VR技術在學前教育教學中的應用

摘要：虛擬現實技術在學前教育中的應用具有一定的教育價值和社會價值，可以很好地促進學前教育的教學改革和創新。本課題從VR技術現狀出發，設計了VR技術課件《果樹寶寶長大了》作為研究案例，探索VR技術在學前教育中的具體應用。首先，根據學前兒童身心發展的特點，探討了VR技術在學前教育和教學中的可行性；其次，分析了VR技術在學前教育中的應用方法，為學前教育工作者提供技術指導；最后，VR技術還可以克服傳統學前教育在教學條件上的不足，打破學前教育在教學上的時空限制。

關鍵詞：學前教育；虛擬現實（VR）；案例教學

進入21世紀后，科學技術的發展十分迅猛，尤其近十年互聯網技術的迅速發展，平板、手機、電腦進入了千家萬戶，各種線上教學APP如雨后春筍般涌現。在政策、科技和資金的支持下，教育技術的發展也是日新月異。從20世紀的投影技術，到21世紀初的多媒體系統、計算機網絡技術等都被應用于教學改革。現代的遠程教育、混合教學、線上課堂等教育技術進步十分迅速，其中，最引起廣大教育者關注的虛擬現實（VR）技術也被逐步應用于學前教育中。

一、VR技術的概述

（一）VR技術的概念

VR的英文全稱為“Virtual Reality”，中文譯為“虛擬現實技術”“虛擬實境”“虛實感”等。由于中英文之間的翻譯比較靈活，筆者查閱各種文獻，中國人習慣上把“Virtual Reality”翻譯為“虛擬現實技術”。

虛擬現實技術是通過計算機技術以及各種傳感器的輔助，通過技術手段創造出一種逼真的虛擬三維環境，模擬各種感官體驗，讓人置身于這個環境中，仿佛處在現實世界一樣。人們可以很自然地在這個環境中進行“真實”的交互，學習、生活、進行科學研究等[1]。

（二）VR技術特點

VR技術有三個最基本特點，它們分別是Immersion（沉浸性）、Interaction（交互性）、Imagination（想象性）[2]。沉浸性是指VR技術能夠給人帶來身臨其境的感受。通過計算機技術，模擬出類似于真實世界的虛擬環境，人們在虛擬環境中，視覺、觸覺、聽覺等感官全部都能高度還原，讓用戶忘記自己處在虛擬環境中。

交互性是指人們在虛擬環境中，可以通過VR設備與虛擬人物進行無障礙交流，也可以在虛擬環境中對虛擬物體進行加工改造。比如，現在比較流行的虛擬實驗室，科學家可以在虛擬實驗室中進行實驗和科學研究，這樣不僅安全有效，而且能夠節省時間和資金成本。

想象性是指人們可以利用VR技術，打破時間和空間的局限，自由構想不存在的事物和環境。可以激發人們的想象力和創造力。比如，在歷史教學中，教師可以利用VR技術帶領學生“穿越”到不同的朝代，感受各朝代的風俗人情，到歷史人物身邊，感受每個歷史人物的喜怒哀樂。

（三）VR技術的發展現狀

美國是虛擬現實技術的發源地。20世紀50年代，美國的VPL公司提出了虛擬現實概念。自80年代開始，美國宇航局NASA就開始研究虛擬現實技術，并研制出了一些虛擬現實設備。隨后，麻省理工學院開始了計算機圖形學、機器人、人工智能等研究。這些研究都推動了虛擬現實技術的發展，并使VR技術開始廣泛應用于航天航空、軍事等領域。

我國虛擬現實技術起步于20世紀90年代，與發達國家相比，VR技術起步較晚。但是，國家高度重視VR技術，我國的高等院校和科研院所均積極投入VR技術研究，使我國的虛擬現實技術與發達國家的差距逐漸縮小。

2018年，工業和信息化部印發了《關于加快推進虛擬現實產業發展的指導意見》。近年來，我國在近眼顯示技術、多感官協同技術、全景攝錄技術、虛擬仿真技術、內容處理技術等方面取得了顯著突破。VR技術在智能制造、醫療健康、教育培訓、影視文化等領域都得到了廣泛應用。

二、VR技術與學前教育融合分析

學前兒童的年齡在3-7歲之間，根據皮亞杰的認知發展理論，我們可以發現學前兒童處于前運算階段。在這個階段，兒童已經可以用語言和符號表示物體，因此具備了一定的獨立學習能力。同時，學前兒童的思維不可逆，以形象思維為主，能夠學習和思考具體的事物。學前兒童的學習是通過直接觀察具體事物而進行的[3]。對于學前兒童來說，抽象思維太過困難。例如，詢問學前兒童一公斤的棉花和一公斤的鐵哪個更重，大部分兒童會選擇鐵。在他們的思維中，鐵是重的，而棉花則是輕的，這展示了學前兒童形象思維的特點。

