基于创客的中小学虚拟现实技术课程探究

吴丽华　蒲悅　冯建平

摘 要：创客教育、STEM教育走进基础教育课堂，虚拟现实技术的加入使学生能更加直观地理解抽象知识，有了更好的学习体验。为了使学生更好地掌握和运用虚拟现实技术，提高创新意识和创新能力，文章以创客教育理念为基础，结合虚拟现实技术的特点，从课程论角度出发，探讨虚拟现实课程设计的目标、内容、学生学习活动方式及其评价等问题。

关键词：虚拟现实技术课程；创客教育；课程设计

1 虚拟现实技术与创客教育

1.1 创客教育与虚拟现实技术

创客教育、STEM教育走进基础教育课堂，以提高学生的信息素养、创新意识和创新能力。目前国内创客教育普遍被认为是运用创客的理念与方式改造教育，强调做中学，学生通过亲自动手在任务中与其他成员之间相互配合学习，主动发现问题进而提高解决问题的能力，培养创新意识。虚拟现实技术借助VR、AR、MR创设情境，很快速走进中小学，也出现了很多精彩案例，如用zSpace教育系统开展学科实验探索；通用技术课中，在“汽车驾驶与保养”模块中用虚拟现实技术建立三维模型，模拟汽车驾驶的真实环境和路线；小学信息技术课引入3D One设计软件通过3D建模和3D打印制作作品。

创客教育与虚拟现实都基于学生兴趣，让学生在自由的学习环境中通过对项目或任务的探究，以小组合作的学习方式进行，自主的解决实际问题，在设计、修改、交流中不断思考与实践，从而掌握知识，提高创新意识和创新能力[1]。

1.2 虚拟现实技术课程的独特价值

虚拟现实技术的特點是：（1）有很好的情景沉浸性，在虚拟现实课程的教学过程中，每个教学任务以真实情景为基础，VR创造的虚拟环境使学生有身临其境的感觉，学生更容易沉浸在情境中，发散思维，主动设计造物。（2）有很好的互动体验性，虚拟现实技术提供更加人文的人机交互方式，学生通过多感官感知，在虚拟环境中与物体交互，全方位、立体的观察和操作实验。（3）有很好的趣味性，虚拟现实技术的呈现方式也多种多样，可以与很多硬件软件兼容，实现更多更有趣的作品，学习过程是不断探索发现的，学习内容开放且灵活。

VR课程作为创客课程的重要组成部分，其理念延续创客教育，在传统的K12学科教育以外为学生提供部分教育思维和模式。利用虚拟现实技术特有的优势设计课程，可以更好地实现创客教育价值，发展中小学学生科技意识，加强学生探究学习、项目学习的指导，鼓励高年级学生科学利用跨学科的知识在实践中解决问题，从宏观上更新科技教育内容，促进创客教育发展[2]。

2 虚拟现实课程的课程设计

虚拟现实课程作为创客教育的具体依托和表达，其独特优势在技术和思维上为学生提供新的学习内容和学习方法。笔者按照泰勒目标模式阐述的课程开发的4个基本问题：教育目标的确立、选择教学经验、教学有效组织和确定目标得以实现来具体探讨虚拟现实课程设计。

2.1 课程目标

通过对创客教育的了解和虚拟现实技术课程本身的特点，笔者认为虚拟现实课程与通用技术课程联系紧密，其目标在于培养学生。（1）技术意识：学生在掌握技术的同时，在利用技术解决实际问题的过程中对技术有着自己的理解和感悟，自己形成对技术宏观结构，以及对技术的发展和对与技术相联系的一切事物有着自己的见解，并保持客观学习的态度。（2）工程思维：从项目的角度出发，在对作品的设计、执行、反思、调控中系统的分析和比较权衡，进行整体把握。进而提高自己的判断力、掌握控制整个系统的基本方法以综合决策。（3）创新设计：在学生学习虚拟现实平台的过程中，将软件硬件结合，虚拟与现实结合，利用技术的手段发挥主观创造力，在构思和实践中解决现实问题，制作出作品。（4）图样表达：学生通过对图形样式的简单理解，用计算机语言实现三维建模，图形与文字合理转换表达出自己的想法。（5）物化能力：学生可以通过3D打印将虚拟抽象的物品转化成现实确定的方案产品，在不断了解硬件和所需材料的基础上，经过自己的加工和改造优化产品，独立思考与操作。虚拟现实课程目标不仅注重基础性模仿、陈述性知识的学习，更注重在学习的过程中学生思维和动手能力的表达与提高。

