VR技术融入教学探索

◇薛惠英（江苏：苏州市吴江区思贤实验小学）

VR 技术是Jaron Lanier 在1989年提出的,它是集传感器技术、计算机技术、仿真技术、微电子技术等学科为一体的新兴技术。同时，它能为参与者创造一个沉浸式的虚拟环境,让他们练习听觉、视觉和触觉。

一、VR技术的特点

（一）沉浸感

参与者可以直观地感知虚拟情境,并使用有助于提高参与者观察技能和学习自主性的设备提供实时反馈。沉浸理论最早由美国心理学家米哈里·卡森特米哈尔（Mihaly Csikszentmih‐alyi）提出。中国学者认为,沉浸式教育应充分利用技术手段,帮助学生亲近自然,激发学生对知识的兴趣,观察、探索、学习和生活,获得和掌握知识。VR 技术在小学科学教学中的沉浸式体验改变了以往的教学方式,让学生“走出教室进入现实”,从虚拟世界搜集科学知识，激发课堂学习兴趣。

（二）真实性

传统的教学方式主要是通过计算机给参与者带来听觉和视觉上的冲击,而VR 将平面的冲击转换成3D 式的现实冲击。原本是通过观看平面的参与者,通过VR 技术转到了实际情境中,从实际情境中去参与,更加直观地感受到VR 所创设的情境。将VR 技术应用于小学科学课堂教学,可以让枯燥的理论知识体验直观地展现在我们面前,让学生通过真实的感官刺激,从被动学习进入主动学习。

（三）互动性

VR 技术可以实现情境交互,为参与者提供实时反馈。VR 技术的互动表现,使学生能够通过互动学习知识,结合双手和大脑,学习科学知识。

二、VR技术融入小学科学教学的意义

（一）创新教学环境

VR 技术为人们提供沉浸式的仿真环境，它融合了多媒体与互联网、人工智能等技术,是引领全球新一轮产业变革的重要力量。VR 教室可以为学生创建虚拟教室、教学、虚拟实验和虚拟场景,提供真实的虚拟、非线性的教学模式和教学情境,以及生命化的三维教学材料。一个放松和创造性的学习环境可以鼓励学生大胆提问。同时,通过教师引导，可以促进学生创造力的发展。

（二）实现不同模式的学习体验

目前,VR 技术已经在全国各地的校园活动中实现了可视化、立体化和体验式的学习内容，让学生有不同的学习经验。例如，北京中关村第二小学,引导学生通过“八颗行星”模拟“宇宙飞船”,让学生从真实的世界观察行星路径进入广阔的空间。从多表面形态学和内部结构的角度来看，南昌师范实验小学附属学校将VR 技术应用于生物学教学中“领悟”,充分展示心肌结构,激发学生学习兴趣。在青岛市城市道路小学数学班,VR 技术使学生能够从不同的角度轻松学习,拓展学生的空间想象,为课堂提供了新的可能性。

总之,VR 技术可以使传统的课堂更具沉浸感和体验性,给教师更多的空间和视野,提高课堂教学质量,在教育中发挥重要作用。

三、VR技术在小学科学教学中的作用

（一）实现教育资源多样化

在小学教学中使用的学习课程主要由教师在PowerPoint 和其他计算机软件的帮助下进行,或在课堂上通过微型视频演示帮助学生分析书本中的难点和关键知识。例如,在电磁制造过程中,教师可以使用适当的计算机软件制作电磁制造微型视频课件,通过演示帮助学生了解相关知识,并指导学生。与传统教学相比,这种教学方法不仅能有效地吸引学生的注意力,而且具有显著的教学效果。

然而,这种教学方法的运用,对于突破教学难点以及学生的平均水平而言，并没有达到预期的效果。教师应如何改变这种传统的教学方式呢?笔者认为，可以利用VR 制作桌面情境。学生可以带上VR 头套,进入教师所设定的情境模拟现场进行学习,然后分享各自的体验感受。这种方法，不仅可以激发学生的学习兴趣,唤起学生的学习热情,还可以让学生在分享中促进各自的发展,解决遇到的难题。

从传统的“黑板+粉笔”到多媒体教室的互动黑板,这个过程就实现了一种从单方面到多维度传授知识的转变。而将平板电脑用作师生互动的VR 移动设备，人性化的虚拟学习行为和沉浸式教学模式,能使学习更加轻松自然,不受时间和空间的限制,为学生提供更多的学习选择和解决方案,解决学习难点和痛点,实现资源的再利用。科学技术的应用不是取代传统,而是将各种高科技教材与信息化教材相结合。这种整合为教师和学生提供了更先进的呈现模式,适合不同学科、不同类型的知识点,具有广泛的适用性。以VR 技术为支撑的科学空间不仅提高了教学效率,而且提升了学生独立学习和创造的能力。在虚拟情境中,学生的充分参与促进了师生之间以及学生之间的交流,这对于教师帮助学生正确获取知识是切实可行的。

