(shí)踐能力的發(fā)展。

例如，《簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》這一課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)是讓學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，并利用所學(xué)的方法繪制橋梁結(jié)構(gòu)的草圖、制作橋梁結(jié)構(gòu)的模型。在繪制草圖和制作模型的時(shí)候，教師當(dāng)然可以要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)物操作，使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中進(jìn)一步掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，并理解結(jié)構(gòu)與力之間的關(guān)系。然而，在教學(xué)中教師往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生急于求成，草草設(shè)計(jì)了草圖之后就進(jìn)行模型制作，最后制作出來(lái)的模型在穩(wěn)定性、耐久性與美觀性等方面都不盡如人意，整個(gè)教學(xué)過(guò)程并沒(méi)有真正達(dá)到幫助學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)成果、鍛煉實(shí)操能力的目的。可見，這種片面強(qiáng)調(diào)“動(dòng)手能力”的實(shí)操教學(xué)并不一定能夠取得良好的教學(xué)效果。針對(duì)這種情況，教師可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生利用軌道動(dòng)畫技術(shù)，在虛擬環(huán)境中對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行調(diào)整，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，甚至可以對(duì)橋梁的各個(gè)構(gòu)造進(jìn)行反復(fù)“拆卸”與“裝配”、“拉伸”與“縮減”。在這一過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)虛擬的“實(shí)操演練”，切身感受到了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)生活中的意義，并且真正體會(huì)到了結(jié)構(gòu)與力之間密不可分的關(guān)聯(lián)。如此一來(lái)，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，在“實(shí)踐”中鞏固了理論知識(shí)，然后再以理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，從而真正提升了自身的實(shí)操能力。

三、發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象性優(yōu)勢(shì)，在“頭腦風(fēng)暴”中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力

《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)：“技術(shù)的本質(zhì)在于創(chuàng)造，技術(shù)課程是一門以創(chuàng)造為核心的課程。”因此，高中通用技術(shù)課程不應(yīng)該止步于讓學(xué)生學(xué)會(huì)教師所教的知識(shí)、掌握教師所教的技能，而是應(yīng)該讓學(xué)生在課堂所學(xué)知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上展開科學(xué)想象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。那么，如何拓展學(xué)生的思維空間，擴(kuò)大學(xué)生的學(xué)習(xí)視野呢？教師可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象性優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生構(gòu)建“超現(xiàn)實(shí)”的科學(xué)情境，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中對(duì)于所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生新的感悟，萌生新的聯(lián)想，從而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

例如，在學(xué)習(xí)《簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)》這一課的時(shí)候，學(xué)生通過(guò)觀察與實(shí)踐，基本上掌握了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法以及結(jié)構(gòu)與力的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，教師可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象性優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生引入“超現(xiàn)實(shí)”案例，使學(xué)生對(duì)于“結(jié)構(gòu)”和“結(jié)構(gòu)與力”的問(wèn)題展開更深層次的思考。具體教學(xué)設(shè)計(jì)如下。首先，案例“重現(xiàn)”。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要考慮的注意事項(xiàng)有很多，學(xué)生單純依靠課本知識(shí)的學(xué)習(xí)很難真正體會(huì)到這些注意事項(xiàng)的重要性。此時(shí)，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為學(xué)生“重現(xiàn)”著名的“二十世紀(jì)失敗設(shè)計(jì)之橋梁設(shè)計(jì)”的案例，使學(xué)生在三維影像技術(shù)的輔助下，“親歷”設(shè)計(jì)師特奧多羅·庫(kù)帕將橋梁長(zhǎng)度由500米增長(zhǎng)為600米之后整個(gè)橋梁由變形到坍塌的過(guò)程，并目睹上萬(wàn)噸鋼材和數(shù)百名工人沉入水中，蹤影難尋的慘烈場(chǎng)景。如此一來(lái)，教師可以利用學(xué)生的“親身經(jīng)歷”教育學(xué)生，讓他們認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性;其次，案例“修改”。在目睹特奧多羅·庫(kù)帕的失敗案例之后，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的觀察結(jié)果，并結(jié)合本課所學(xué)知識(shí)及自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析與推演，從而得出切實(shí)可行的修改方案，使橋梁長(zhǎng)度保持600米不變的同時(shí)，確保穩(wěn)固和安全。最后，案例“聯(lián)想”。學(xué)生經(jīng)歷了案例“重現(xiàn)”和案例“修改”兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之后，必然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面產(chǎn)生了很多新的思考與設(shè)想。教師發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象性優(yōu)勢(shì)，能夠引發(fā)學(xué)生的“頭腦風(fēng)暴”，使學(xué)生的科學(xué)想象力與創(chuàng)造力得到培養(yǎng)。

綜上所述，在新時(shí)期的高中通用技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)該充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)通用技術(shù)教學(xué)改革，促進(jìn)通用技術(shù)教學(xué)創(chuàng)新，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)在通用技術(shù)學(xué)習(xí)中綜合素質(zhì)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

王晶瑩.周明.基于虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)平臺(tái)之通用技術(shù)課程的教學(xué)效果研究：高中生技術(shù)技能的實(shí)證調(diào)查[J].電化教育研究，2015（11）.