核心素養(yǎng)視野下虛擬現(xiàn)實(shí)式電子教材的研發(fā)分析研究

姜浩 胡衛(wèi)星

摘要：中小學(xué)核心素養(yǎng)的提出體現(xiàn)了對學(xué)生素養(yǎng)教育的重視，而素養(yǎng)教育的發(fā)展離不開數(shù)字化教學(xué)資源的支持，一方面是學(xué)習(xí)方式的認(rèn)知支持，另一方面是學(xué)習(xí)過程的資源支持，在諸多教學(xué)資源中，電子教材的作用顯得尤為重要。電子教材在當(dāng)下的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮著極其重要的作用，使教學(xué)方式發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，從已有的灌輸式教育轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生利用電子設(shè)備進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。伴隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展也在不斷地提升發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)式電子教材在技術(shù)快速發(fā)展過程中出現(xiàn)，并在一定的程度上代表著未來教科書發(fā)展的方向。與傳統(tǒng)的電子教材相比，虛擬現(xiàn)實(shí)式電子教材支持個性學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)等，整合現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)資源素材、動畫、視頻、MOOC等，形成新形態(tài)一體化教材。在現(xiàn)有的條件下，受軟件資源和硬件設(shè)備的影響，虛擬現(xiàn)實(shí)式電子教材的研發(fā)工作還存在著一定的困難和技術(shù)難點(diǎn)，但是如果能夠加以克服，未來將會有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);電子教材;核心素養(yǎng)

2016年，《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》發(fā)布，研究確定了包含人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活等六大核心素養(yǎng)。國家課程改革與教材設(shè)計(jì)間具有密切關(guān)系，國家課程所傳達(dá)的理念通常必須配合教材的設(shè)計(jì)來達(dá)成。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化時代的繁榮發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)教材進(jìn)行融合，經(jīng)過處理過的虛擬信息疊加在真實(shí)場景上，并借助感知和顯示設(shè)備，將虛實(shí)信息融為一體，從而顯示虛擬三維景象的電子教材。依靠其移動性、便攜性以及較強(qiáng)的人機(jī)交互性和感知性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)圖書的不足，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材的獨(dú)特優(yōu)勢，是虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的一種有益應(yīng)用，具有極大的市場價值和科研價值。

1 核心素養(yǎng)對電子教材研發(fā)的新要求

1.1 教學(xué)啟發(fā)性

隨著教師信息教育素養(yǎng)的提升與教室信息設(shè)備逐漸普及下，信息與教育的融合已非常普遍，科技被大量用來作為教育的幫手，虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材能有效地利用便攜式電子產(chǎn)品呈現(xiàn)教學(xué)素材，讓教學(xué)素材的展示更為精確、快速。虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材真正做到投入度高、情境真實(shí)、智能性強(qiáng)、趣味性高的教材，可以向?qū)W生展示形象、生動的思維材料，提供學(xué)生日常生活難以直接接觸的事物等，從而拓展學(xué)生的視野。情感、思維、行為等都可以作為切入點(diǎn)，提高學(xué)生在教學(xué)活動中的參與度。學(xué)生積極參與到教學(xué)活動中，在電子教材的幫助下接觸更加直接、形象的信息，在輕松愉悅的氛圍中獲取知識，達(dá)到啟發(fā)式學(xué)習(xí)的效果，整個過程自然、充滿趣味。

1.2 活動交互性

與傳統(tǒng)紙質(zhì)的紙質(zhì)教材相比，依托于先進(jìn)信息技術(shù)的電子教材不僅具有數(shù)字教材所特有的形象豐富的特點(diǎn)，而且只是更新速度更快、互動性更強(qiáng)，可以有效提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合多種傳感器，通過多種感知渠道設(shè)計(jì)一些新的、更加自然的交互形式，可以是語音、手勢、體感等，學(xué)生通過這些感知通道實(shí)現(xiàn)交互式感應(yīng)，不自覺得沉浸到學(xué)習(xí)環(huán)境中。學(xué)生能夠透徹的學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，教師更便捷的傳授知識，課程知識與虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材深度交互融合。比如這種電子教材思維導(dǎo)圖的功能是對自身積累的經(jīng)驗(yàn)、知識，以及新獲取的信息進(jìn)行整合，是對知識的再認(rèn)識過程，并且可以將思維導(dǎo)圖引入自主學(xué)習(xí)，利用思維導(dǎo)圖考察自己對知識點(diǎn)的掌握是否全面、是否到位，并與教材提供的思維導(dǎo)圖進(jìn)行對比，達(dá)到查漏補(bǔ)缺的目的。采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的電子教材比較關(guān)注學(xué)生體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)互動，綜合實(shí)際的教學(xué)環(huán)境和學(xué)生的需求做好整體設(shè)計(jì)，保證教材的實(shí)用性，在教材改革中具有重要意義。

