利用虚拟现实技术优化高中通用技术教学

周文龙

摘要：虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、想象性三大特点，能够颠覆传统课堂抽象而单一的教学模式，营造直观而生动的教学环境。本文以《简单结构的设计》教学为例，针对虚拟现实技术在高中通用技术教学中的应用策略展开论述，力求充分发挥虚拟现实技术的优势，促进高中通用技术教学的创新与发展。

关键词：虚拟现实技术  高中通用技术  优化策略

高中通用技术是一门兼具实践性、创造性与综合性的学科，笔者尝试在通用技术教学中引入虚拟现实技术，力求在虚拟现实技术的辅助下，拓宽教学途径，创新教学形式，开辟通用技术教学的新路径。

一、发挥虚拟现实技术的沉浸性优势，在“实物展示”中培养学生的观察力

观察，是探究与实践的前提和基础。在传统高中通用技术课堂上，教师只能通过实物、图片或视频来培养学生的观察能力。然而，在实际教学中，很多物体的实物并不能真正在课堂上进行呈现，而学生在观察图片或视频里的物体的时候，又往往并不能真正从宏观与微观的多重视角进行全面而深入的观察。可见，在传统课堂上，要培养学生的观察能力并非易事。为了解决这一问题，教师可以充分发挥虚拟现实技术沉浸性的优势，利用三维立体图像，使学生仿佛置身于真实的物体面前，可以根据自己的兴趣爱好和学习需求，从外到内、从上到下、从前到后地随意观察物品，从而通过细致的观察，发现物体构造中蕴藏的规律与特点，为学生的探究与实践做好准备、奠定基础。

例如，在学习《简单结构的设计》这一课的时候，教师希望以桥梁的结构分析为切入点，使学生理解结构的概念，掌握结构设计的方法以及结构与力之间的相互作用关系。众所周知，“发现和明确问题”是设计的初始环节。那么，如何让学生发现和明确桥梁结构设计中的问题呢？当然是通过进行大量的关于桥梁结构的观察与分析。此时，教师就可以利用三维立体图像，为学生营造身临其境的学习环境，使学生进行细致而全面的桥梁观察。具体教学环节如下。首先，认识不同种类的桥梁。桥梁的受力情况不同，结构设计也必然不同。教师可以利用虚拟现实技术，向学生展示梁式桥、拱桥、悬索桥等不同受力情况下的桥梁外观、工程概况及技术数据等信息，让学生通过自己的观察，对于结构与力之间的关系产生感性認识。其次，认识桥梁的不同结构。教师可以利用虚拟成像，在向学生展示桥梁整体外观的同时，对于桥梁的不同结构进行“拆分”展示，使学生了解桥梁的桥跨结构、桥墩、桥台、支座等基础结构的作用及相互间的力的支撑关系，从而使学生通过自己的观察，对于结构与力之间的关系产生理性认识。通过虚拟现实技术的巧妙应用，使学生的观察能力和分析能力得到全面培养与锻炼。

二、发挥虚拟现实技术的交互性优势，在“实操演练”中培养学生的行动力

《普通高中通用技术课程标准》中强调：“技术课程立足于学生的直接经验和亲身经历……以学生的亲手操作、亲历情景、亲身体验为基础。”可见，为学生构建“教学做合一”的教学模式，培养学生的动手实践能力，是高中通用技术教学的基本要求。然而，在实际教学中，由于受到时间、场地、资源、安全等各方面因素的限制，有些活动并不适合学生进行实际操作。此时，就要求教师发挥虚拟现实技术的交互性优势，使学生能够利用传感器来“操控”和“改造”虚拟情境中的物品，在“人”与“物”之间的交互过程中，为学生的“实操演练”提供机会与平台，从而促进学生在高中通用技术学习中获得实践能力的发展。

