核心素养导向的虚拟课程资源二次开发：价值、原则与路径

教育数字化转型背景下，数字资源成为促进教学改革的要素。《义务教育课程方案（2022年版）》强调“要创新实验教学组织方式，强化增强现实、虚拟现实等技术手段在教学中的呈现”，并建议教学实施过程中注重对模拟实验、虚拟仿真实验的设计与运用。笔者在调研中发现，虚拟课程资源的运用，使得课堂教学减少了学习对场地、材料与设备的依赖，但目前优质虚拟课程资源相当匮乏，产品配套资源并不符合学科逻辑，还不能很好地体现育人价值。因此，鼓励一线教师参与数字资源建设，以教者视角对虚拟课程资源进行二次开发就显得尤为必要。本文结合区域内研究成果与实践经验，以核心素养为导向，深入探讨虚拟课程资源二次开发的内在价值，并探寻其开发的原则、路径和方法，旨在提高学科教师对数字资源建设的认识和参与度，为区域推进基于数字资源的教学创新提供借鉴。

一、核心素养：虚拟课程资源开发的目标导向

核心素养是各学科课程育人价值的集中体现，是学生通过学习逐步形成的正确价值观、必备品格与关键能力。虚拟课程资源的开发和利用应聚焦核心素养，与各学科课程改革相协调，有效支持启发式、探究式、参与式教学，激发学生的好奇心与求知欲。教师应基于虚拟课程资源营造独立思考、自主探索、勇于创新的学习情境，增强学生的适应力、胜任力与创造力，充分发挥数字资源的育人价值。

核心素养是虚拟课程资源建设的目标指向。各学科各学段核心素养的具体表征虽然不同，但内涵是相通的，可整合概括为：学科观念（如物理观念、生命观念、 人地协调观、信息意识等）、学科思维（如科学思维、综合思维、计算思维等）、探究实践及态度与责任四个方面。虚拟课程资源的二次开发，就是以核心素养为导向，在原有产品配套资源基础上的再设计、再加工和再调整，从而完善与优化资源质量，促进教学创新（如图1）。

（一）学科观念是基础

资源的运用可促使学生形成对概念、构成、规律、过程、变化等的认识和基本观点，深化对科学知识的理解。因此，虚拟课程资源的开发首先应该是科学、合理、严谨的，不易产生歧义。如实验生成的数据图表、物体的结构等，资源素材都应该与实际相符，无科学性错误。

（二）学科思维是核心

在设计与开发虚拟课程资源时，教师应当尊重事实依据，并确保所开发的资源能够引导学生通过实验探究开启比较、分类、分析和归纳等思维活动，促进学生学科思维的形成与发展，并形成能在教师引导下提出创造性见解的品格与能力。

（三）探究实践是重点

探究实践活动是虚拟课程资源运用的重要形式，课程资源应能有效支持学生的自主学习与探究。虚拟课程资源的设计应充分考虑教学实际需求，提供更丰富多样的交互方式，形成学科活动与学科知识融为一体的课程资源体系。

（四）态度责任是保障

课程资源的设计、开发和利用，应有利于促进学生形成探索自然科学的内在动力，严谨求实、持之以恒的品质，热爱科学的态度以及解决社会生活问题的责任。

二、核心素养导向的虚拟课程资源二次开发的价值审视

笔者运用微格研究法对相关运用虚拟资源的教学案例进行局部研究分析后发现，现有虚拟课程资源技术特征突出，而教育教学表征不足，往往无法与特定教师的教学设计思路契合，难以促进核心素养目标的达成。为了增强虚拟情境下学习活动效果，我们既要提高教师的教学设计水平与教学能力，也要提高资源本身设计的科学性、严谨性、教育性。通过微格研究，笔者重新审视虚拟课程资源二次开发的深层价值，将其归纳为三个方面。

（一）促进理念转向，纠正资源开发认知偏差

对于实践而言，确立一种科学的、具有价值引领与行动导向作用的理念极其重要。长期以来，从多媒体教学到信息技术与教学的深度融合，我们在对数字化资源的认识、对技术与教学关系的理解、对谁来开发资源的定位等问题上，过于侧重技术，忽视了教育者本身以及教学理论在资源设计与开发中的核心地位和价值。这导致企业与教育者的协作不够深入，学科教师缺少参与资源开发的主动性，课程资源也缺少教学循证的支持，难以在实践层面扎根。因此，我们应纠正认知偏差，引导一线教师更新教学理念并转变角色，主动参与课程资源建设，并且要构建区域、学校和企业之间联动机制，实现协同开发，从而优化资源配置，推进虚拟课程资源开发的科学治理。

（二）推动行动更新，实现课程资源精准匹配

教师在教学中直接调用产品配套的虚拟课程资源固然方便，但可能造成教学活动无法因地制宜。实际上，任何一种现成的课程资源都无法满足所有的教学需求，课程资源开发就应当是动态、自主和源于实践的。但由于教师二次开发资源意识弱、建模技术门槛高等原因，使得虚拟课程资源二次开发与运用推进缓慢。为解决此问题，我们应完善课程资源质量标准，将虚拟课程资源的二次开发纳入常态化工作，确保为课程配备适合的资源，实现精准匹配。