VR技術具有沉浸性、交互性和想象性三大特征，可以通過計算機圖形技術、傳感器技術、人機交互技術和仿真技術等，創造出一個真實的虛擬環境。利用學前兒童喜愛模仿、想象和學習探索等特點，可以對學前兒童進行課程教學，讓幼兒在虛擬的環境中“身臨其境”地學習。

學前教育包括健康、社會、科學、藝術和語言五大領域。在這五大領域中，VR技術在教學和設計方面有著巨大的優勢。VR技術不受空間和時間的限制，能夠打破傳統教室對學前兒童好奇心和想象力的束縛。同時，VR技術也是安全可靠的，在幼兒學習中不會對幼兒造成傷害。

例如，在社會領域的學習中，如果想讓學前兒童學會認識交通工具和紅綠燈，以及了解一些基本的交通法規，僅僅依靠課堂上的講解，很多幼兒由于身心發展不足，可能無法理解。這時，我們可以利用VR技術，在虛擬的場景中模擬出一個街區，街道邊有各種交通工具，模擬出的虛擬人物——交警叔叔，教師和交警叔叔一起帶領學前兒童認識交通工具、學習如何乘車，認識紅綠燈，掌握基本的交通法規。如果有的幼兒一次學不會，還可以利用VR技術進行因材施教，虛擬人物可以“一對一”教導幼兒，反復訓練，直到幼兒掌握基本的交通法規為止。從這個設計思路可以看出，VR技術不僅可以實時交互反饋每個幼兒的學習進度，教師也可以隨時掌握，而且能夠起到因材施教的特點，極大地節省了教師的時間和精力。

因此，將VR技術與學前教育相結合，可以推進學前教育的普及和提高兒童科學素養。在中西部地區，一些幼兒園的教學設施落后，教學內容也比較單一。政府可以通過采購VR設施，為這些落后地區的幼兒園提供設備和技術上的幫助。教師可以利用VR設備對兒童進行教學。VR技術可以打破地域差異造成的教育發展不平衡的現象，實現優質的教學資源在全中國共享。全國各地的幼兒都可以隨時隨地地學習最先進的課程。未來，即使身處新疆、西藏地區的學前兒童，也可以通過VR技術爬長城、游故宮、探索宇宙等。

VR技術與學前兒童的融合不僅符合學前兒童的身心發展特點，而且VR技術打破了時空的限制，可以充分激發兒童的發展潛能，促進幼兒全面和諧的發展。

三、VR技術應用于學前教育教學中的具體案例分析

為了進一步分析VR技術在學前教育中的可行性，專門設計了基于VR技術的學前教育活動課——《果樹寶寶長大了》，作為幼兒科學課程。

（一）VR課程名稱

VR課程名為《果樹寶寶長大了》，適合4-6歲兒童學習，主要屬于幼兒園社會和科學領域綜合課程。

（二）VR課程設計意圖

根據幼兒園和班級的具體情況，我們發現很多幼兒不愛吃水果，同時也不清楚各種水果的來源，缺乏對糧食的珍惜意識。因此，設計了VR課件，讓學前兒童在虛擬的環境中進行果樹種植，讓幼兒參與具體的勞動，學習社會常識和科學知識。比如，讓幼兒了解什么是種子，以及果樹是如何生長結果的。通過這樣的課程設計，幼兒可以懂得糧食的來之不易，同時也學會一定的勞動技能，養成愛勞動的習慣。

（三）VR課程教學目標

《果樹寶寶長大了》依據科學的教育理念，從幼兒身心發展角度出發，利用VR技術，通過教育手段，寓教于樂的方式，實現學前兒童對社會和科學領域的學習。《果樹寶寶長大了》課程具體目標如下：①明確蘋果樹的生長過程，讓學前兒童了解蘋果是如何產生的。②通過觀察蘋果樹的生長，學習基本的勞動技能和勞動知識，如翻地、澆水、施肥、除草、采摘、儲存等勞動。③了解吃蘋果對我們身體的益處。④通過親手種植蘋果樹，培養學前兒童的觀察學習能力和動手操作能力。同時，通過VR技術的交互體驗，能夠培養幼兒的獨立學習能力，最終起到寓教于樂的效果。