（二）创造多维学习环境

在新课程所要求的科学教学中,小学教师应该根据教学内容为学生设定相应的情境并帮助学生从情境中获得实践经验。但是在小学科学教学中,并非所有的教师都能创设一种生动的学习情境,而这种学习情境也不一定能帮助学生获得实践经验。因为教师创设学习情境是非常困难的,大部分教师都会避开这种困难,从而创造一个不理想的实验环境,这样，学生自然就无法从良好的实践情境中获得体验和知识。面对这种情况,VR 技术就在教学课程中发挥出了自身的优势。VR 技术可以为学生创设非常生动的学习环境,模拟一些特定的场景或者是历史事件等,帮助学生从这些特定的场景或者是历史事件中提高自己的情感体验,从中获得知识。并且，VR 技术创造了一种良好的虚拟环境,可以让学生在学习过程中获得个人经验的切身感受,有利于学生加强自身对逻辑关系的理解,促进自身的练习,提高思维能力等,VR 技术在其中发挥了重要的作用。VR 技术改变了以往由教师主导的传统课堂教学模式,为学生提供了一种多维的学习环境,让学生能够直接获得知识,有效地激发学生的好奇心。

基于VR 的科学课堂教学模式是与现实的结合,是经验学习与传统教学的结合。这种网络教学模式不同于传统的教学方式,但仍以课堂教学系统的形式存在。教师设计教学过程,并为VR 设备、工具或场景提供支持。与场景或实验相关的课堂教学内容，学生可以学习虚拟环境和操作的经验。与传统教育相比,VR 技术解决了教师课堂教学呆板的缺陷,打破了传统教学中的死记硬背,能让学生在实践中学习,参与学习过程。VR 技术与教学的结合可以采取多种形式的教学。

探寻性教学。在VR 技术中，可以通过构建虚拟的情境，让学生在情境中自主学习，自己发展，让学生与技术融为一体，让学生学会自主发现问题、解决问题。

启发式教学。在启发式教学中,VR 技术为学生提供了沉浸式场景和人机交互环境,学生通过视听触摸获得生动直观的材料,展示一些学生无法从现实中观察到的事物和现象,形成互补的知识点。这样，学生对某一点知识的理解就延伸到了更广阔的知识领域,从而拓展了思维,使学生在思想、情感和行为上更主动地参与教育活动。

（三）实现多用户学习集成化

在VR 创造的学习情境中,学生不仅可以突破时间和空间的限制,还可以进行各种学习资源的共享。这种方式，在小学科学教学的运用中，发挥了极大的优势。在相关技术和硬件的支持下,学生可以不限时间、不限地点地与他人进行交流,可以让教师在交流中发现学生的不足,及时加以纠正，促进学生的发展。同时，学生还可以与他人共享资源,了解自己的学习结果,获得更多的学习资源,促进自己的成长。VR 技术的发展和运用,为学生的成长和发展创造了一个良好的空间。这种空间是共享、共存的,学生不仅可以面对面地交流,还可以在虚拟空间中交流互动,这就为那些不善言辞的学生提供了一定的保护,帮助学生消除交流障碍，有利于学生运用自己的力量去解决自己害怕的事情,逐渐提高能力、促进发展。

四、VR技术融入小学科学教学的探索

（一）VR技术融入小学科学教学的优势

VR 技术是VR 技术与全景可视化技术的结合。它可以充分显示图像和视频信息。在VR环境中,教师和学生可以进入相应的情境，然后根据情境所需要的角色，投入学习活动，这不仅可以增强学生的学习能力，还可以将依赖于书本的理论知识学习转变为在实践中获得知识。在传统课堂教学中，教师多采用播放视频或PPT的方式，学生只能跟着教师的指导按部就班地学习,无法独立探索。而VR 技术可以实现360 度的全景观察,学生能够自主探究。目前,VR 技术主要应用于军事、旅游、航空、游戏等领域,在小学教学中的应用较少。小学生对新鲜事物充满好奇,对基于VR 的课堂有着浓厚的兴趣。VR技术具有更多的想象力和广阔的视野,有更大的自主探索空间,能激发学生的学习兴趣。将VR技术运用在小学科学教学中,能突破教学内容中的一些难点,如人体结构、生命科学、宇宙科学等。我们相信，随着VR 技术的不断发展，教学难点就将不复存在。

5G 时代的到来,VR 技术也将再一次得到新发展，它所存在的问题也将会一一解决，它的运用范围也会不断扩大同时,将全面普及到每一个课堂，每一位学生都会感受到未来科技发展的魅力。

（二）VR技术有效促进学生学习

以粤教版科学五年级下册第三单元“火山与地震”教学为例。本单元第14 课了解地球上的各种地貌，掌握岩墙褶皱的成因，进一步分析土层结构的特点。第15 课了解火山爆发的过程和现象。第16 课了解地震现象及其原因。教师根据课程内容提出探究性问题。学生通过提问和VR 技术进一步观察地球地貌、火山喷发场景和地震形成过程。运用VR 技术，学生可以近距离观察和感受火山爆发和地震，准确描述火山爆发期间和地震前的感受。教师还可以通过VR 技术组织学生进行防震减灾安全演练，引导学生将理论知识应用到现实生活中，增强规避风险的能力，提高安全意识。

随着VR 技术的不断发展和普及,VR 技术在小学教学中的应用将越来越广泛。事实上,这项技术在军事等领域得到了很好的应用。它在模拟场景和技能训练中起着重要作用。利用VR技术可以为学生创造学习情境和丰富学习资源。将其应用于小学科学教学,能有效地促进学生的学习,拓宽学生的视野,提高学生的学习体验。

然而,我们也必须看到VR 技术是一种媒介，它的作用是帮助我们改进教学。我们不能被技术主宰。教师利用VR 技术和多媒体等其他信息技术的优势,能为教学提供便利，提高教学效率，最终目标是使学生学习得更好。因此,在小学科学教学中,教师应根据不同的知识属性和辅助教学的特点,采取适当的教学方法,努力做到事半功倍。■