核心素養視野下虛擬現實式電子教材的研發分析研究

姜浩 胡衛星

摘要：中小學核心素養的提出體現了對學生素養教育的重視，而素養教育的發展離不開數字化教學資源的支持，一方面是學習方式的認知支持，另一方面是學習過程的資源支持，在諸多教學資源中，電子教材的作用顯得尤為重要。電子教材在當下的學生學習過程中發揮著極其重要的作用，使教學方式發生了巨大的轉變，從已有的灌輸式教育轉變為學生利用電子設備進行自主學習。伴隨著技術的迅猛發展也在不斷地提升發展，虛擬現實式電子教材在技術快速發展過程中出現，并在一定的程度上代表著未來教科書發展的方向。與傳統的電子教材相比，虛擬現實式電子教材支持個性學習、泛在學習等，整合現有的虛擬現實資源素材、動畫、視頻、MOOC等，形成新形態一體化教材。在現有的條件下，受軟件資源和硬件設備的影響，虛擬現實式電子教材的研發工作還存在著一定的困難和技術難點，但是如果能夠加以克服，未來將會有廣闊的發展空間和應用前景。

關鍵詞：虛擬現實;電子教材;核心素養

2016年，《中國學生發展核心素養》發布，研究確定了包含人文底蘊、科學精神、責任擔當、實踐創新、學會學習、健康生活等六大核心素養。國家課程改革與教材設計間具有密切關系，國家課程所傳達的理念通常必須配合教材的設計來達成。隨著互聯網技術和信息化時代的繁榮發展，虛擬現實技術與傳統教材進行融合，經過處理過的虛擬信息疊加在真實場景上，并借助感知和顯示設備，將虛實信息融為一體，從而顯示虛擬三維景象的電子教材。依靠其移動性、便攜性以及較強的人機交互性和感知性，彌補了傳統圖書的不足，體現了虛擬現實電子教材的獨特優勢，是虛擬現實在教育領域的一種有益應用，具有極大的市場價值和科研價值。

1 核心素養對電子教材研發的新要求

1.1 教學啟發性

隨著教師信息教育素養的提升與教室信息設備逐漸普及下，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，虛擬現實電子教材能有效地利用便攜式電子產品呈現教學素材，讓教學素材的展示更為精確、快速。虛擬現實電子教材真正做到投入度高、情境真實、智能性強、趣味性高的教材，可以向學生展示形象、生動的思維材料，提供學生日常生活難以直接接觸的事物等，從而拓展學生的視野。情感、思維、行為等都可以作為切入點，提高學生在教學活動中的參與度。學生積極參與到教學活動中，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，達到啟發式學習的效果，整個過程自然、充滿趣味。

1.2 活動交互性

與傳統紙質的紙質教材相比，依托于先進信息技術的電子教材不僅具有數字教材所特有的形象豐富的特點，而且只是更新速度更快、互動性更強，可以有效提高教學質量。結合多種傳感器，通過多種感知渠道設計一些新的、更加自然的交互形式，可以是語音、手勢、體感等，學生通過這些感知通道實現交互式感應，不自覺得沉浸到學習環境中。學生能夠透徹的學習課程內容，教師更便捷的傳授知識，課程知識與虛擬現實電子教材深度交互融合。比如這種電子教材思維導圖的功能是對自身積累的經驗、知識，以及新獲取的信息進行整合，是對知識的再認識過程，并且可以將思維導圖引入自主學習，利用思維導圖考察自己對知識點的掌握是否全面、是否到位，并與教材提供的思維導圖進行對比，達到查漏補缺的目的。采用創新設計的電子教材比較關注學生體驗，強調互動，綜合實際的教學環境和學生的需求做好整體設計，保證教材的實用性，在教材改革中具有重要意義。

1.3 情境感知性

虛擬現實電子教材需要以5G通信技術為基礎。學生利用手機、平板等移動終端設備，持續地獲取真實場景的最新信息，無障礙地體驗真實情境，這種可隨時隨地實現的情境感知很大程度上強化了5G網絡的交互能力。情境學習發生于社會環境中，會產生于個體實踐，虛擬現實電子教材擁有情境感知技術，通過分析學生所處環境、狀態等信息，運用眼動追蹤、觸覺反饋等技術看懂和識別身體語言或手勢，并更有預見性地做出相應準備。更好的學生提供信息服務，通過5G網絡的延展，進行移動端的情景智能感知。從人、環境、行為三個維度對進行分析，可以更方便地獲取自身的信息并及時與他人分享。

2 虛擬現實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及評量的主要媒介，是學生獲取知識的主要來源，傳統的紙質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，紙質教科書已不算是有效的媒介。隨著科技網絡的發展，推動電子教材已成為許多國家重要的教育政策與關注焦點。教育部強調，要加強對不同階段學生核心素養的重視，組織研究學生所應具備的關鍵品格與能力，提出與學生個人正常和社會需求相適應的核心素養體系。傳統教科書多偏單面向傳遞信息，使得學習流于靜態、零碎知識的記憶;而其插圖版式過于制式化、單調化，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。這就會限制學生找到認識新世界的方法，無法真正的提高自身核心素養。

2.2 電子教科書的富媒體性

傳統教科書的定位、功能或形式也面臨了前所未有的挑戰。傳統的教科書多數都是有內容導向，就會出現一系列問題。例如，自然科學中常常被詬病的菜譜式的實驗。其實就是按照教科書上陳列的實驗步驟，依序完成實驗程序，然后得到一個早就預知的答案。這樣的實驗算不上是科學探究，因為學生根本沒有依據既有知識或經驗，形成對一個問題的假設，再去尋找現象當中的自變量和因變量，以至于后續要有一些自己的實驗設計思考，來支持或推翻先前的假設。學生可能根本不需要做實驗，只要翻到最后一頁，就知道這個實驗的結果應該是什么。核心素養下的教學關注學生素養的發展，而非只是知識的累積，要根據學生認知規律的螺旋上升特征來安排教學內容，重視學生學習過程中多方面的展現，而非只是單一的成果，電子教材可以讓學生的自主覺察問題，并積極解決問題，而非被動地安排。