VR技术背景下我国中小学课堂教学的困境与对策

宋华

摘   要

VR技术将现实与虚拟相结合，给人以环境沉浸感，已成为各行各业迫切需求的技术。VR技术涉及众多学科，将其运用于我国基础教育中，能够颠覆传统“以教促学”的被动学习方式，加强主动学习教育方式的实践，促进知识由平面化转变为立体化形式，将模式化的教育形态转为高沉浸感形态，全方位推进中小学教育现代化。立足VR技术背景，分析我国中小学课堂教学面临的困境，明确硬件、软件、课堂管理、教学策略、学习探究等方面的诸多问题，由此提出相对应的改革策略，从改善硬件条件入手，全面升级VR教育软件资源，提升教师相关能力，带动学生自主学习，共同推进我国中小学VR课堂教学水平更上一层楼。

关键词

VR技术  中小学课堂教学  教育手段

中小学课堂教学作为我国基础教育的基本组织形式，直接影响学生发展，影响我国教育教学水平的提升。我国传统的中小学课堂教学已形成一定的模式，教师讲解、学生问答及特定的教学活动和教学评价，即“班级上课制”，在一定时期内适应了我国的教学普及和教育制度。但随着现代教育制度和VR技术的发展，这种传统的课堂教学模式凸显出缺陷，难以适应时代变化和现代教育改革。而VR技术先天的沉浸性、自主性、交互性及多感知性，能有效弥补传统课堂教学模式的不足。VR虚拟现实技术已然成为新型的教育手段，能够营造逼真的学习环境，以调动学生探究知识的兴趣，使学生主动学习[1]。因此，VR技术融合教学是一种教学手段，更是一种思维方式，能够凭借其优势，为中小学课堂教学注入新活力。

一、VR技术赋予我国中小学课堂教学新特征

VR技术为我国传统的中小学课堂教学插上现代化的翅膀，以其自主性赋予课堂教学“自主学习”的新教育方式，以其多感知性和交互性赋予课堂教学“立体化”的知识展现形式，以其沉浸性赋予课堂教学“高沉浸感”的新教育形态，使中小学课堂教学呈现新特征、新面貌。

1.创新教育方式，由“以教促学”转变为“自主学习”

VR虚拟技术的重要特征之一是自主性，即虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度[2]。VR虚拟环境中的事物在受到力的作用时会自主发出动作。由于我国传统教育体制和方式的影响，VR技术最晚融入教育领域，但其对传统教育方式的颠覆力已初见端倪。我国教育部意识到VR教育的重要性，于2016年颁布《教育信息化“十三五”规划》，主张促进信息技术与教育教学深度融合的核心理念和应用驱动，标志着VR教育作为信息化的一个方面受到国家政策的大力支持。2017年，我国相关部门又发布《国家教育事业发展“十三五”规划》，明确“互联网+教育”的重要性，利用VR打造教育新模式，支持学校建设智慧校园和课堂，进一步推进VR更好地服务于教育。在国家政策的指导下，以山东为代表的教育大省开始积极创新VR教育方式，在中小学教学中率先引入VR多维课堂，中小学生和教师在课堂上共同使用VR设备，体验不同空间内的学习方式。在整个课堂学习中，学生主动思考、互相讨论和分享，积极发言，使课堂散发出活力，自然形成“自主学习”的氛围，传统“以教促学”的方式在悄无声息中被取代。

2.革新知识形式，由平面化转变为立体化

VR虚拟技术具有多感知性和交互性。VR技术已具有视觉、听觉、触觉、运动等感知功能，未来将以一切人类可感知的方式感知多种事物。同时，VR技术的交互性能让使用者和环境产生相互作用力，如果使用者碰触到虚拟空间中的事物，使用者自己即可感知到，事物也会发生相应改变。在传统的中小学课堂中，课本是知识的载体，是连接学生、教师和知识不可或缺的介质，使课堂教学不断运行。传统的知识形式是平面化的，无论其构图、色彩和装帧如何吸引人，对学生而言就是单纯的文字和图片，非常容易产生视觉疲劳。VR虚拟技术能很好地改善这一点，其将不同章节知识放置于同一场景中，形成一个完整的知识场景，让中小学生通过VR技术看到清晰的知识体系和脉络，整体呈现立体化画面和场景。2017年开始，山东省中小学校VR多维课堂实践的成功，初步表明VR虚拟技术适用于中小学各个学科教学课堂。比如，语文、英语VR教学课堂能够将古诗词、散文或英语对话的画面呈现在师生眼前，师生可以是诗人、作者或旁观者，可以徜徉在古代诗人的世界，也可穿梭在英语国家繁华的街道上，领略不同背景语言学习的诗意和魅力。历史、生物、科學、数学等VR教学课堂，师生目睹重大历史事件，身在不同的会议现场或观察到生物成长的每一个微小变化，或者转换为数学公式中的一个元素，对学科深层次的逻辑产生深刻理解力。总之，VR虚拟技术让知识形式立体化的同时，也让使用者也置身于立体化的世界中。

