小学科学实验教学改进与科学素养的培养

邵燕萍

关键词：科学素养;实验教学;VR实验教学

创新教育正在经历新一轮的教育改革和创新教育实践。新技术在教育领域的应用越来越普及。这些新技术的应用不应仅仅局限于技术而忽视理论，同时也要探索教育过程，研究构建新的教育模式，紧跟时代要求的教育质量，丰富创新人才的培养。

科学是小学教育的重要课题，在新时期素质教育活动中，科学的地位正在逐步显现。实验是培养学生科学思想的关键，为了提高科学实验教育的实效性，在新课程标准背景下，教师更应该重视学生科学素养的培养。因此，我们可以在科学实验室中进行VR实验教学，为学生打开一个新的科学世界！

VR是Virtual Reality的缩写，我们常称其为虚拟现实。它是在计算机软硬件技术、互联网技术、传感器技术、机器人技术和人工智能技术的支持下发展起来的现代科学技术。这是对多媒体技术应用的升级。当人们戴上 3D 眼镜和数据手套时，他们面对的是一个三维模拟现实的新世界。人们由此可以看到、听到、闻到、感受到新的世界，通过相应的设备可以实现信息的实时检索。其实，VR技术已经应用于许多教育教学领域，并取得了优异的教学成果。

一、虚拟现实技术概述

虚拟现实技术作为一种以计算机技术为核心，并融合其他相关科学技术，在一定范围内生成的与真实环境中视听、触感等高度相似的数字化环境的一种技术。教师在运用虚拟现实技术和相关装备开展小学科学课堂教学时，应该充分发挥数字化环境和装备中对象之间的交互作用和相互影响优势的基础上，为学生创设一种身临其境的真实环境。就虚拟现实技术本身来说，如果按照虚拟程度不同划分的话，可以详细的分为无虚拟成分、部分虚拟、安全虚拟等几种。另外，虚拟现实技术具有的交互性特点，则主要体现在以下两方面，用户与虚拟物件之间的交互，以及虚拟现实环境中多用户之间的交互。

二、VR技术在小学科学教学中的应用

（一）教学资源丰富性

VR技术环境下的课堂教学资源包括课件、教材、多媒体资料、学习机器、虚拟现实设备、计算机以及纸笔，丰富的教学资源使其在课堂教学环节存在较大的優势，教师可以选择优质的数字资源，将各感官信息集合处理。要求虚拟现实课件要满足以下几个条件：第一，能按照教材内容制定教学目标并根据教学要求创建合适的情境模式;第二，学生通过与虚拟现实情境的交互了解并掌握科学知识;第三，教师能有效控制课堂进度和课堂秩序，指导学生进行正确操作，帮助学生及时处理学习过程中出现的问题;第四，注重学生的体验感受，帮助学生展开学习。

在教学中要求虚拟现实课件时间要控制在一定范围内，学习时间过长可能出现眩晕感，而且会影响教学进度，降低教学效率。教师要进行提前的操作演示和讲解，交互性课件的选择要注意难易程度，过于简单学生容易出现厌烦心理，难度过大容易导致学生产生焦虑情绪。因此，教师在虚拟现实技术资源的选择上要注意满足学生的需求，再根据学生的反馈进行改进，充分发挥虚拟现实技术在科学课程中的优势。

（二）教学活动趣味性

小学生正处于认知尚未成熟阶段，对世界存在着强烈的探索欲望和好奇心，虚拟现实技术能满足其需求，立体的视听感受能激发其学习兴趣，使其学习动机更为明确，有助于在学习的过程中放松心情，轻松理解知识，打破了传统教学的枯燥死板，也能弥补多媒体教学中的局限。基于虚拟现实技术的课堂充满游戏性，符合“寓教于乐”的教学理念，学生能在玩中学，在学中玩，尤其是能在虚拟环境中感受自然世界和科学现象。在教学过程中既要注重师生互动，也要注重生生互动，学生通过在虚拟现实技术设备中观察到的场景和现象与同学展开探讨，有助于增强集体凝聚力，营造良好的学习氛围，还能有利于情感认知，养成良好的科学态度。