（四）VR課程教學內容分析

根據學習目標設計出了具體的學習內容，《果樹寶寶長大了》VR課程主要由三大部分組成：種子的選擇、果樹生長、長出蘋果，如圖1所示。為了方便幼兒學習與理解，將這三大部分進行模塊化處理，每一部分又分為三個小模塊。這樣，教師可以在計算機上清晰了解每個學生的學習進度，同時也可以讓學前兒童直觀形象地學習。

（五）VR課程教學過程

《果樹寶寶長大了》VR課件主要涵蓋社會領域和科學領域的知識。可以根據學前兒童的學習特征、教學目標和內容設計出教學場景，并通過VR技術的交互反饋，在虛擬果園中引導幼兒種植果樹。通過任務驅動的游戲形式，調動幼兒的學習積極性，引導幼兒完成該課程的學習。

1.教學場景和虛擬人物設計

考慮到《果樹寶寶長大了》VR課件主要針對4-6歲學前兒童，根據學前兒童的身心發展特點，設計了一個幼兒喜歡的果園。果園里種滿了小草，還有幾只可愛的小動物在草地上跑來跑去，這樣的環境能夠吸引幼兒的注意力。同時，設計了一位虛擬園丁，園丁教師會教導幼兒進行學習，并對幼兒不會的步驟進行反復示范與講解。

2.教學過程設計

《果樹寶寶長大了》VR課件采用交互式教學流程，分為兩大部分：①園丁講解。由于學前兒童并不具備文字閱讀能力，讓園丁教師進行模擬示范并進行語音講解。②觸覺交互。通過觸覺交互的方式，讓學前兒童通過手動操作的方式理解理論知識，并且通過任務驅動的方式，誘導學前兒童完成課程。具體的教學過程包括導入、知識講解、模擬操作、思考探究、退出課件，如表1所示。

（六） VR課程學生學習評價

評價學生學習的方法主要有討論法、日記法、評價量規法、自我評價和同伴互評法、觀察法和測驗法等。《果樹寶寶長大了》VR課件主要側重于學生的交互體驗，學生通過動手操作來理解知識。因此，我們可以選擇觀察法來進行學生學習評價，主要觀察學生在每個部分的操作反饋行為，從而了解學生掌握知識的程度，并及時進行教學步驟的調整與優化。

例如，在學生進行課件的第一部分操作時，教師可以通過觀察學生是否能夠找出蘋果樹種子來判斷學生是否認識幾種常見的種子。在學生進行第二部分學習時，教師可以觀察學生是否學會翻地、澆水、修剪樹枝等行為，以此來判斷學生是否掌握了一定的勞動技能。

（七）VR課件總結

通過對《果樹寶寶長大了》VR課件的教學設計，可以看出VR課件具有沉浸性、交互性和想象力。這些特點符合學前教育的要求，運用VR技術進行學前教學可以促進幼兒全面和諧地發展。

四、VR技術應用于學前教育教學中的暢想

隨著科技的發展，VR技術引起了越來越多人的關注。VR技術在調動學生學習的積極性和主動性上效果顯著，尤其在學前教育方面。學前兒童以形象思維為主，抽象的場景教學很難取得好的效果，而VR技術可以創造出一個“真實”的環境，讓幼兒在這個環境中學習。

教師可以依據教學目標，構建出符合幼兒學習需要的場地，通過一定的場景進行游戲化設計，利用設置任務闖關的模式，引導幼兒學習，培養幼兒學習能力和交往合作的能力。

例如，在幼兒藝術領域教學中，教師可以設計出不同的美景，帶領幼兒在不同的環境中欣賞美、感悟美、創造美。在科學領域中，教師可以引領幼兒進入身體的器官中，通過卡通設計，讓幼兒在不同器官中旅行，認識不同器官的作用。在健康領域中，教師也可以通過VR設計，設計出一些學生無法接觸的場景，例如火災、地震、洪水等場景。通過讓學生在虛擬場景中模擬，以安全的方式讓學生學會躲避災難和自救的本領。

總之，VR技術對學前教育的發展起著積極的作用，為學前教育的創新與發展提供了無限的可能。

作者單位：尹偉佳 安慶師范大學教師教育學院

參" 考" 文" 獻

[1] 陳貴平.基于虛擬現實技術VR在學前教育中的應用研究[J].赤峰學院學報，2017（33）：192-193.

[2] Burdea，G.andP.Coiffet.Viryual Reality Technology[M].NewYork，USA：JohnWiley＆Sons，1994.

[3] 齊建芳．兒童發展心理學[M].北京：中國人民大學出版社，2009.

[4] 梁彬彬.展望VR虛擬現實技術在教育領域的應用前景[J].教育現代化，2019（14）：180.