VR一體機輔助下小學“數學VR探險”課程資源開發模式的實踐研究

摘要：隨著科技的飛速發展，虛擬現實（VR）技術已經逐漸滲透到教育領域，為教學帶來了全新的可能性。特別是在小學數學教學中，VR一體機的應用不僅能夠為學生提供沉浸式的學習體驗，還能幫助他們更直觀、更深入地理解抽象的數學概念。在實際應用過程中，還需要進一步優化VR一體機的操作便利性、增加互動元素和優化課程資源內容等方面。教育工作者和教育軟件開發商應共同努力，不斷優化和完善該課程資源開發模式，以促進小學數學教學的發展。本文將探討VR一體機輔助下的小學“數學VR探險”課程資源開發模式，以期為提高小學數學教學效果提供新的思路和方法。

關鍵詞：VR一體機；小學數學VR探險；課程資源開發模式

一、引言

隨著科技的不斷發展，VR技術已經逐漸滲透到教育領域。VR技術可以為學生提供沉浸式的學習環境，使他們能夠通過直觀的交互體驗理解和掌握知識。在小學數學教學中，VR技術可以為學生提供一個三維的空間環境，使他們能夠在虛擬世界中進行探索和實踐，從而提高學習效果。VR一體機是一種集成了處理器、操作系統和顯示屏幕等硬件設備的獨立式虛擬現實頭盔。與傳統的PC端VR設備相比，VR一體機具有便攜性好、操作簡便等優點，更適合于小學數學教學場景。基于VR一體機的小學“數學VR探險”課程資源開發模式在提高學生的學習興趣、學習效果和空間想象力等方面具有一定的應用價值。本文將探討如何利用VR一體機輔助下的小學“數學VR探險”課程資源開發模式，以提高學生的學習效果。

二、VR一體機在小學數學教學中的應用價值

虛擬現實技術在教育領域的應用主要體現在以下幾個方面：①提供沉浸式學習環境。VR技術可以為學生提供一個三維的、仿真的學習環境，使他們能夠通過直觀的交互體驗理解和掌握知識[1]。②增強學習趣味性。通過VR技術，可以使抽象的知識具象化，讓學生在虛擬世界中進行探索和實踐，從而提高學習興趣。③支持個性化學習。VR技術可以根據學生的學習需求和能力差異，為其提供個性化的學習資源和路徑，滿足其個性化學習需求。

數學是一門需要高度空間思維能力的學科。VR一體機能夠模擬各種幾何圖形和空間場景，幫助學生建立空間感，提高他們的空間思維能力。VR一體機能夠為學生創建一個三維的虛擬學習環境，讓學生在其中進行數學探險。通過身臨其境的學習體驗，學生能夠更直觀地理解數學概念，提高學習興趣和積極性。VR一體機可以實現學生與虛擬世界的實時互動，讓學生在探索中發現問題、解決問題。這種互動性的學習方式能夠激發學生的學習主動性，提高他們的學習效果。

三、小學數學VR探險課程資源開發模式

隨著信息技術的迅猛發展和教育改革的不斷深入，VR技術以其獨特的沉浸式體驗、交互性強的特點，逐漸在教育領域嶄露頭角。數學VR探險課程資源開發模式需要從內容設計、技術實現和資源整合三個方面進行綜合考慮和實踐[2]。通過精心設計和開發富有挑戰性和趣味性的探險任務，利用先進的VR技術提供高質量的虛擬學習環境，以及整合豐富的學習資源和學習支持，可以為學生打造一個沉浸式的數學學習體驗，提高他們的學習興趣和效果。

（一）內容設計

內容設計是數學VR探險課程資源開發的核心環節，它直接關系到學生的學習體驗和效果。在內容設計過程中，首先需要深入研究小學數學課程標準，了解各個年級的教學目標和知識點。然后基于這些標準和知識點，設計一系列富有挑戰性和趣味性的探險任務[3]。這些探險任務應該能夠覆蓋數學的主要領域，如數與代數、圖形與幾何、統計與概率等，同時兼顧不同年級學生的認知特點和水平。在任務設計過程中，還需要注重任務的層次性和遞進性，讓學生在完成任務的過程中逐步深入，逐漸掌握數學知識。此外，為了增強學習的趣味性和互動性，還可以在任務中融入一些游戲元素和故事情節。例如，可以設計一個尋寶任務，讓學生在虛擬環境中尋找寶藏，同時解決與數學相關的謎題和問題。這樣的設計不僅能夠激發學生的學習興趣，還能幫助他們在游戲中學習和鞏固數學知識。VR一體機輔助下的課程開發模式如圖1所示。