（三）推进范式转型，揭示资源开发内在机制

资源开发的价值，更多体现在其对师生教与学活动的直接支持上。教师在资源运用过程中形成的体验、理解及实际成效，对教学改进及学生能力发展起着不可或缺的作用。从范式层面看，虚拟课程资源的研发要从教学理念、研究群体、过程方法、学科归属等方面改变技术与教学分化的状态。在研究信息技术与学科融合的基础上，提倡将教学研究与资源研发融合，构建基于教学循证的数字资源研发范式，揭示高质量开发资源的内在规律与机制，推进资源研发科学化进程。

三、核心素养导向的虚拟课程资源二次开发的原则剖析

挖掘虚拟课程资源二次开发的深层价值，关键在于找到价值作用的着力点并明确开发原则。在二次开发过程中，我们不仅需要遵循逼真性、可视化、形象化、生动性、立体化等彰显技术优势的原则，还应设计符合学生认知与发展规律的学习情境和学习活动。同时，我们还要理清学科底层逻辑，构建一个学习主体、学习环境、学习资源、学习活动诸要素标准统一的严密教学体系，实现课程资源的学科育人价值（如图2）。

（一）学生主体原则

学生主体原则是核心原则，体现了核心素养导向的课程理念，也是新技术应用于教学创新的重要价值体现。虚拟课程资源的开发，不仅要考虑教什么、如何教，更要“以学生学习为中心”，考虑学什么、如何学，以及为什么学、要学到什么程度等问题。虚拟学习活动的设计应支持学生自主探究，充分关注学生解决问题、实验探究、创新等能力的培养。以学生学习为中心指导资源开发，更利于从学科本位向素养本位转变。

（二）目标导向原则

资源开发设计的全要素、全过程都应指向核心素养目标。界面功能、学生体验、学习结果等均要紧扣学科核心素养，有明确的目标与方向。教师在资源开发设计中不仅要重视涵盖学科基本知识与技能，还要注重科学方法的引导、学科观念的形成，促进双基、方法及科学思维三级进阶式教学目标达成。

如生物学“叶子的秘密”一课，教师就通过层级式探究任务、挑战性活动来达成目标。在虚拟课程资源的支持下，学生通过观察栅栏层和海绵层的形成，对植物细胞结构有了直观认识；通过探索叶片内部结构，发现了问题并积极思考。在学习细胞结构的过程中，学生了解了植物对人类的重要性，以及人类活动对植物生长及生态环境的影响，培养了学生的环保意识与社会责任感。学生通过观察叶子颜色变化、分析叶片变黄的原因，理解生物体与环境之间的关系，形成了结构与功能相适应的学科观念，并能用批判性、创造性思维分析解释叶片变色原因。最后，他们通过虚拟资源观察，认识叶片的结构，完成挑战性任务。

（三）任务驱动原则

资源设计的重点在于根据学生的学习需求来设定学习任务。虚拟课程资源应当具备清晰明确的学习目标和任务，以激发学生主动实践与探究的积极性，并让他们能够在任务的驱动下有目的地学习和探索。同时，课程资源中嵌入的任务也应当根据学生的实际情况进行适当调整。如物理“热学实验复习专题”研究课上，教师围绕内能观提升这一核心目标，将几个虚拟仿真实验整合设计成专题探究任务，引领学生重建内能概念、再探物态变化过程、再现物态变化过程。在任务驱动下，学生提出疑问并解决问题，从而提升了物理观念。实践结果显示：首先，学生能够有针对性地学习和掌握知识，他们的学习兴趣、参与度以及学习效果也得到了提升。其次，课程资源能够根据不同需求进行个性化设计与开发，增强了资源的灵活性。最后，分层的任务设计，能够促进学生的思维从低阶向高阶稳步发展。

（四）交互性原则

交互性是虚拟现实技术的三大特征之一。任务驱动和情境探究都有赖于交互，因此设计有效的交互方式能够适当地响应学生的自主学习行为，从而实现教学目标。产品配套资源的初始设计通常难以达到理想的交互效果，往往需要学科教师进行二次开发。例如，在观察心脏结构时，学生点击心脏的特定部位，虚拟课程资源应能呈现相关的知识内容、心脏活动的发生时机，并能对学生的参与给予评价。实践证明，交互效果的优劣，取决于课程资源开发者如何将思维过程融入学习活动设计中。

（五）导航便利原则

虚拟课程资源应根据教学设计提供良好的导航工具、场景布局，使学生更便捷、有效地使用资源。首先，导航设计应简洁直观，与学习任务保持一致，以便学生迅速理解并参与其中。其次，导航应具有良好的一致性，相似部分间的导航应尽量保持一致，以便复用。最后，导航应兼顾易用性和包容性，不受学生个人特点和使用习惯的影响，确保所有学生都能轻松使用。

