VR/AR技術(shù)在小學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

張德梅 郭媛媛

信息化時(shí)代，學(xué)生的思維和見(jiàn)識(shí)不斷拓展，這也對(duì)教師提出了更高的要求?！读x務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)化了育人導(dǎo)向，推動(dòng)了育人內(nèi)容的變革和育人方式的改進(jìn)。在此背景下，教師需要不斷學(xué)習(xí)和汲取知識(shí)，創(chuàng)新教學(xué)方式，提高課堂教學(xué)效率。

VR技術(shù)以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)，讓使用者獲得沉浸式體驗(yàn)；AR技術(shù)，就是在現(xiàn)實(shí)中疊加虛擬的要素，讓使用者的視覺(jué)效果得到提升。兩者的結(jié)合給教育帶來(lái)了新的機(jī)遇，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)也受到很多教師和學(xué)生的喜愛(ài)。

一、VR/AR技術(shù)的特點(diǎn)

VR技術(shù)，允許用戶在虛擬墻上自由移動(dòng)和交互，模擬真實(shí)場(chǎng)景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本質(zhì)是一種多感覺(jué)的體驗(yàn)、沉浸和互動(dòng)。

AR技術(shù)，把虛擬的要素投射到現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，像手機(jī)一樣把攝像頭放到你的眼前，讓你可以拍照、錄像、看視頻。如果說(shuō)手機(jī)是一個(gè)“點(diǎn)”，那么 AR眼鏡就是一個(gè)“面”，“點(diǎn)”和“面”結(jié)合，提高了畫(huà)面的交互性和真實(shí)感。

二、VR/AR技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

（一）提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)

VR/AR技術(shù)，讓學(xué)生能夠以真實(shí)的方式感受到虛擬世界的存在，使學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中進(jìn)行活動(dòng)，如操作、觀察、游戲等，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶。新課標(biāo)多次出現(xiàn)“情境”一詞，強(qiáng)調(diào)教學(xué)要從實(shí)際生活中創(chuàng)設(shè)豐富多樣的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中探索，激發(fā)學(xué)生的興趣、想象力和求知欲，重視創(chuàng)新，賦予學(xué)習(xí)新的生命力。例如，在學(xué)習(xí)古文時(shí)，學(xué)生可以使用VR技術(shù)駕駛船只前往桃花源，還可以和當(dāng)?shù)氐拇迕襁M(jìn)行交流。在探索科學(xué)的過(guò)程中，我們通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)，能夠把星空的運(yùn)行規(guī)律展示給學(xué)生，讓他們感受到星空的美好，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)知識(shí)的探索興趣。

（二）充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性

傳統(tǒng)的基于文本的教學(xué)方法，給學(xué)生的理解帶來(lái)了困難。VR/AR技術(shù)的使用，讓抽象觀念變得生動(dòng)形象，讓學(xué)生對(duì)事物有更直觀的認(rèn)識(shí)和感受。比如，在學(xué)習(xí)圖形與幾何的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到一些困難。在研究過(guò)程中教師發(fā)現(xiàn)，AR奇妙學(xué)堂APP借助AR/VR技術(shù)，把幾何知識(shí)形象生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生通過(guò)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)圖形720°觀察圖形的特點(diǎn)。這種直觀的學(xué)習(xí)方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（三）增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶

VR/AR技術(shù)可以提供多感官體驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的單一通道的“聽(tīng)”，提供更加豐富和深入的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這種多感官刺激有助于加強(qiáng)學(xué)生記憶，因?yàn)槎鄠€(gè)感官通道的參與可以增強(qiáng)記憶的編碼和存儲(chǔ)，在一定程度上提高學(xué)習(xí)效率。例如，在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生可以通過(guò)VR技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，聽(tīng)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的解釋，親自操作實(shí)驗(yàn)器材。多感官的學(xué)習(xí)方式，能夠使學(xué)生在課堂上保持較高的注意力，對(duì)學(xué)生的理解力與記憶力有顯著的促進(jìn)作用。

（四）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

VR/AR技術(shù)可以提供自主探索和創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。例如，學(xué)生可以通過(guò)AR技術(shù)創(chuàng)造自己的藝術(shù)作品，在三維立體空間中感受美術(shù)學(xué)科的藝術(shù)性內(nèi)涵，提高創(chuàng)造力和想象力。這種自主性的學(xué)習(xí)方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，給他們帶來(lái)更多的機(jī)遇。學(xué)生還可以在模擬的歷史場(chǎng)景中，通過(guò)VR技術(shù)領(lǐng)略過(guò)去的文化遺產(chǎn)，領(lǐng)略生活的深層次意義，在學(xué)習(xí)過(guò)程中生發(fā)更多的文化自豪感和情感共鳴。