例如，《简单结构的设计》这一课的教学重点和难点是让学生掌握结构设计的方法，并利用所学的方法绘制桥梁结构的草图、制作桥梁结构的模型。在绘制草图和制作模型的时候，教师当然可以要求学生进行实物操作，使学生在动手实践中进一步掌握结构设计的方法，并理解结构与力之间的关系。然而，在教学中教师往往会发现，很多学生急于求成，草草设计了草图之后就进行模型制作，最后制作出来的模型在稳定性、耐久性与美观性等方面都不尽如人意，整个教学过程并没有真正达到帮助学生巩固学习成果、锻炼实操能力的目的。可见，这种片面强调“动手能力”的实操教学并不一定能够取得良好的教学效果。针对这种情况，教师可以发挥虚拟现实技术的交互性优势，使学生利用轨道动画技术，在虚拟环境中对桥梁结构的布局进行调整，对桥梁结构的数据进行修改，甚至可以对桥梁的各个构造进行反复“拆卸”与“装配”、“拉伸”与“缩减”。在这一过程中，学生通过虚拟的“实操演练”，切身感受到了结构设计在现实生活中的意义，并且真正体会到了结构与力之间密不可分的关联。如此一来，学生在虚拟现实技术的帮助下，在“实践”中巩固了理论知识，然后再以理论知识指导实践，从而真正提升了自身的实操能力。

三、发挥虚拟现实技术的想象性优势，在“头脑风暴”中培养学生创造力

《普通高中通用技术课程标准》中强调：“技术的本质在于创造，技术课程是一门以创造为核心的课程。”因此，高中通用技术课程不应该止步于让学生学会教师所教的知识、掌握教师所教的技能，而是应该让学生在课堂所学知识和技能的基础上展开科学想象，培养学生的创新意识和创造能力。那么，如何拓展学生的思维空间，扩大学生的学习视野呢？教师可以发挥虚拟现实技术的想象性优势，为学生构建“超现实”的科学情境，使学生在虚拟环境中对于所学内容产生新的感悟，萌生新的联想，从而促进学生创造力的发展。

例如，在学习《简单结构的设计》这一课的时候，学生通过观察与实践，基本上掌握了结构设计的方法以及结构与力的关系。在此基础上，教师可以发挥虚拟现实技术的想象性优势，为学生引入“超现实”案例，使学生对于“结构”和“结构与力”的问题展开更深层次的思考。具体教学设计如下。首先，案例“重现”。在结构设计过程中，设计者需要考虑的注意事项有很多，学生单纯依靠课本知识的学习很难真正体会到这些注意事项的重要性。此时，教师可以利用虚拟现实技术，为学生“重现”著名的“二十世纪失败设计之桥梁设计”的案例，使学生在三维影像技术的辅助下，“亲历”设计师特奥多罗·库帕将桥梁长度由500米增长为600米之后整个桥梁由变形到坍塌的过程，并目睹上万吨钢材和数百名工人沉入水中，踪影难寻的惨烈场景。如此一来，教师可以利用学生的“亲身经历”教育学生，让他们认识到结构设计的重要性;其次，案例“修改”。在目睹特奥多罗·库帕的失败案例之后，教师可以鼓励学生根据自己的观察结果，并结合本课所学知识及自身实践经验，对于整个桥梁的结构设计方案进行分析与推演，从而得出切实可行的修改方案，使桥梁长度保持600米不变的同时，确保稳固和安全。最后，案例“联想”。学生经历了案例“重现”和案例“修改”两个教学环节之后，必然在结构设计方面产生了很多新的思考与设想。教师发挥虚拟现实技术的想象性优势，能够引发学生的“头脑风暴”，使学生的科学想象力与创造力得到培养。

综上所述，在新时期的高中通用技术教学中，教师应该充分发挥虚拟现实技术的优势，推进通用技术教学改革，促进通用技术教学创新，帮助学生实现在通用技术学习中综合素质的全面发展。

参考文献：

王晶莹.周明.基于虚拟现实学习平台之通用技术课程的教学效果研究：高中生技术技能的实证调查[J].电化教育研究，2015（11）.