VR技術融入教學探索

◇薛惠英（江蘇：蘇州市吳江區思賢實驗小學）

VR 技術是Jaron Lanier 在1989年提出的,它是集傳感器技術、計算機技術、仿真技術、微電子技術等學科為一體的新興技術。同時，它能為參與者創造一個沉浸式的虛擬環境,讓他們練習聽覺、視覺和觸覺。

一、VR技術的特點

（一）沉浸感

參與者可以直觀地感知虛擬情境,并使用有助于提高參與者觀察技能和學習自主性的設備提供實時反饋。沉浸理論最早由美國心理學家米哈里·卡森特米哈爾（Mihaly Csikszentmih‐alyi）提出。中國學者認為,沉浸式教育應充分利用技術手段,幫助學生親近自然,激發學生對知識的興趣,觀察、探索、學習和生活,獲得和掌握知識。VR 技術在小學科學教學中的沉浸式體驗改變了以往的教學方式,讓學生“走出教室進入現實”,從虛擬世界搜集科學知識，激發課堂學習興趣。

（二）真實性

傳統的教學方式主要是通過計算機給參與者帶來聽覺和視覺上的沖擊,而VR 將平面的沖擊轉換成3D 式的現實沖擊。原本是通過觀看平面的參與者,通過VR 技術轉到了實際情境中,從實際情境中去參與,更加直觀地感受到VR 所創設的情境。將VR 技術應用于小學科學課堂教學,可以讓枯燥的理論知識體驗直觀地展現在我們面前,讓學生通過真實的感官刺激,從被動學習進入主動學習。

（三）互動性

VR 技術可以實現情境交互,為參與者提供實時反饋。VR 技術的互動表現,使學生能夠通過互動學習知識,結合雙手和大腦,學習科學知識。

二、VR技術融入小學科學教學的意義

（一）創新教學環境

VR 技術為人們提供沉浸式的仿真環境，它融合了多媒體與互聯網、人工智能等技術,是引領全球新一輪產業變革的重要力量。VR 教室可以為學生創建虛擬教室、教學、虛擬實驗和虛擬場景,提供真實的虛擬、非線性的教學模式和教學情境,以及生命化的三維教學材料。一個放松和創造性的學習環境可以鼓勵學生大膽提問。同時,通過教師引導，可以促進學生創造力的發展。

（二）實現不同模式的學習體驗

目前,VR 技術已經在全國各地的校園活動中實現了可視化、立體化和體驗式的學習內容，讓學生有不同的學習經驗。例如，北京中關村第二小學,引導學生通過“八顆行星”模擬“宇宙飛船”,讓學生從真實的世界觀察行星路徑進入廣闊的空間。從多表面形態學和內部結構的角度來看，南昌師范實驗小學附屬學校將VR 技術應用于生物學教學中“領悟”,充分展示心肌結構,激發學生學習興趣。在青島市城市道路小學數學班,VR 技術使學生能夠從不同的角度輕松學習,拓展學生的空間想象,為課堂提供了新的可能性。

總之,VR 技術可以使傳統的課堂更具沉浸感和體驗性,給教師更多的空間和視野,提高課堂教學質量,在教育中發揮重要作用。

三、VR技術在小學科學教學中的作用

（一）實現教育資源多樣化

在小學教學中使用的學習課程主要由教師在PowerPoint 和其他計算機軟件的幫助下進行,或在課堂上通過微型視頻演示幫助學生分析書本中的難點和關鍵知識。例如,在電磁制造過程中,教師可以使用適當的計算機軟件制作電磁制造微型視頻課件,通過演示幫助學生了解相關知識,并指導學生。與傳統教學相比,這種教學方法不僅能有效地吸引學生的注意力,而且具有顯著的教學效果。

然而,這種教學方法的運用,對于突破教學難點以及學生的平均水平而言，并沒有達到預期的效果。教師應如何改變這種傳統的教學方式呢?筆者認為，可以利用VR 制作桌面情境。學生可以帶上VR 頭套,進入教師所設定的情境模擬現場進行學習,然后分享各自的體驗感受。這種方法，不僅可以激發學生的學習興趣,喚起學生的學習熱情,還可以讓學生在分享中促進各自的發展,解決遇到的難題。

從傳統的“黑板+粉筆”到多媒體教室的互動黑板,這個過程就實現了一種從單方面到多維度傳授知識的轉變。而將平板電腦用作師生互動的VR 移動設備，人性化的虛擬學習行為和沉浸式教學模式,能使學習更加輕松自然,不受時間和空間的限制,為學生提供更多的學習選擇和解決方案,解決學習難點和痛點,實現資源的再利用。科學技術的應用不是取代傳統,而是將各種高科技教材與信息化教材相結合。這種整合為教師和學生提供了更先進的呈現模式,適合不同學科、不同類型的知識點,具有廣泛的適用性。以VR 技術為支撐的科學空間不僅提高了教學效率,而且提升了學生獨立學習和創造的能力。在虛擬情境中,學生的充分參與促進了師生之間以及學生之間的交流,這對于教師幫助學生正確獲取知識是切實可行的。

