虚拟现实技术在小学科学课程中的应用策略

[摘 要] 作为一种高效的信息技术教学手段，虚拟现实技术在小学科学课堂教学中的应用日益广泛。虚拟现实技术在小学科学教学中，主要是为学生创建仿真情境，引导学生通过自己的观察和实践，获得对科学的一个直观认识。虚拟现实技术能够为学生学习科学知识提供一个类真实的情境，更好地引领学生走入科学探究的殿堂，让学生在感知虚拟现实中产生具身之感和探究欲望，培养学生的建构能力。

[关键词] 小学科学;虚拟现实技术;课程实施

随着科学技术的不断进步与普及，在小学科学教学中，基于信息技术的现代教学手段运用，也紧跟时代步伐，表现出生机勃勃的样态。在这样的背景下，作为一种高效的信息技术教学手段，虚拟现实技术（以下简称VR技术）在小学科学课堂教学中的应用日益广泛。这种运用无论是对教师的教学，还是对学生的学习来说都是一种重要的助力。这种助力既体现在学生学习兴趣的激发上，又体现在学生学习过程的优化上，毕竟通过VR技术来模拟科学过程，具有成本低、效果好的优势，能够促进学生更高效地接受科学结论。与此同时，教师也应该意识到，在运用VR技术的时候要注意不能“技术至上”，更不能让学生有“感”无“知”。VR技术是教学的辅助手段，在具体运用的过程中不能占据主导地位，而应该与具体的科学知识有效融合，从而达到教育价值的最大化。若将VR技术引入小学科学有关“宇宙”的教学中，可以让学生从已知走向未知，从想象回归观测，从局外人变为当事人，并在提升课堂学习效果方面发挥重要的作用。[1]

一、VR技术在小学科学课程中的应用解析

首先要说明的是，在小学科学课程教学中引入VR技术，并不仅仅是要为学生提供一个虚拟的科学探究过程。应当说，VR技术在小学科学教学中，主要是为学生创建仿真情境，引导学生通过独立观察和实践，获得对科学的一个直观认识（当然也让学生体验VR技术的课堂，从而拉近学生与最先进科学技术的距离）。从这个角度来看，教师在运用VR技术开展小学科学教学时，尤其是在给学生呈现科学现象与过程的时候，必须充分发挥VR技术的作用，采取积极有效的措施增强学生的认知和感受，只有这样才能提高科学课的学习效果。[2]具体来说，VR技术在小学科学教学中的应用可以从以下两个方面来理解。

（一）VR技术能够为学生学习科学知识提供一个类真实的情境

在VR技术的运用过程中，虽然情境是虚拟的，但是能够反映现实的事物要素确实相对齐全，而且通过运用VR技术，学生可以看到一个科学现象的完整发生过程，这对学生在大脑中建立表象，有着非常重要的作用。表象的建立对于学生积累科学知识、探究科学规律，几乎起着至关重要的作用。没有一个完整的表象，学生便无法积累科学知识，而科学规律也只能停留在学生的认知表面。因此，VR技术所提供的这种类真实的情境，是日常教学及在科学实验中所无法比拟的。

（二）VR技术能够更好地引领学生走入科学探究的殿堂

科学探究是一种重要的学习方式，也是一种兼具体验与认知的过程。对小学生来说，要真正通过探究获得对科学规律的认知，关键是对过程的把握。尽管小学生是以形象思维作为主要思维方式，但是在学习科学知识的过程中，他们总是特别重视因果关系，也就是说，只有看懂了过程，他们才能真正理解一个科学结论。传统教学中的事例呈现（多是通过教师演示或者讲述的方式呈现）、实验呈现，教师的讲解虽然生动、实验的过程虽然真实，但总是出于种种原因而使得学生无法知其然且知其所以然。相比较而言，VR技术能够改善这些缺点，为学生呈现一个生动形象的过程，从而帮助学生在认知中建构科学规律。