三、VR/AR技術(shù)在小學(xué)各學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用案例

（一）語(yǔ)文教學(xué)案例

在《我的植物朋友》一課中，柳燕老師展示了AR創(chuàng)新課堂的作文學(xué)習(xí)。柳老師非常重視認(rèn)知表象的作用。上課前，為了讓學(xué)生積累豐富的直觀經(jīng)驗(yàn)，柳老師讓他們通過(guò)觀察校園綠化植物，對(duì)自己感興趣的植物的外部形態(tài)、特征、生長(zhǎng)環(huán)境等方面進(jìn)行觀察和感知。課堂上，為了再現(xiàn)學(xué)生已經(jīng)習(xí)得的表象，柳老師通過(guò)AR技術(shù)將學(xué)生感興趣的植物展示在交互大屏上，以便學(xué)生回憶和重新觀看他們之前觀察到的植物形象。在展示AR植物的同時(shí)，柳老師引導(dǎo)學(xué)生制作植物卡片，并讓學(xué)生用自己的話說(shuō)出植物的習(xí)性和特點(diǎn)，從而引導(dǎo)學(xué)生有目的地觀察、描寫(xiě)。整堂課中，AR技術(shù)的輔助讓學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生的目標(biāo)明確，思路清晰，而教師的引導(dǎo)也變得省心又省力。可以看出，AR創(chuàng)新課堂不但趣味橫生，而且高效實(shí)用。

（二）數(shù)學(xué)教學(xué)案例

在《觀察物體（一）》一課中，二年級(jí)教師李衛(wèi)東在真實(shí)課堂中使用AR技術(shù)設(shè)計(jì)了虛擬的熊貓和大象圖像，在學(xué)生面前展示并介紹它們。學(xué)生直觀地感受到從不同的角度可以看到不同的畫(huà)面，從而明白：觀察的角度不同，觀察到的現(xiàn)象也會(huì)不同。這種新的互動(dòng)體驗(yàn)將在未來(lái)的教育中發(fā)揮重要作用，為教師和學(xué)生開(kāi)辟更廣闊的學(xué)習(xí)空間。

（三）科學(xué)教學(xué)案例

在《聲音是如何傳播的》一課中，由于對(duì)聲波知識(shí)缺少了解，很多學(xué)生在了解物體震動(dòng)和發(fā)出聲音方面存在困難。并且因?yàn)閷W(xué)校的教學(xué)條件有限，聲音會(huì)在許多不同的地方傳播，而這里并沒(méi)有玻璃隔斷。丁莉莉老師把VR技術(shù)引入課堂，借助VR虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)了真空實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生由于自己真實(shí)經(jīng)歷過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解也更深刻。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為師生創(chuàng)設(shè)了虛擬空間，營(yíng)造了真空的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，降低了實(shí)驗(yàn)事故發(fā)生的可能性，減少了實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)。

這幾個(gè)案例給了我們一些啟示：將VR/AR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，在一定條件下可以讓教育資源匱乏地區(qū)的孩子也能利用前沿的技術(shù)去學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)。

四、VR/AR技術(shù)應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)措施

（一）技術(shù)設(shè)備

傳統(tǒng)的VR/AR裝置比較昂貴，對(duì)于學(xué)校和家庭來(lái)說(shuō)都是一種負(fù)擔(dān)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，許多公司為手機(jī)或平板電腦開(kāi)發(fā)了方便實(shí)用的VR/AR程序?，F(xiàn)在的VR/AR技術(shù)不再是高不可攀的新科技，而是人人可用的便捷實(shí)用工具。本文所論述的VR/AR教學(xué)環(huán)境，只要有電子交互式大屏，教師在手機(jī)或平板電腦上安裝VR/AR軟件就可以實(shí)現(xiàn)。

（二）師資與教學(xué)資源

要把VR/AR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，教師就必須具備相應(yīng)的信息技術(shù)技能。但目前該領(lǐng)域的學(xué)習(xí)資源相對(duì)較少。本案例的探究給廣大師生提供了可參考、可學(xué)習(xí)的案例資源。學(xué)校或教育行政部門(mén)可以根據(jù)實(shí)際情況組織開(kāi)展教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升專項(xiàng)培訓(xùn)，幫助教師掌握教育教學(xué)所需的信息技術(shù)，提高教師信息素養(yǎng)和運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）課程內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式

目前，在教學(xué)中，課程內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式還不能完全適應(yīng)VR/AR技術(shù)的應(yīng)用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，學(xué)校可以與教育行政部門(mén)、教學(xué)研究機(jī)構(gòu)合作，共同開(kāi)發(fā)適合教育領(lǐng)域的VR/AR技術(shù)應(yīng)用的課程內(nèi)容和評(píng)價(jià)方式。在學(xué)習(xí)風(fēng)格方面，學(xué)?？梢詾槊總€(gè)學(xué)生定制不同類型的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

五、VR/AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景

隨著研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，VR/AR設(shè)備的成本將隨之降低。VR/AR技術(shù)將以更簡(jiǎn)單、方便的方式進(jìn)入教育領(lǐng)域，提高教學(xué)效率，減輕教師負(fù)擔(dān)。我們發(fā)現(xiàn)，VR/AR技術(shù)應(yīng)用于小學(xué)教育具有廣闊的前景。目前，利用VR/AR技術(shù)，可以提供豐富的學(xué)習(xí)資源和互動(dòng)式學(xué)習(xí)體驗(yàn)?？v然如此，VR/AR技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行融合，是為了解決教學(xué)困難，使課堂增色的，不能單純?yōu)榱擞枚茫嬲龅叫畔⒓夹g(shù)為教學(xué)服務(wù)，賦能教育高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，VR/AR技術(shù)還被引入更廣泛的領(lǐng)域，如歷史、藝術(shù)、文學(xué)等，這讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分感受知識(shí)的魅力，為終身學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（本文系2023年度河南省教育科學(xué)規(guī)劃課題“VR/AR技術(shù)視域下的小學(xué)課堂教學(xué)研究”的成果。課題批準(zhǔn)號(hào)：2023YB1182）

（責(zé)編 馬孟賢）