3.颠覆教育形态，由模式感转变为高沉浸感

VR虚拟技术的重要特征还有沉浸感，这种沉浸感建立在人的“五感”之上，即视觉、听觉、嗅觉、触觉等，使现实中的用户沉浸在虚拟世界中。在中小学VR课堂教学中，各学科知识包含的深度信息、画面视野、时间和空间等，都能够真实地展现在师生眼前，让学生与不同学科的知识对话。对于教育本身而言，“听到不如看到，看到不如经历”，在经历之后，大脑能够吸收90%的知识量，远远超过只通过听获取10%的知识量[3]。VR技术能够助力教育形态变化，师生亲身经历、与教育对话，而非传统的听和看。具体到中小学基础教育，教育相关主体首先要直面传统中小学课堂教学的模式化。中小学生具有思维活跃，但注意力容易分散的先天性缺陷，教师过分拘泥于课本知识，总想把学生思维禁锢在课本和课堂中，禁锢在课本塑造的平面化、单一化场景中，以学生“听话”为目标，所谓的优秀也是相似的“模型”。中小学VR课堂正是要对传统的模式化课堂教学进行革新，运用VR虚拟技术将中小学生活跃的思维优势加以发挥和延伸，使学生沉浸在不同生活、文化场景中，发挥不同的优势，创造不同的优秀典范，而非“模板”。在此基础上，VR虚拟技术的高沉浸感和现场感能够让每一位学生通过VR技术与场景中的人物和教师对话，提出自身的疑问，以获得针对性指导，与素质教育倡导的个性化教育一脉相承，能够在不久的将来大放异彩，从根本上革新我国基础教育课堂教学。

二、VR技术背景下我国中小学课堂教学面临的困境

VR技术作为互联网的新入口，改变了人们认知世界的方式，为我国中小学课堂教学提供了新手段，已然成为未来教育的新趋势。但由于我国中小学课堂VR设备不足、软件资源单薄、课堂管理策略落后和探究意识缺乏等，导致我国中小学课堂教学中VR技术应用处于“雷声大、雨点小”的尴尬境地。

1.硬件条件不足，VR设备普及不够

VR技术应用到中小学课堂教学应该先从硬件入手。我国中小学VR课堂教学硬件条件先天不足，中小学教育是整个教育体系中非常重要的教育“基地”，采购VR设备的力度却不够大。一方面，VR教育产品和技术极不成熟。具体而言，VR硬件技术当前能够提供的沉浸式体验十分有限，屏幕刷新率低、计算系统的运算能力不足、设备体积和重量不便携带、佩戴舒适度欠佳及安装过程复杂等。VR教育设备适用于中小学课堂教学的场景有限，主要集中在红色爱国教育、安全教育等课程中，当前大力提倡的K12教育体系却只能在实验课和科学普及课中运用，很大程度上限制了中小学采购VR教育设备的力度。另一方面，VR教育市场不够活跃。不仅造成VR硬件设备生产成本高，还造成VR设备质量良莠不齐的现状，大量低劣产品充斥市场，误导了使用者，给使用者带来负面体验感。比如，许多家长一度认为VR设备会影响中小学生的视力。综合各方面因素，VR硬件设备普及面临巨大挑战。

2.软件资源不足，VR教学资源单薄

VR教育已形成一定的产业链，软件资源及系统的开发是不可或缺的一个环节。我国中小学VR课堂教学软件资源不足，很大程度受硬件不足的影响，体现在专门从事VR教育软件资源开发的企业少之又少，基本以“微视酷”一家独大，且VR教育软件研发耗资巨大，相关理论基础薄弱，可支撑的算法也不够成熟。大多数VR教育软件开发企业各自为战，所研发的软件内容分散，无法称作真正意义上的教学工具，导致中小学VR课堂教学资源单薄。当前，大多数省份已将VR技术应用于中小学课堂教学，但在课堂上使用的软件资源并非完全匹配当地教学大纲和课本资源，内容单薄化导致同质化，与个性化教学理念相悖，反映出我国中小学VR教育软件与硬件衔接不足、软件与海量课件资源脱节等深层次原因。VR软件与教育教学的深度融合是亟需改革的教育大事件，也面临严峻挑战。