（二）創造多維學習環境

在新課程所要求的科學教學中,小學教師應該根據教學內容為學生設定相應的情境并幫助學生從情境中獲得實踐經驗。但是在小學科學教學中,并非所有的教師都能創設一種生動的學習情境,而這種學習情境也不一定能幫助學生獲得實踐經驗。因為教師創設學習情境是非常困難的,大部分教師都會避開這種困難,從而創造一個不理想的實驗環境,這樣，學生自然就無法從良好的實踐情境中獲得體驗和知識。面對這種情況,VR 技術就在教學課程中發揮出了自身的優勢。VR 技術可以為學生創設非常生動的學習環境,模擬一些特定的場景或者是歷史事件等,幫助學生從這些特定的場景或者是歷史事件中提高自己的情感體驗,從中獲得知識。并且，VR 技術創造了一種良好的虛擬環境,可以讓學生在學習過程中獲得個人經驗的切身感受,有利于學生加強自身對邏輯關系的理解,促進自身的練習,提高思維能力等,VR 技術在其中發揮了重要的作用。VR 技術改變了以往由教師主導的傳統課堂教學模式,為學生提供了一種多維的學習環境,讓學生能夠直接獲得知識,有效地激發學生的好奇心。

基于VR 的科學課堂教學模式是與現實的結合,是經驗學習與傳統教學的結合。這種網絡教學模式不同于傳統的教學方式,但仍以課堂教學系統的形式存在。教師設計教學過程,并為VR 設備、工具或場景提供支持。與場景或實驗相關的課堂教學內容，學生可以學習虛擬環境和操作的經驗。與傳統教育相比,VR 技術解決了教師課堂教學呆板的缺陷,打破了傳統教學中的死記硬背,能讓學生在實踐中學習,參與學習過程。VR 技術與教學的結合可以采取多種形式的教學。

探尋性教學。在VR 技術中，可以通過構建虛擬的情境，讓學生在情境中自主學習，自己發展，讓學生與技術融為一體，讓學生學會自主發現問題、解決問題。

啟發式教學。在啟發式教學中,VR 技術為學生提供了沉浸式場景和人機交互環境,學生通過視聽觸摸獲得生動直觀的材料,展示一些學生無法從現實中觀察到的事物和現象,形成互補的知識點。這樣，學生對某一點知識的理解就延伸到了更廣闊的知識領域,從而拓展了思維,使學生在思想、情感和行為上更主動地參與教育活動。

（三）實現多用戶學習集成化

在VR 創造的學習情境中,學生不僅可以突破時間和空間的限制,還可以進行各種學習資源的共享。這種方式，在小學科學教學的運用中，發揮了極大的優勢。在相關技術和硬件的支持下,學生可以不限時間、不限地點地與他人進行交流,可以讓教師在交流中發現學生的不足,及時加以糾正，促進學生的發展。同時，學生還可以與他人共享資源,了解自己的學習結果,獲得更多的學習資源,促進自己的成長。VR 技術的發展和運用,為學生的成長和發展創造了一個良好的空間。這種空間是共享、共存的,學生不僅可以面對面地交流,還可以在虛擬空間中交流互動,這就為那些不善言辭的學生提供了一定的保護,幫助學生消除交流障礙，有利于學生運用自己的力量去解決自己害怕的事情,逐漸提高能力、促進發展。

四、VR技術融入小學科學教學的探索

（一）VR技術融入小學科學教學的優勢

VR 技術是VR 技術與全景可視化技術的結合。它可以充分顯示圖像和視頻信息。在VR環境中,教師和學生可以進入相應的情境，然后根據情境所需要的角色，投入學習活動，這不僅可以增強學生的學習能力，還可以將依賴于書本的理論知識學習轉變為在實踐中獲得知識。在傳統課堂教學中，教師多采用播放視頻或PPT的方式，學生只能跟著教師的指導按部就班地學習,無法獨立探索。而VR 技術可以實現360 度的全景觀察,學生能夠自主探究。目前,VR 技術主要應用于軍事、旅游、航空、游戲等領域,在小學教學中的應用較少。小學生對新鮮事物充滿好奇,對基于VR 的課堂有著濃厚的興趣。VR技術具有更多的想象力和廣闊的視野,有更大的自主探索空間,能激發學生的學習興趣。將VR技術運用在小學科學教學中,能突破教學內容中的一些難點,如人體結構、生命科學、宇宙科學等。我們相信，隨著VR 技術的不斷發展，教學難點就將不復存在。

5G 時代的到來,VR 技術也將再一次得到新發展，它所存在的問題也將會一一解決，它的運用范圍也會不斷擴大同時,將全面普及到每一個課堂，每一位學生都會感受到未來科技發展的魅力。

（二）VR技術有效促進學生學習

以粵教版科學五年級下冊第三單元“火山與地震”教學為例。本單元第14 課了解地球上的各種地貌，掌握巖墻褶皺的成因，進一步分析土層結構的特點。第15 課了解火山爆發的過程和現象。第16 課了解地震現象及其原因。教師根據課程內容提出探究性問題。學生通過提問和VR 技術進一步觀察地球地貌、火山噴發場景和地震形成過程。運用VR 技術，學生可以近距離觀察和感受火山爆發和地震，準確描述火山爆發期間和地震前的感受。教師還可以通過VR 技術組織學生進行防震減災安全演練，引導學生將理論知識應用到現實生活中，增強規避風險的能力，提高安全意識。

隨著VR 技術的不斷發展和普及,VR 技術在小學教學中的應用將越來越廣泛。事實上,這項技術在軍事等領域得到了很好的應用。它在模擬場景和技能訓練中起著重要作用。利用VR技術可以為學生創造學習情境和豐富學習資源。將其應用于小學科學教學,能有效地促進學生的學習,拓寬學生的視野,提高學生的學習體驗。

然而,我們也必須看到VR 技術是一種媒介，它的作用是幫助我們改進教學。我們不能被技術主宰。教師利用VR 技術和多媒體等其他信息技術的優勢,能為教學提供便利，提高教學效率，最終目標是使學生學習得更好。因此,在小學科學教學中,教師應根據不同的知識屬性和輔助教學的特點,采取適當的教學方法,努力做到事半功倍。■