基于虚拟现实技术的小学科学教学模式探索

【摘 要】小学是培养学生科学素养和创新精神的重要阶段。随着信息技术的快速发展，虚拟现实技术为小学科学教学提供了新的可能性。小学科学教学作为教育信息化的重要内容，不仅能够提高学生的学习兴趣，还能有效提升教学质量。本文通过对基于虚拟现实技术的小学科学教学模式进行探索，旨在为小学科学教育的发展提供有益参考。

【关键词】虚拟现实；信息技术；小学科学

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2024）07-095-02

在新时代背景下，信息技术飞速发展，为教育领域带来了深刻变革。虚拟现实技术作为一种信息技术手段，为教育事业发展提供了新的可能。将虚拟现实技术应用于小学科学教学模式中，有助于激发学生的学习兴趣，提高学生的科学素养，培养学生的创新精神和实践能力。因此，小学科学教师应重视虚拟现实技术在小学科学教学中的应用，促进小学科学教学模式的创新发展。

借助虚拟现实技术进行3D模型展示

小学科学教学中，教师可以借助虚拟现实技术进行3D模型展示，创新教学方式，激发学生对科学的热爱，深化学生对科学知识的理解与掌握。与传统的2D图示或文字描述相比，3D模型更能真实地模拟科学现象和物体的三维结构。课堂上，教师可以通过3D模型展示为学生带来沉浸式学习体验，将复杂的科学概念或现象转化为3D模型，使学生置身于科学世界中，全方位、多角度地观察、探索和互动。这种直观、生动的展示方式，不仅可以激发学生的学习兴趣，还能使得科学知识变得易于理解和记忆。此外，教师还可以借助3D模型展示培养学生的空间想象力和创造力。通过观察和操作3D模型，学生可以更加深入地理解空间结构的特点和规律，进而培养空间想象力和创造力，为未来的科学学习和实践打下良好基础。

以“地球的表面和内部”的学习为例，教师可以充分借助虚拟现实技术进行3D模型展示，从而让学生更加深入地理解地球的构造和运行机制。在课堂上，教师可以通过虚拟现实设备，为学生展示一个真实感极强的3D地球模型，让学生们可以清晰地看到地球的地壳、地幔、外核和内核等各个部分的三维结构和分布。通过操作设备，教师还可以模拟地球的自转和公转，让学生在观察的过程中理解地球昼夜交替和四季变换的原理。这种基于虚拟现实技术的3D模型展示，不仅可以使抽象的地球构造知识变得形象化和直观化，还能够有效提高学生的学习兴趣和参与度，使学生仿佛置身于地球的内部，能够亲手触摸到地球的每一个部分，感受到地球的魅力和奥秘。此外，教师还可以利用3D模型展示引导学生进行探究式学习。例如，教师可以设置一些问题，如“地球的地壳为什么会发生地震”“地球的内核为什么是热的”等，然后让学生通过观察3D模型，结合所学的科学知识进行思考和讨论。通过这种教学方式，不仅能够培养学生的自主学习和解决问题的能力，还能够加深学生对科学知识的理解和掌握。

借助虚拟现实技术帮助学生体验虚拟场景

在小学科学教学中，虚拟现实技术的引入可以帮助学生体验虚拟场景，为学生带来前所未有的学习体验[1]。传统的科学教学往往受到实验条件、场地安全等多种因素的限制，导致许多科学实验和现象无法在课堂上真实呈现[2]。而虚拟现实技术的应用，可以打破束缚，模拟出各种复杂的科学环境和实验条件，让学生在安全的环境下进行观察和操作，从而极大地丰富科学教学的内容和形式。通过虚拟现实技术，学生们可以身临其境地参与到各种科学场景中。无论是探索宇宙的奥秘、观察微观世界的精彩，还是体验自然灾害的威力，虚拟现实技术都能够提供逼真的视觉、听觉甚至触觉感受，让学生在互动中加深对科学知识的理解。此外，虚拟现实技术还可以为学生们提供自主学习的平台，使学生可以根据自己的兴趣和学习进度，在虚拟的世界中进行个性化学习和探索。通过以上学习方式，教师不仅能够激发学生的学习兴趣和主动性，还能够培养学生的创新思维和实践能力[3]。