四、虚拟课程资源二次开发的路径与方法

要充分发挥虚拟课程资源二次开发的价值，除了确立明确的开发原则，还需梳理开发流程、选择恰当方法，并确保这些方法在资源开发流程中得到贯彻实施。这也是提高资源开发质量的关键。我们以StudioA3和zSpace作为资源研发平台，通过对多个资源开发的实践及其教学应用研究，探索并建立了基于VR技术的虚拟课程资源二次开发路径与方法（如图3）。

（一）基于课程标准，确定开发主题

2022年版科学、生物学、物理等学科课标对课程实施提出建议：可运用模拟实验等数字化资源，改进内容的呈现方式，优化教学过程；设计完成模拟实验、进行虚拟仿真实验。根据新课标的要求，笔者着重分析了需要优化的课程资源，主要包括以下几个类别。

一是存在科学性错误的资源。如“叶子的秘密”一课，叶片的颜色应该在学生“解剖”后呈现白色，但资源中叶片在“解剖”前已显示白色，这样的科学性错误应予以避免。

二是不符合新课程理念的资源。例如，在“不同类型的植物”这一科学研究课中，原有的场景式模型资源仅允许学生观察，缺乏互动性。根据 “以学生为中心”的新课程理念，我们应当设计多元化活动场景，利用资源库中丰富多样的环境模型和植物模型，组织能够激发学生自主探究的学习活动，从而更好地促进学生的主动学习和探索。

三是不符合课标要求的资源。例如，在物理研究课“热学实验”中，原有的课程资源在实验器材选择上过于限制，缺乏灵活性。根据课程标准，学生应当能够合理选择并使用适当的实验器材进行实验。因此，重新构建资源模型，并增强资源的交互性，才能有效考查学生配置实验的合理性。

四是需要融入教师特定教学设计思路的资源。绝大多数的产品配套资源都不可能与教师的教学设计思路完全契合。要使课程资源与教学设计匹配，教师往往需要将三维模型与任务文字、知识内容等进行二次开发与整合，甚至需要重新构建模型，以有效支持探究活动。

（二）分析教学需求，确定活动目标

教师应首先深入理解课程标准的精神内涵，并对新课程标准进行细致分析。针对课程资源的内容、目标、教学实施和评价要求，教师应结合不同学段学生的年龄特点、兴趣爱好、现有经验与能力水平等关键因素，明确教学需求。例如，在科学学科的“化石告诉我们什么”课程中，低年级学生可能在复杂的问题情境中难以识别关键信息。教师应在保持情境真实性和复杂性的同时，设计出具有逻辑关联的虚拟生活场景和问题情境，为学生搭建有效的学习支架。

在此基础上，教师应从实际教学需求出发，紧密围绕学习活动的目标，结合课程资源进行精心的教学设计。教师需要规划和设计促进学生思维发展的教学过程，并以此为导向，优化学习活动的设计，从而提升课程资源的质量和效果。

（三）优化活动策略，二次开发资源

二次开发的前期分析主要包括两个方面：一是明确课程资源的具体内容；二是基于内容确定活动对象，进而定位学生在活动中的角色。

在此基础上，教师需要优化活动策略，并重构虚拟学习环境。这包括对场景的规划、模型的设计、声音与动画的整合、音效的添加以及导航系统的构建等。同时，教师应重视活动规则的设计，旨在用规则激发学生参与科学探究的积极心态和内在动力。

活动策略优化完成后，技术的融入成为关键。教师需运用技术手段构建模型，并进行资源的二次开发。这包括调用或重建3D模型（重建过程需要教师与技术人员的紧密合作），使用StudioA3和zSpace等专业软件进行场景设计、模型导入以及交互功能的实现。最终，教师完成3D课件的制作，并进行调试和发布。

（四）课程资源的运用、评价与迭代

虚拟课程资源二次开发的成效，可通过观察、分析教学效果以及开展教学评价来综合衡量。因此，资源运用、评价与改进是必不可少的环节。为了进一步优化和改进资源，评价方式既可采用教师自我评价，也可收集学生对资源使用体验的反馈，或邀请专家和同行进行专业评价。以科学学科研究课“认识骨骼”为例，其虚拟课程资源二次开发路径详见表1。

研究团队对课程资源进行了深度优化，并历经四轮研究性课堂实践，对改进前后的教学效果进行了细致的观察、对比和局部分析。研究发现，经过改进，教学成效有了显著提升。在虚拟课程资源的辅助下，学生不仅理解了概念、掌握了基础知识，还深入参与了实践、探究、体验、反思、合作和交流等学习环节，素养得到了提升。

综上所述，以核心素养为导向的虚拟课程资源的二次开发，是有效贯彻新课程理念、落实新课标精神的重要举措，也是推进数字化教学落地的重要途径。为此，教师要提高参与数字课程资源建设的思想自觉与行动自觉，优化资源配置，促进数字化教学改革与创新。

注：本文系南京市“十四五”教育科学规划课题“基于沉浸式VR的教学资源开发与区域推进研究”（批准号：LXD/2021/15）的阶段性成果。

（作者系江苏省南京市浦口区教师发展中心数字化教学教研员）

责任编辑：牟艳娜