圖1 VR一體機輔助下的課程開發模式

（二）技術實現

技術實現是數學VR探險課程資源開發的關鍵環節。為了提供高質量的虛擬學習環境，需要充分利用VR一體機的高清顯示和精準定位技術[4]。通過高清顯示技術可以呈現逼真的虛擬場景，讓學生仿佛置身于一個真實的數學世界。而精準定位技術則能夠確保學生在虛擬環境中的自由探索，實現與虛擬世界的無縫交互。除了基本的顯示和定位技術外，還需要利用語音識別和手勢識別技術增強學生與虛擬世界的互動。通過語音識別技術，學生可以通過語音指令與虛擬角色進行對話和交流，從而更加自然地參與到探險任務中。而手勢識別技術則能夠讓學生通過手勢操作完成任務，提高學習的互動性和趣味性。此外，還需要關注VR一體機的性能和穩定性。為了確保學生能夠流暢地進行學習和探險，需要選擇性能優良、穩定性高的VR一體機設備，并對其進行優化和調試。

（三）資源整合

資源整合是數學VR探險課程資源開發的重要環節。為了提供豐富的學習資源和學習支持，需要整合各種數學教育資源，如教材、習題、視頻等。這些資源可以根據教學內容和任務需求進行選擇和編排，為學生提供必要的學習材料和學習指導[5]。同時，還需要建立在線學習平臺，方便學生進行自主學習和交流。在線學習平臺可以提供課程資源的下載和訪問功能，讓學生可以隨時隨地進行學習。此外，平臺還可以設置學習社區或論壇，讓學生之間可以分享學習心得、交流解題技巧，促進學習的互動和合作。在資源整合過程中，還需要關注資源的質量和版權問題。為了確保資源的合法性和可用性，需要與相關機構和版權方進行溝通和合作，獲取必要的授權和許可。

四、小學數學VR探險課程資源開發實踐效果分析

（一）任務設計

在“幾何圖形探險”這一實踐案例中，設計了一系列富有挑戰性和趣味性的探險任務，旨在讓學生在虛擬環境中通過尋找、識別和操作不同的幾何圖形，掌握它們的性質和特點。首先，設計了一個名為“幾何圖形寶藏島”的虛擬環境，其中包含各種形狀和大小的幾何圖形。學生需要在島上尋找特定的幾何圖形，如三角形、圓形、正方形等，并將它們收集起來。在尋找的過程中，學生需要仔細觀察圖形的特征，如邊數、角度、對稱性等，以便準確識別并收集正確的圖形。其次，設計了一系列拼圖游戲，要求學生利用收集到的幾何圖形進行拼圖。這些拼圖游戲不僅要求學生掌握幾何圖形的特征，還要求他們具備一定的空間想象力和操作能力。通過拼圖游戲，學生可以更加深入地了解幾何圖形的結構和性質，提高他們的空間思維能力。最后，還設計了一些形狀匹配任務，要求學生將虛擬環境中的物體與正確的幾何圖形進行匹配。這些任務既可以是靜態的，也可以是動態的，如要求學生從一系列運動的物體中選出與給定幾何圖形相匹配的物體。這樣的設計旨在通過互動和游戲化的方式，鞏固學生對幾何圖形的認識和理解。

（二）技術實現與資源整合

在技術實現方面，利用VR一體機的高清顯示和精準定位技術，為學生呈現一個逼真的虛擬環境。通過語音識別和手勢識別技術，學生可以與虛擬角色進行對話和交流，并通過手勢操作完成各種任務。此外，還整合了教材、習題和視頻等數學教育資源，為學生提供了豐富的學習支持。為了增強學生的沉浸感和參與感，還在虛擬環境中加入了一些音效和背景音樂。例如，在尋找幾何圖形的過程中，學生會聽到海浪聲、鳥鳴聲等自然環境音效；在完成任務后，還會聽到慶祝勝利的音效和背景音樂。這些音效和背景音樂不僅提升了學習體驗，還增強了學生的學習動力。在資源整合方面，通過合作和共享的方式，整合了多個方面的資源。首先，與多家教育機構和教師合作，獲取了優質的數學教學內容和教學方法。其次，與VR設備廠商和軟件開發商合作，獲取了先進的技術和工具。最后，與學生和家長進行了溝通和交流，了解他們的需求和反饋。