3.课堂管理和教学策略落后，VR资源被浪费

VR技术能够优化课堂管理，促推教师升级教学策略，对中小学教师课堂管理能力和教学策略提出了更高要求。然而，我国中小学教师的课堂管理能力和教学策略依旧较为落后。具体而言，中小学教师虽意识到了课堂管理的重要性和价值，本着尊重学生的原则制定了科学的课堂管理规则，但其行为与理念相背离。在课堂管理实践过程中，教师侧重于“惩戒”学生，而非引导。比如，相当一部分中小学教师面对学生提出的问题毫无耐心，以思维定式和所谓的正确答案，迅速对学生的问题做出反应，判断其问题属于扰乱课堂秩序的行为，打击了学生的积极性。在VR课堂教学中，部分学生由于没有迅速掌握VR设备使用方法，而被教师批评“违反了课堂管理规则”。事实上，相当一部分中小学教师自身对VR设备的使用方法都似是而非，并没有有效运用VR课堂管控系统管理学生终端，依旧停留在说教层面，并未意识到VR学习终端才是VR课堂教学的关键环节，更遑论教学策略创新。因此，中小学教师课堂管理和教学策略水平依旧停留在传统教学阶段，并未将VR资源“物尽其用”，造成了资源浪费。

4.学习兴趣和探究意识缺乏，VR教学效率较低

我国中小学课堂教学中学生缺乏学习兴趣和探究意识，已是基础教育由来已久的问题，是VR教育不得不面对的挑战。长期以来，我国基础教育倡导“不能让孩子输在起跑线上”，已成为社会、学校和家庭教育的共识，共同给中小学生划定了一个“圈”，很大程度上限制了其想象力和奇思妙想。中小学生正处于性格养成时期，个性极为鲜明，思维十分活跃，偶有突发奇想和较为与众不同的举动，社会即将其视为“异类”，家长和学校过分看重学习分数，养成攀比心理，给中小学生巨大的心理压力和负担的同时将其探究兴趣扼杀在摇篮中，严重时导致中小学生心理问题频发现象加重。事实上，社会教育、学校教育与家庭教育是一个整体，社会教育给了中小学生太多约束力，学校教育还停留在应试教育层面，家庭教育太过极端，强调孩子学习成绩的同时又过度保护孩子，面对中小学VR教学课堂兴起，相当一部分家长因惧怕VR设备影响孩子视力而大力反对，给VR教学造成严重的负面影响。凡此种种，皆与VR构想背道而驰，限制了VR课堂教学的根本驱动力，进而降低VR教学效率。

三、VR技術背景下我国中小学课堂教学改革策略

VR技术应用于我国中小学课堂教学的前景光明，不仅是技术上的变革，更是教学思维方式的转变，而要达到教学改革的质变，需多主体从多方面共同努力。从改善硬件条件入手，丰富VR软件资源，推动教学主体有意识和无意识地提升教学能力及培养学生探究兴趣，最终全方位提高VR教学效率。

1.多方共同改善硬件条件，加大VR设备普及率

我国VR教育起步较晚，仍在发展初期。国家积极出台相关政策，指明了VR教育的研发方向，给予相关企业和学校以政策支持，但这仅仅是宏观策略。我国相关部门应采取更加微观的措施，借鉴美国等发达国家VR教育发展经验，设立专项研发资金并完善配套政策，解决企业开发VR产品的资金难题，从源头上降低VR硬件开发成本，弥补市场竞争缺陷。国家相关部门牵头，与国外专家和知名企业合作，成立专业VR教育设备研发小组，开创“适当引进”与“自主研发”并行道路。企业应积极响应国家教育政策和VR相关政策，培养专业人才团队，专门从事VR硬件研发，从VR头显设备、拍摄设备、交互设备等模块进行突破，当好VR教育链中的“排头兵”。目前，我国中小学课堂教学引进的VR设备主要是移动端头显，对场地要求低，成本也最低，只需教师在上课前对学生进行简单培训，中小学生就能掌握操作要领，但相比一体机头显和外接头戴式设备，其沉浸感体验最差。因此，致力于VR教育的企业应以中小学需求为导向，透彻了解学校课程体系和VR运用指向，解决VR设备眩晕问题，以普及中小学VR课堂教学设备为目标，与学校教育接轨，促使更多中小学校建立“外接头戴式+大屏”的VR智慧教室。在此基础上，中小学教师应积极提升自身的VR教育设备操作能力和VR教育意识，使VR硬件技术真正运用于课堂，以点带面，提高VR设备在中小学课堂教学中的普及率。