2.2 课程内容

虚拟现实技术应在课程目标的导向下选取合适的课程内容。创客教育理论中代表的“做中学”理论认为：所学知识应与现实生活相连接，使学生对于事物有直观感受。因此虚拟现实课程不是一个具体孤立的“计算机软件教学课”，而是从生活实际出发，在创客教育理论的指导下融合多门学科实操课程，兼顾学习者特点，具备趣味性和探究性。情景学习理论认为教师与学生之间不仅仅是讲授与学习的关系，是一个师生共同体。在同一个创造空间中互相促进，激发灵感，实现创意作品。因此在项目的设计中，教师不应局限于某个学科问题，要真正体现出前沿科学技术与生活的紧密联系，展示出虚拟现实技术的特色和巧妙，调动学生进入情境快乐的沉浸在学习中，更好地补充分科课程的局限和边界感[3]。

3 虚拟现实课程模式设计与评价

3.1 项目式教学的虚拟现实课程

以贴近生活的实际问题出发的项目为主题，按照创客教育理念，学生在项目中创造性的学习，教师提供与项目相关的材料和知识储备，在综合考虑学生需求、兴趣、和项目的意义，可操作性等方面确定一个项目，在充裕的时间中，学生有机会在项目中计划、执行、调试，项目设计多学科，需要学生综合调动以往所学的知识的同时，又有一定的空间进行想象、发挥创造力，在学习的过程中组成小组，与伙伴合作提供项目的解决方案，在不断探究学习中感悟共享，收获知识，提高能力。

在项目学习中学生的自由度更高，动手实践占比重较大，在解决一系列难度进阶、多元复杂的问题中学生充分的发挥独立性和团队协作精神，在交流分享中形成系统的认知，乐于学习[4]。

3.2 学习评价

虚拟现实技术的课程评价不仅仅是从学生的作品及知识的掌握情况出发进行的简单结果的表现性评价，而是由“知晓”“理解”到“运用”“表现”多角度评价，创客课题就是对整个活动的过程与结果的综合评价。

学习评价是面向学生和教师的多元评价，对于教师来说，在课堂中接收的信息，观察学生在项目中的探究情况，引导学生解决问题从而促进教会反思优化教学。而学生除了作品为导向的结果之外，在学习过程中遇到问题的积极解决，反思后对作品进行的改进和分享，连续调整促进自身发展[5]。

针对学生本身，个人评价和小组的评价并重，学生个人评价可以从个体在学习活动中的态度、思维表现、采用的知识技术的准确度、信息搜集和运用能力等方面进行评价，小组评价主要针对小组的整体合作、组内分工配合、个人参与程度、协作和谐程度等方面进行评价。

4 虚拟现实技术课程展望

VR课程作为新技术快速得到广泛的重视和引入，在未来VR技术将渐渐走进中小学，成为学生必须掌握的基本技能之一，目前创客教育相关教学体系刚刚起步，渐渐规范，VR课程需要持续探讨研究。为了提高学生综合素养、提高基础教学教学效果、促进基础教育改革需要我们在未来的学习和教学工作中不断努力。

[参考文献]

[1]教育部办公厅.关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见[Z].教育部办公厅，2015.

[2]何克抗.论创客教育与创新教育[J].教育研究，2016（4）：12-24.

[3]李艺，钟柏昌.谈“核心素养”[J].教育研究，2015（9）：17-23.

[4]祝智庭，孙妍妍.创客教育：信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育，2015（1）：8-9.

[5]靳昕，蔡敏.美国中小学“21世纪技能”计划及启示[J].外国教育研究，2011（2）：50-54.