STEAM+AR/VR：高中美術(shù)課程的創(chuàng)新優(yōu)化策略

[摘 要] STEAM教育理念已被廣泛應(yīng)用于各學(xué)科教學(xué)中。在新課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，探索如何借助STEAM教育理念對高中美術(shù)課程進(jìn)行整體優(yōu)化是本研究關(guān)注的重點(diǎn)。本文闡述了STEAM教育理念的內(nèi)涵，討論了高中美術(shù)課程優(yōu)化的必要性，分析了當(dāng)前高中美術(shù)課程中存在的問題，并提出在STEAM理念指導(dǎo)下對課程進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化的策略。隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR）和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）在高中美術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用日益增多，其應(yīng)用價值體現(xiàn)在創(chuàng)新教學(xué)方式、提高課堂效率以及增強(qiáng)學(xué)生對美術(shù)課程的興趣上。

[關(guān)鍵詞] STEAM教育理念；增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；美術(shù)課程

STEAM教育理念的推廣，并非單一的教學(xué)法更新，而是教育思維的深層轉(zhuǎn)變。它強(qiáng)調(diào)的是在傳統(tǒng)學(xué)科界限之上，構(gòu)建一個互動、協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中，體驗到知識間的內(nèi)在聯(lián)系。這種教育理念的實踐，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能。在高中美術(shù)課程中融入STEAM理念，意味著教師不只是教授繪畫技巧，更是引導(dǎo)學(xué)生探索藝術(shù)與科學(xué)的交匯點(diǎn)，如通過數(shù)字媒體藝術(shù)的創(chuàng)作，讓學(xué)生理解技術(shù)如何增強(qiáng)藝術(shù)的表現(xiàn)力。同時，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)（AR）和虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）（以下合稱“AR/VR技術(shù)”）的融入，為學(xué)生提供了一個沉浸式的學(xué)習(xí)平臺，讓他們在虛擬世界中體驗藝術(shù)創(chuàng)作，這種體驗超越了傳統(tǒng)課堂的局限，為學(xué)生提供了更為豐富和直觀的學(xué)習(xí)途徑。通過這些教學(xué)實踐，學(xué)生能夠在享受創(chuàng)作樂趣的同時，深化對藝術(shù)與現(xiàn)實世界關(guān)系的理解。

一、STEAM教育理念與高中美術(shù)課程創(chuàng)新優(yōu)化的必要性

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)與數(shù)學(xué)多學(xué)科的有機(jī)融合，通過項目設(shè)計、動手實踐等方式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。該理念通過實際的設(shè)計項目和團(tuán)隊合作任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思維和團(tuán)隊協(xié)作能力。

（一）當(dāng)前高中美術(shù)課程亟待提升的問題

當(dāng)前高中美術(shù)課程以知識傳授為主，課程設(shè)置較為獨(dú)立，不同學(xué)科之間缺乏融合。評價方式偏重結(jié)果，未充分關(guān)注學(xué)習(xí)過程。這些問題限制了課程實施的效果，需要通過教學(xué)內(nèi)容和方法的優(yōu)化來解決，以提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。

（二）STEAM教育理念對優(yōu)化高中美術(shù)課程的指導(dǎo)作用

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉與項目實踐的理念，可以促使高中美術(shù)課程更新觀念，加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系，增加設(shè)計性學(xué)習(xí)內(nèi)容。采用小組合作、動手實踐、開放探究的學(xué)習(xí)方式，可以提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣。注重學(xué)習(xí)過程的評價可以使美術(shù)學(xué)習(xí)更加完整。因此，STEAM理念的引入對推動課程內(nèi)容和方法的整體優(yōu)化，實現(xiàn)美術(shù)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展具有重要指導(dǎo)作用。

二、AR/VR技術(shù)在高中美術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用價值

在高中美術(shù)課堂中運(yùn)用AR/VR設(shè)備后，師生可以全方位地參與虛擬空間，擁有親身體驗的視聽覺感受；這些設(shè)備能夠打破時間和空間限制，大幅提升教學(xué)手段的多樣性和互動性。

