3D虛擬增強現實技術在高中物理教學中的應用

李完嬌

摘要：為滿足我國教學需求，課程改革工作正在如火如荼的開展。為此，教師需要結合時代發展需要加大對3D虛擬技術的合理化運用，確保教學目標的達成。本文基于此，著重分析3D虛擬現實技術的內涵與意義，并就該技術在高中物理課程教學中的合理化運用措施。

關鍵詞：現實技術;教育教學;高中物理

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

作為高中理科的重點科目，高中物理存在邏輯性強、實操性強的特點。但由于現實教學條件限制，導致高中物理課程教學目標難以實現。為此，教師在課程教學中需要加大對3D虛擬增強現實技術的推廣運用，并以此為基礎為學生搭建智慧性學習環境，從而確保學生可以在生動的教學環境中學習知識，促進學習主動性與興趣的提升。現階段，我國高中物理課程在推進中為保障課程教學效率，促進教學目標的實現，教師需要合理化的采用教學技術與方法。

一、3D虛擬增強現實技術概述

（一）技術內涵

3D虛擬增強現實技術以計算機技術為基礎，搭建視、聽、觸覺一體化的虛擬環境。一般情況下，該技術在課程教學中的運用，可以為學生創造交互性的教學氛圍。在課程教學中，為確保技術的使用效率提升，教師需要結合計算機設備發揮技術優勢，營造三維虛擬環境。實踐調研顯示：該技術仍舊屬于起步階段，但技術使用往往可以讓學生通過直觀感知，在享受視覺沖擊中逐漸接收高中物理知識，并促進教學效益提升。

（二）3D虛擬增強現實技術對教學的意義

目前，我國中學在高中物理教學中，為進一步落地完成教學目標，教師需要結合時代發展需要加大對于新教學技術的運用，確保高中物理課程仿真化、智能化水平的提升。

1.有助于突破教學困境

通過實際調研可知：我國中學在基礎設計建設方面普遍落后，高中物理課程教學所需的實驗設備缺失嚴重，為此無法滿足教學需求。而3D虛擬增強現實技術的開發，可以實現與教學活動的有機結合，為學生創設虛擬教學情境，為此提供三維模擬的演練、操作。該技術的推行可以滿足硬件短板，提升課程教學的有效性。

此外，由于該技術的創新性，其運用后創設的教學情境普遍具有新穎性，為此滿足學生的好奇心，激發其學習的熱情，提升教學效率。

2.促進教學目標的實現

目前，我國各地區的經濟發展差異性顯著，導致各地區對于教育投資與重視程度不一，各校區的硬件設備比較落后，無法滿足實驗教學的需求。而該技術與教學的結合，可以高效的開展“項目教學”工作，并讓學生的實操能力得到提升的同時，有效的降低學校開支，實現各類效益取得，滿足了課程教學的需求，并落實教學效目標的完成。

3.有助于提高教學效果

隨著社會發展進步，我國的課程改革工作進一步推廣。在新的時代背景下，社會發展對于學生的素養要求日益提升。為此，教師在課程教學中需要注重培養學生的綜合素養與能力。事實上，該技術的合理化運用能夠為學生創設三維立體的實驗教學環境，并引導學生在教學情境中去了解物理知識，鍛煉自身能力，提高教學效果。

4.增強學生體驗效果

高中物理知識點涉及到宏觀、微觀運動。為此，教師在進行知識教學中，可以借助3D虛擬現實技術可以為學生真實地展現天體的運行和物體的微觀運動，增強學生的感官體驗。該技術在高中物理課程中的教學可以直觀展現日月食運動、分子熱運動等活動。

不僅如此，該技術在教學中的運用具有重復性特征，且通過高效的實驗效果滿足學生對物理實驗觀察、參與的需求，彌補傳統教學的需要，讓學生能夠在真實的問題解決情境中發展物理學科核心素養。

5.保障教學安全

在傳統的課程教學中，教師往往無法開展危險性實驗，諸如電路短路、四軸飛行器故障排查等實驗。而該技術的合理化運用則可以規避實驗危險，展現學生的主體地位，引導學生對實驗現象的直觀了解，同時不必消耗任何實驗耗材成本。

二、3D虛擬增強現實技術課堂實例分析

關于論述該技術在高中物理課程中的實操，筆者以《平拋運動》為例進行分析。該課程教學核心在于明確理論概念，并進一步探究平拋運動的特點與規律。教師在課程教學中為便于學生對于知識點的理解，采用等效替代的原理進行教學，并通過對比物體在豎直、水平方向的運動了解平拋運動相關知識點。

在傳統的高中物理教學中，教師主要通過多媒體設備進行實驗的展示引導學生了解知識點。但傳統的呈現方式無法顯示小球運動狀態，需要教師在課程教學中通過理論講解，為學生進行邏輯推演，幫助其掌握平拋運動的運動軌跡及特征。但學生學習該知識階段時，其抽象邏輯思維較弱，為此其無法適應理論推理分析，而細節的不清晰也無法在學生的腦海中建構全面的平拋運動模型，阻礙了學生對事物本質現象的探究。

為進一步彌補傳統教學的不足，教師可以在課程教學中采用3D虛擬增強現實技術進行課程教學，從而為學生創建虛擬真實的平拋運動實驗環境，進而突破了教學困境限制。在該實驗環境下，學生可以直接感受到無阻力、無摩擦力的真空理想環境。一般而言，教師在借助該技術進行課程教學中，需要創設實驗場景。在模擬實驗中，教師需要準備運動儀三個，滿足物體垂直、水平、平拋運動的需求。為確保實驗的可比性，教師選取的實驗對象物體小球需要確保其質量的一致性。

在實驗中，教師通過模擬設計，讓學生對運動儀施加相同力，并同時釋放三個小球。通過實驗觀察可知，在小球釋放的一瞬間，其分別進行平拋、勻速直線以及自由落體運動。除了觀察其運動軌跡外，教師還需啊喲引導學生觀察小球的運動特點。實驗結束后，由于實驗均在模擬環境下進行，為此可以通過技術回放的方式，觀看三球相撞的畫面，了解小球運動軌跡，分析小球的速度及受力的變化情況。

結束語：

本文著重分析了虛擬現實技術在高中物理課程教學中的運用好處，并舉出實例進行論述。筆者認為，隨著相關措施的落實到位以及理念轉變，我國的高中物理教學必將獲得顯著發展，促進更高效益取得。

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