二、VR技术在小学科学课程中的应用策略

有研究者指出，在虚拟环境中可采用“创设沉浸体验的互动环境”“开展探究体验的学习活动”“整合感知体验的情境任务”三种具身学习的支持策略，增强小学科学教学的效果。[3]對于小学生来说，科学规律的建构，特别适合运用具身认知理论，让学生在虚拟现实的感知中产生具身之感和探究欲望，培养学生的建构能力，那所得到的科学认知就能以扎实的概念或者规律存在于学生的认知系统中。

例如，笔者结合苏教版科学教材中的“登月之旅”相关内容，尝试利用VR技术增强学生的学习体验感。在这一内容中，了解环形山是一个重要的基础。在传统的科学课堂上，教师只是呈现环形山的图片让学生观察，然后借助一些视频或者动画，让学生对环形山有更加深刻的认识。这些教学辅助手段的运用，对于学生初步建立表象是有益的，缺点在于无法让学生形成一种体验感。相比较而言，通过VR技术可以让学生有一种身临其境之感，具体可以借助一些专门的虚拟现实应用设计，从中提取适合科学课堂上运用的素材。事实证明，在这样一个体验的过程中，学生可以从多个角度观察环形山，环形山几乎就像在学生眼前。学生在体验之后，真正感受到那种横看成岭侧成峰的意境。

有了这样的体验之后，当再有探究问题出现在学生面前时，他们又会产生一种新的学习动力，加上原本他们就对VR技术有重复体验的动机，于是科学探究的过程也就比较容易深入，最终学生能够对环形山有一个全面的了解。

三、VR技术在小学科学课程中的应用小结

大量的教学实例表明，在小学科学教学中运用VR技术，是一件相得益彰的事情。可以说，VR技术这一教学辅助手段，能够很好地将教学内容、生活事例、科学规律融合在一起。根据教师在教学中的跟踪观察，绝大多数小学生在科学课堂上运用VR技术时，要么兴奋异常，要么全神贯注，前者表现出强烈的学习动机，后者意味着一个高效的学习过程，而当学习动机与学习过程发生共振的时候，学生的学习效果是非常理想的。

客观地说，VR技术这一教学辅助手段在运用的过程中，确实可以通过虚实结合，让学生从已知走向未知，再从未知走向已知，这实际上是一个不断探索、不断得出结论的过程。站在学生运用VR技术的角度来看，教师应当认识到科学课程教学的一个关键就是让学生可感知的对象多一些，在此基础上的猜想才能更准确一些，这才是小学科学教学的理想形态。

总之，在小学科学课堂上，恰当地应用VR技术可以将学生带入一个相对真实的世界，有效地化静为动、化虚为实、化抽象为具体。这有助于激发学生的学习兴趣，培养学生的科学核心素养，同时也可以使教学效果达到最优化。[4]当然，需要再次强调的是，VR技术只是一种教学辅助手段，在教学中主要起辅助作用，切不可喧宾夺主，更不能让学生对VR技术形成依赖。

参考文献

[1]张华.虚拟现实技术在小学科学教学中的应用[J].实验教学与仪器，2020，37（3）：61-62.

[2]刘艳华.浅析VR技术在小学科学教学中的应用策略[J].天天爱科学（教育前沿），2020（3）：47.

[3]杨颖，韩晓玲，杜晓燕.虚拟现实环境中小学科学具身学习的支持策略[J].中小学数字化教学，2021（5）：27-31.

[4]唐文军. 浅谈虚拟现实技术在小学科学教学中的应用与思考[J].天天爱科学（教育前沿），2020（10）：64-65.

[基金项目]2021年度江苏省教育科学研究院现代教育技术课题“虚拟现实在小学科学课程中的应用研究——以zSpace系统的设计开发为例”的阶段性研究成果（项目编号：86005）。

[作者简介]邵玲（1974—    ），女，江苏连云港人，连云港市城南中心小学，一级教师，研究方向为小学科学教学。