（一）AR/VR技術(shù)應(yīng)用于高中美術(shù)教學(xué)的可行性分析

計算機(jī)視覺、跟蹤算法等核心技術(shù)的進(jìn)步，以及相關(guān)硬件成本的下降，使得AR/VR技術(shù)已經(jīng)適宜于大規(guī)模推廣使用。專門針對教學(xué)的AR/VR軟件和內(nèi)容不斷涌現(xiàn)，為教學(xué)應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)。高中美術(shù)教學(xué)需要采用直觀的教學(xué)手段來呈現(xiàn)抽象概念，并提供情景化的環(huán)境來激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。AR/VR技術(shù)正好滿足這兩方面的需求，尤其是在傳統(tǒng)實踐條件受限時，可以有效拓展學(xué)習(xí)空間，解決現(xiàn)實條件無法提供的問題。AR/VR技術(shù)提供的沉浸式體驗符合新時代學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好。AR/VR技術(shù)的應(yīng)用，標(biāo)志著教育技術(shù)發(fā)展的新飛躍，營造了自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，從傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生通過新興信息化環(huán)境和工具來獲取知識和技能的方式，有助于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育。

（二）AR/VR技術(shù)應(yīng)用于高中美術(shù)教學(xué)的具體方式

具體來說，AR/VR技術(shù)可以運(yùn)用于美術(shù)教學(xué)的多方面：第一，打造沉浸式環(huán)境進(jìn)行主題藝術(shù)欣賞；第二，比較學(xué)生不同版本的作品；第三，通過虛擬工具進(jìn)行繪畫實踐；第四，設(shè)置互動任務(wù)加深對抽象概念的理解。例如，可以使用VR帶學(xué)生穿越歷史，親身體驗藝術(shù)，感受其深邃與美妙；使用AR比較學(xué)生繪畫作品的層次變化等。AR技術(shù)還可以結(jié)合美術(shù)學(xué)科的攝影知識，實現(xiàn)將學(xué)生作品虛實結(jié)合展示，讓學(xué)生體驗到虛擬圖像與實物空間的融合效果，展現(xiàn)出新的藝術(shù)教學(xué)實踐成果。這些應(yīng)用可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）江西省AR/VR技術(shù)應(yīng)用于高中美術(shù)教學(xué)的現(xiàn)狀

相比東部發(fā)達(dá)地區(qū)，江西省在AR/VR技術(shù)應(yīng)用于高中美術(shù)教學(xué)方面總體上還比較缺乏。一是相關(guān)軟硬件投入不足，二是教師應(yīng)用能力有限。但近年來，也有個別學(xué)校開始試點(diǎn)采用AR/VR技術(shù)改進(jìn)美術(shù)教學(xué)，一些初步的探索性應(yīng)用取得了良好效果。總的來看，江西省AR/VR在美術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用還有較大的提升空間。

三、STEAM+AR/VR：高中美術(shù)課程創(chuàng)新優(yōu)化策略

為實現(xiàn)高中美術(shù)課程的創(chuàng)新優(yōu)化，需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程設(shè)計等方面進(jìn)行系統(tǒng)性的改革創(chuàng)新。

（一）更新課程內(nèi)容，融入STEAM教育理念

在教學(xué)時，教師可以增加一些與科學(xué)、技術(shù)相關(guān)的美術(shù)內(nèi)容，如在數(shù)字藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用、計算機(jī)圖形學(xué)在繪畫中的應(yīng)用等。這可以拓展學(xué)生對藝術(shù)的認(rèn)識，了解科技在藝術(shù)創(chuàng)作中的作用。教師可以通過案例或?qū)嶋H操作等形式，讓學(xué)生了解現(xiàn)代科技在藝術(shù)創(chuàng)作中發(fā)揮的巨大作用，感受科技藝術(shù)的魅力。