以苏教版小学科学“植物与环境”教学为例，教师可以利用虚拟现实技术，为学生们营造一个生动逼真的植物生长环境，帮助学生深入体验和理解植物的生长过程及其与环境之间的密切关系。借助虚拟现实技术，教师可以为学生们模拟出一个真实的植物生长场景，让学生仿佛置身于一个充满生机的植物园中。在虚拟的植物园里，教师可以让学生们亲眼见证种子从萌发到破土而出，再到长成参天大树的整个过程，还可以近距离观察植物的根、茎、叶等各个部分，了解它们的功能和结构。同时，教师还可以借助虚拟现实技术模拟出不同的环境条件，如光照、水分、温度等，让学生们观察并了解这些环境因素是如何影响植物生长的。通过这样的教学方式，学生们不仅可以更加直观、深入地理解植物的生长过程和环境的重要性，还可以培养学生的观察能力和实验精神。

借助虚拟现实技术帮助学生进行模拟实验

小学科学教学中，教师还可以借助虚拟现实技术帮助学生进行模拟实验。小学科学实验中，很多实验涉及物理、化学等现象，具有一定的危险性。借助虚拟现实技术，学生可以在一个完全虚拟的环境中进行实验，无需担心实验器材的损坏或操作不当带来的伤害。此外，虚拟实验的可控性使学生可以随时停止、重新开始或调整实验参数，以便更深入地探索和理解科学原理。在科学课上，教师可以通过虚拟现实技术，将学生们带入一个仿真的科学实验室，引导学生亲自操作实验器材，观察化学反应的奇妙变化，感受物理定律的奥妙。通过这种身临其境的学习方式，教师可以使抽象的科学知识变得生动而具体，大大提高学生的学习效率。教师还可以通过虚拟现实技术呈现三维图像和声音效果，为学生呈现一个逼真的实验场景。学生可以通过与虚拟环境的交互，进行各种尝试和探索，加深对科学知识的理解和记忆。总之，通过借助虚拟现实技术帮助学生进行模拟实验，教师可以为学生提供一个安全、可控且富有探索性的学习环境，让学生在亲身体验中感受科学的魅力，培养科学思维和实验能力。

以苏教版小学科学“蜡烛的变化”教学为例，教师可利用虚拟现实技术帮助学生进行模拟实验。本课涉及蜡烛的燃烧和物理变化等概念，传统的实验方式可能会让学生直接点燃蜡烛进行观察，但这样的实验存在一定的危险性，如火焰可能引发意外，蜡烛油也可能烫伤皮肤。为了更安全、有效地进行这一实验，教师可以借助虚拟现实技术来帮助学生进行模拟实验。通过虚拟现实技术，教师可以为学生构建一个仿真的蜡烛燃烧环境，让学生在不接触真实火焰和蜡烛油的情况下，观察蜡烛的燃烧和变化过程。在虚拟实验中，学生可以清晰地看到蜡烛从固态到液态的物理变化，以及蜡烛燃烧时产生的火焰和烟雾。虚拟现实技术还可以模拟不同条件下的蜡烛燃烧情况，如改变氧气含量或环境温度，让学生观察这些条件对蜡烛燃烧的影响。此外，教师还可以设计一些互动环节，如让学生亲自“点燃”虚拟蜡烛，然后观察其变化过程。这样的互动体验不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以帮助他们更深入地理解科学知识。

综上所述，小学科学教学中应用虚拟现实技术具有显著的优势，不仅可以提高实验的安全性和可控性，还可以增强实验的直观性和互动性，为教学注入新的活力。小学科学教师可以借助虚拟现实技术进行3D模型展示，帮助学生体验虚拟场景，进行模拟实验。为了更好地发挥虚拟现实技术的优势，教师还应不断提升自己的信息技术素养和课堂管理能力，设计高质量的教学活动。通过以上方式，基于虚拟现实技术的小学科学教学模式将取得更好的成效。

参考文献

蔡忱. 浅析虚拟现实和增强现实技术在小学科学教学中的应用与挑战[J]. 天天爱科学（教学研究），2023（12）： 22-24.

徐文芳，郑爱英，龙润，等. 虚拟现实技术在小学《科学》课程中应用策略研究[J]. 宜春学院学报，2023，45（8）： 120-124.

张亮. 例谈虚拟现实技术在小学科学教学的应用[J]. 教育与装备研究，2023，39（1）： 72-74.