1.3 情境感知性

虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材需要以5G通信技術(shù)為基礎(chǔ)。學(xué)生利用手機(jī)、平板等移動終端設(shè)備，持續(xù)地獲取真實(shí)場景的最新信息，無障礙地體驗(yàn)真實(shí)情境，這種可隨時隨地實(shí)現(xiàn)的情境感知很大程度上強(qiáng)化了5G網(wǎng)絡(luò)的交互能力。情境學(xué)習(xí)發(fā)生于社會環(huán)境中，會產(chǎn)生于個體實(shí)踐，虛擬現(xiàn)實(shí)電子教材擁有情境感知技術(shù)，通過分析學(xué)生所處環(huán)境、狀態(tài)等信息，運(yùn)用眼動追蹤、觸覺反饋等技術(shù)看懂和識別身體語言或手勢，并更有預(yù)見性地做出相應(yīng)準(zhǔn)備。更好的學(xué)生提供信息服務(wù)，通過5G網(wǎng)絡(luò)的延展，進(jìn)行移動端的情景智能感知。從人、環(huán)境、行為三個維度對進(jìn)行分析，可以更方便地獲取自身的信息并及時與他人分享。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)式電子教材的特性分析

2.1 電子教科書的思維方法性

教科書是教師賴以教學(xué)及評量的主要媒介，是學(xué)生獲取知識的主要來源，傳統(tǒng)的紙質(zhì)教科書有出版時間長及印制配送成本的考慮，時間帶來信息急速變化，許多書本的內(nèi)容在出版后很快就過時了;因而在社會快速變遷，以及知識生命周期越來越短的情況下，紙質(zhì)教科書已不算是有效的媒介。隨著科技網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，推動電子教材已成為許多國家重要的教育政策與關(guān)注焦點(diǎn)。教育部強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)對不同階段學(xué)生核心素養(yǎng)的重視，組織研究學(xué)生所應(yīng)具備的關(guān)鍵品格與能力，提出與學(xué)生個人正常和社會需求相適應(yīng)的核心素養(yǎng)體系。傳統(tǒng)教科書多偏單面向傳遞信息，使得學(xué)習(xí)流于靜態(tài)、零碎知識的記憶;而其插圖版式過于制式化、單調(diào)化，也沒有任何一本教科書能夠包含任何一門課程所需的全部信息。這就會限制學(xué)生找到認(rèn)識新世界的方法，無法真正的提高自身核心素養(yǎng)。

2.2 電子教科書的富媒體性

傳統(tǒng)教科書的定位、功能或形式也面臨了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教科書多數(shù)都是有內(nèi)容導(dǎo)向，就會出現(xiàn)一系列問題。例如，自然科學(xué)中常常被詬病的菜譜式的實(shí)驗(yàn)。其實(shí)就是按照教科書上陳列的實(shí)驗(yàn)步驟，依序完成實(shí)驗(yàn)程序，然后得到一個早就預(yù)知的答案。這樣的實(shí)驗(yàn)算不上是科學(xué)探究，因?yàn)閷W(xué)生根本沒有依據(jù)既有知識或經(jīng)驗(yàn)，形成對一個問題的假設(shè)，再去尋找現(xiàn)象當(dāng)中的自變量和因變量，以至于后續(xù)要有一些自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思考，來支持或推翻先前的假設(shè)。學(xué)生可能根本不需要做實(shí)驗(yàn)，只要翻到最后一頁，就知道這個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)該是什么。核心素養(yǎng)下的教學(xué)關(guān)注學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展，而非只是知識的累積，要根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的螺旋上升特征來安排教學(xué)內(nèi)容，重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程中多方面的展現(xiàn)，而非只是單一的成果，電子教材可以讓學(xué)生的自主覺察問題，并積極解決問題，而非被動地安排。