在融入STEAM教育理念的同時，課程內(nèi)容的更新也意味著對學(xué)生認(rèn)知視野的拓展。通過將科學(xué)原理與技術(shù)工具融入藝術(shù)創(chuàng)作，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到藝術(shù)與科技的結(jié)合方式，還能夠培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。例如，在探究色彩與光線如何影響視覺感知時，學(xué)生可以通過實驗不同的數(shù)字媒體工具，來實踐和觀察這些元素在藝術(shù)作品中的實際效果。這種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗，有助于學(xué)生建立更為全面的知識體系，激發(fā)他們在藝術(shù)探索中主動發(fā)現(xiàn)問題并尋找解決方案的熱情。

（二）運(yùn)用AR/VR技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法

AR/VR技術(shù)為美術(shù)教學(xué)提供了直觀、形象和沉浸式的教學(xué)手段。教師可以利用AR/VR技術(shù)的直觀性來展示教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)建情境，增強(qiáng)教學(xué)的實踐性和互動性；在虛擬環(huán)境中進(jìn)行繪畫和雕塑，通過記錄操作過程，進(jìn)行細(xì)節(jié)回放和技巧分析。這些應(yīng)用不僅增強(qiáng)了課堂的趣味性，也提升了互動性。

例如，教師可利用3D模型，涵蓋多樣的寫生主題，構(gòu)建家居場景并細(xì)致布置，以供學(xué)生觀察。學(xué)生戴上VR設(shè)備后，能夠自由選擇觀察視角和距離，全方位檢視對象。在開始寫生前，教師展示VR系統(tǒng)的操作和描繪技巧，學(xué)生可通過手持控制器與虛擬對象互動。學(xué)生若需要更深入地觀察對象的細(xì)節(jié)，可以通過調(diào)整視角和距離來實現(xiàn)。教師可以通過后臺系統(tǒng)實時指導(dǎo)學(xué)生，關(guān)注線條結(jié)構(gòu)和明暗關(guān)系。這個虛擬寫生平臺突破了時空限制，提供了傳統(tǒng)教學(xué)難以比擬的便利性和靈活性，可以有效提升學(xué)生的繪畫能力和專注度。

（三）加強(qiáng)課程設(shè)計，整合各學(xué)科知識

為了加強(qiáng)課程設(shè)計，教師可以增加具有設(shè)計性和應(yīng)用性的課程內(nèi)容，如整合數(shù)學(xué)、物理和編程等學(xué)科知識來解決實際問題。例如，學(xué)生可以利用編程知識開發(fā)AR藝術(shù)作品，運(yùn)用物理原理設(shè)計可持續(xù)雕塑，運(yùn)用數(shù)學(xué)概念設(shè)計對稱藝術(shù)品等。這不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用知識的能力，還能激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。

以高中一年級學(xué)生為例，教師可以設(shè)計一個以校園建設(shè)為主題的STEAM綜合實踐項目。在項目開始時，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行校園實地考察，觀察并記錄校園建筑式樣、布局和綠化等情況，以及提出優(yōu)化思路。接著，組織學(xué)生利用AR技術(shù)進(jìn)行虛擬場景設(shè)計，學(xué)生在設(shè)計中應(yīng)用美術(shù)的視覺傳達(dá)技巧和審美原則，考慮布局結(jié)構(gòu)和色彩造型；運(yùn)用物理學(xué)的結(jié)構(gòu)知識，確保建筑設(shè)計的安全性；運(yùn)用生物學(xué)原理，進(jìn)行植被的種類選擇和布局規(guī)劃；運(yùn)用編程知識，實現(xiàn)AR虛擬場景的搭建。教師在整個設(shè)計環(huán)節(jié)中提供指導(dǎo)，幫助學(xué)生形成包括AR虛擬場景在內(nèi)的校園改造設(shè)計作品。通過項目的實施，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識創(chuàng)造性地解決實際問題，培養(yǎng)STEAM綜合能力，同時加深對校園環(huán)境美化的認(rèn)識和參與。

（四）強(qiáng)化動手實踐和探究學(xué)習(xí)