圖2 小學數學VR探險資源年級分布統計圖

（三）效果評估與改進

在實踐案例的實施過程中，采用了多種評估方法來評估教學效果。首先，觀察和記錄學生在學習過程中的表現，包括他們的參與度、完成任務的準確性和速度等。其次，對學生進行測試和問卷調查，以了解他們對幾何圖形的掌握情況以及對課程資源的滿意度。根據評估結果，對課程資源進行了針對性的改進和優化。例如，根據學生在拼圖游戲中的表現，調整了拼圖的難度和復雜度，以更好地滿足他們的學習需求。同時，還根據問卷調查的反饋，改進了虛擬環境的呈現方式和互動方式，提高了學生的學習體驗。此外還與一線教師進行了深入的交流和合作，聽取他們的意見和建議，進一步優化了課程資源的設計和實施方式。通過與教師的合作不僅能夠更好地了解學生的學習需求和特點，還能夠將課程資源與實際教學緊密結合，提高教學效果和實用性。

五、小學數學VR探險課程資源開發優化建議

（一）提高VR一體機的操作便利性

1.針對性教學。在正式開展“數學VR探險”之前，教師可以為學生準備一堂VR一體機操作的教學課程，詳細介紹設備的啟動、佩戴、基本操作和注意事項。通過模擬任務或小游戲，讓學生在輕松愉快的氛圍中掌握操作技巧，為后續的學習做好鋪墊。

2.界面優化。教育軟件開發商可以聘請專業的UI設計師，對VR一體機的操作界面進行重新設計，使其更加符合小學生的審美和認知特點。界面布局應簡潔明了，圖標和文字要足夠大且易于辨認，減少學生誤操作的可能性。可以設置快捷操作方式，如手勢滑動、語音指令等，方便學生快速切換任務或獲取幫助。

（二）增加互動元素

1.數學游戲設計。在探險任務中融入各種數學游戲，如數學問答、數學拼圖、數學迷宮等，讓學生在游戲中學習和鞏固數學知識。游戲設計應具有一定的挑戰性和趣味性，能夠吸引學生的注意力，激發他們的探索欲望。

2.社交互動環節。設置多人在線模式，允許學生與其他同學一起進行探險任務，增加同學之間的交流和合作。在探險過程中，可以設置需要團隊合作才能完成的任務，如共同解決一個復雜的數學問題或共同找到一個隱藏的寶藏，培養學生的團隊精神和協作能力。

3.個性化互動體驗。根據學生的學習進度和興趣，為他們提供個性化的互動體驗。例如，對于表現優秀的學生，可以給予額外的獎勵或挑戰；對于需要幫助的學生，可以提供及時的提示或引導。

（三）優化課程資源內容

1.內容篩選與整合。教育軟件開發商應深入研究小學數學課程標準和教材，篩選出適合VR探險的數學知識點和題型。將這些知識點和題型進行有機整合，形成一系列連貫、系統的探險任務，確保學生在完成任務的過程中能夠全面掌握數學知識。

2.難度分級與適應性調整。根據不同年級學生的認知水平和能力差異，設置不同難度的探險任務，確保每個學生都能在適合自己的難度下進行學習。同時，系統能夠根據學生的學習進度和表現，自動調整任務難度和題型，實現個性化的學習體驗。

3.實踐性與創新性。在課程內容上，注重理論與實踐相結合，設計更多與現實生活相聯系的數學問題和任務，讓學生在解決實際問題的過程中學習和運用數學知識。鼓勵創新思維和創造力的培養，設置一些開放性的問題或項目，讓學生運用所學知識進行自主探索和創造。

六、結束語

VR一體機輔助下的小學“數學VR探險”課程資源開發模式為小學數學教學帶來了新的機遇和挑戰。通過不斷實踐和探索，可以進一步完善和優化這一模式，為小學數學教育的發展貢獻更多的力量。同時，還需要關注VR技術的發展趨勢和新的教育理念，不斷創新和改進教學方法和手段，以適應時代的發展和學生的需求。在未來的研究中，可以進一步探討VR一體機在其他學科教學中的應用可能性，以及如何將VR技術與傳統教學方法相結合，形成更加多元化和個性化的教學模式。此外，還可以研究如何利用大數據和人工智能技術，對學生的學習過程進行更加精準的分析和評估，為個性化教學提供更加科學的依據。

作者單位：張學俊 白銀市平川區電廠學校

參考文獻

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[3]吳英根.小學數學繪本課程資源開發與應用的實踐研究[J].小學生（中旬刊），2023（06）：13-15.

[4]劉海弟.小學“做數學”課程資源開發與應用[J].數學教學通訊，2023（13）：18-20.

[5]陸吉健，沈曉媛.VR一體機輔助下的課程資源開發模式及其實踐——以小學“數學VR探險”課程為例[J].教學月刊小學版（數學），2021（12）：37-40.