（三）多用户学习融为一体

教师在小学科学课堂教学中，运用的分布式虚拟现实学习环境创设方法最大的优点就是，借助网络式的虚拟学习环境。学习者不仅冲破了时空的限制，同时也达到了共享虚拟环境中多样化学习资源的目的。在相关技术和硬件的支持下，通过网络式虚拟学习环境，学习者在随时随地与他人交流沟通的过程中，发现并修正自身在学习过程中存在的不足，有效提升了学习效果，为学生的成长与发展营造了良好的氛围。由于小学科学课堂教学注重的是学生之间的真实交流，所以，教师在课堂教学过程中，必须引导学生通过互动交流的方式，说出自己内心真实的想法，才能在共享观点的过程中理清自己的逻辑思维。而分布式虚拟环境则主要发挥着为不善言辞的学生提供保障的方式，帮助和引导这些学生勇敢地面对虚拟环境表达自己内心的想法，通过与其他学生相互交流沟通的方式，不断进步和成长。

（四）运用VR开展情境教学，增强学生学习体验

VR 具有创建视觉虚拟环境的能力，并使用相关环境的具体图像来增强环境的真实体验。在基础科学教学中，教师可以结合课程要求，利用VR技术将学生带入真实的学习世界，从而有效地吸引学生的注意力，提高学生参与课程活动的机率。在这样的视觉虚拟环境中，学生可以找到一些东西，更好地理解它，并增强他们的学习体验。

例如，在“食物链与食物网”的教学中，教师引入了VR技术。学生戴上VR眼镜，马上就会被海洋生物捕食的惊险一幕所迷惑：无数条链状的硅藻在他们面前自由飘荡，突然一只磷虾出现，盯着吃硅藻。所有这些场景都太真实了，许多学生不自觉地跑来取磷虾，但当他们到达时，一条鳕鱼冲了进来，一口吃掉了磷虾。戴着VR眼镜的同学们震惊了眼前的每一个人，不免让全班同学“哇”了一声，让同学们兴奋不已。其实很多空间在教学过程中是遥不可及的，海下是遥不可及的，时空的变迁是无形的……这一切都可以让学生通过VR设备体验。他们甚至可以像鸟儿一样在天空中飞翔，像宇宙飞船一样在太空中游泳，探索太阳系的八颗行星，看看它们与太阳的距离、它们的大小以及一些秩序。因为虚拟现实教室可以更敏捷，学习可以更有吸引力，更重要的是，有了经验，科学知识可以更容易理解。

（五）教学环境虚拟性

戴尔的经验之塔理论认为，教学要有具体的经验，而且会逐渐从具体的经验走向抽象的经验。虚拟现实技术可以利用语音识别、视觉表现、触觉反馈等手段营造积极的学习环境，提高学习环境的真实感。小学科学教育的主要目的是让学生掌握简单的科学技能，树立正确的科学价值观，并提供学习生物、物理和化学等学科的途径。

学生将能够通过VR技术了解动物的外貌和特征，更好地了解动物之间的异同。整体声音效率增加了场景的可靠性，让学生感觉他们是在与动物自然互动。观看，提高学生参与度。 “观察动物”部分主要是帮助学生了解不同动物的本性。传统多媒体技术只能播放视频、音频或文字图片进行教学。虚拟现实技术允许学生与动物互动。同时可以从各个角度观察动物的形态和行为，完美的吸引学生的注意力，让他们在观察过程中获得知识，也可以节省大量的野外实践成本并提高教学质量。此外，教师应通过本单元课程的教学，引导学生热爱动物，保护自然环境，培养尊重自然的知识。

三、结事

综上所述，VR技术在小学科学中的应用能使学生在课堂中占主动地位，增强其观察能力和分析能力，还能帮助学生将科学知识与现实生活相结合，达到理论充分融入实践的效果，在高度还原现实的虚拟世界进行学习和交互，提高课堂的趣味性和生动性，满足新课程标准要求，使学生能树立正确的科学价值观，也推动了小学教育教学的科学性发展。

参考文献：

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