教師可以組織學(xué)生運(yùn)用AR/VR技術(shù)進(jìn)行線描、色彩構(gòu)成等基礎(chǔ)訓(xùn)練，并開展以特定主題為引導(dǎo)的寫生創(chuàng)作活動，以此加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)繪畫能力。安排一些開放式的繪畫和雕塑項目，鼓勵學(xué)生自由探究創(chuàng)作，展現(xiàn)他們的獨(dú)特視角。在創(chuàng)作過程中，教師可以適時指導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)作思路和細(xì)節(jié)，并引導(dǎo)學(xué)生記錄自己的創(chuàng)作心得和體會。通過這樣的動手實踐和開放探究，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)過程更加主動和完整。

為了提升高中三年級學(xué)生的空間構(gòu)圖能力，教師可以采用VR虛實結(jié)合的混合教學(xué)模式。教師使用Maya等軟件創(chuàng)建一個抽象的三維空間框架，學(xué)生在這個框架中構(gòu)思和設(shè)計作品的整體布局，運(yùn)用線條、色塊等手段進(jìn)行空間處理，創(chuàng)作出具有一定難度的構(gòu)圖作品。在創(chuàng)作過程中，教師可以通過語音、注解等方式對學(xué)生的構(gòu)思方案進(jìn)行指導(dǎo)。在完成創(chuàng)作后，學(xué)生提交數(shù)字作品文件，教師再使用AR技術(shù)將作品在實際環(huán)境中展示，收到虛實融合的效果。學(xué)生能夠直觀地體驗他人作品的立體效果，同時對照自己的作品進(jìn)行優(yōu)化。這種虛實結(jié)合的AR展示方式，比單純在計算機(jī)上觀看更加直觀和沉浸，有助于加深學(xué)生的體會和記憶。通過這一過程，學(xué)生在VR環(huán)境下進(jìn)行構(gòu)圖實踐，并通過AR技術(shù)拓展作品欣賞的新視角，有效培養(yǎng)了空間想象力和構(gòu)圖能力。

（五）加強(qiáng)高中美術(shù)課程與生活的聯(lián)系

教師要致力于將高中美術(shù)課程與學(xué)生的日常生活經(jīng)驗緊密結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。教師的角色不僅是知識的傳遞者，更是引導(dǎo)者和促進(jìn)者。教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考生活中的美術(shù)相關(guān)問題，如環(huán)境保護(hù)和文化傳承，并鼓勵學(xué)生基于這些主題設(shè)計具有個人特色的美術(shù)創(chuàng)作項目。此外，教師應(yīng)積極組織和開展多樣的研學(xué)活動，如實地考察、工作坊、社區(qū)藝術(shù)項目等，這些活動不僅能夠豐富學(xué)生的課外生活，還能幫助學(xué)生在實踐中深化對美術(shù)知識的理解，激發(fā)他們的創(chuàng)造力和探索精神。

以高中一年級的陶瓷創(chuàng)作主題教學(xué)為例。教師可以組織學(xué)生赴擁有豐富的陶瓷實物展示和陶瓷制作工藝場景的陶瓷博物館，開展以“傳統(tǒng)制陶體驗”為主題的研學(xué)活動。在活動中，學(xué)生可以觀察、比較不同時期、不同種類的陶瓷器物，了解它們的材質(zhì)、工藝、裝飾特征；觀摩陶藝大師現(xiàn)場展示制作和裝飾各類器皿的技藝，感受傳統(tǒng)陶藝的魅力。博物館還設(shè)有親身體驗教學(xué)區(qū)，學(xué)生可以在教師指導(dǎo)下，從揉捏陶土開始，經(jīng)過造型、補(bǔ)線、上釉彩等工序，最終完成個人作品并體驗窯燒過程。這種親身參與的創(chuàng)作體驗，比單純理論學(xué)習(xí)更能加深學(xué)生對陶瓷文化的理解與感悟。在研學(xué)活動返校后，教師還可以組織學(xué)生分享制陶感想，引導(dǎo)他們在生活中發(fā)現(xiàn)更多與陶藝相關(guān)的文化內(nèi)涵。

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