虛擬現實在小學教學中的應用

張思源

沈陽師范大學教育技術學院 沈陽 110034

虛擬現實在小學教學中的應用

張思源

沈陽師范大學教育技術學院 沈陽 110034

隨著計算機技術和信息技術的迅猛發展，新的教學媒體開始不斷涌現，教育技術領域出現一種新型教學媒體，它就是虛擬現實技術（Virtual Reality）。通過對虛擬現實的特征的分析，提出虛擬現實如何在小學教學中運用，以及在教學中具有的意義。

虛擬現實技術；小學教學；應用

Author’s address College of Educational Technology, Shenyang Normal University, Shenyang, China 110034

隨著科學的發展和社會的進步，教學媒體作為承載、加工和傳遞信息的介質或工具，人們對教學媒體在教學中發揮的作用越來越重視。虛擬現實技術作為一種教學媒體開始廣泛地應用于教學過程中。它在教學過程中可以使學習者置身于另一個世界中，并且使學習者產生身臨其境的感覺，為學習者提供了一個新的教師和創新的教學方式。

1 關于虛擬現實技術

虛擬現實是由美國VPL Research Inc公司的Janier在1989年造的一個詞，通常是指用頭盔顯示器和傳感手套等一系列新型交互設備構造的一種計算機軟硬件環境。人們通過這些設施以自然的技術（如頭的轉動、身體的運動等）向計算機送入各種命令，得到計算機對用戶的視覺、聽覺及觸覺等多種感官的反饋。虛擬現實包括舊技術，如書、戲劇、電影、管弦樂演奏，也包括新技術，如聊天室、視頻會議和視頻游戲。然而，對于在虛擬現實領域從事研究工作的人來說，它的定義則更加具體。虛擬現實需要立體畫面（以三維的眼光去看待世界）、廣闊的視野（在劇院和電視里看電影是不同的）、以觀眾為中心的視角（當你移動頭或身體時，你的視角就會發生變化）、一種與視覺和聲音也許還有觸覺交互的方式。

虛擬現實技術具體特征包括3個方面。

1）沉浸性。通過設置環境，調動學習者的各種感官，使其能夠全身心地投入由虛擬環境所構建的隱性知識體系中，進而充分開發人的潛在能力。

2）交互性。通過人—機交互手段，提高用戶與虛擬場景中各種對象相互作用的能力，它是人機和諧的關鍵性因素。

3）構想性。虛擬現實不僅僅是學習者與機器終端的鏈接樞紐，而且可使學習者在此虛擬環境中對知識重新整理加工，拓寬自己思考問題的角度，從而產生新的構想，達到由感性知識上升為理性知識的飛躍。

2 虛擬現實技術在小學課堂教學中的應用

兒童與生俱來對世界有著自己獨特的感受和觀察的角度。他們活潑好動；他們對周圍的事物充滿好奇；他們對一切充滿幻想；他們富有創造力和想象力……他們的學習思維過程和方式主要以形象思維為主，更喜歡游戲式的教學，這正符合虛擬現實技術的優勢——為學生提供一個生動、逼真的學習環境，使其能夠成為虛擬環境的一名參與者，在虛擬環境中扮演一個角色，調動學生的學習積極性和自主性。

虛擬現實是一種非常有價值的呈現工具，打破傳統課堂教學中教師單一講授的模式，它不像教科書或錄像帶以固定的順序來呈現資料，在虛擬現實中學生可以根據自己已有經驗選擇以任何順序來體驗主題。通過虛擬現實環境能看到系統是如何隨著時間變化的，并且操縱這個系統來探索這些變化會產生什么效果，使置身于虛擬現實環境的學生感覺自己是利用自己的感受與主題進行交互的。

2.1 三維模擬呈現課堂教學中需要實地觀察但受條件限制無法親臨的空間 小學階段的學生對知識的接受渴望更加接近生活，然而課堂教學時間和空間卻極為有限，這勢必會造成課堂所授知識與實際生活的脫節。這就要求在小學課堂教學中教師除了對純理論知識的講述之外還要配合學生相應的實踐，有時可能需要向學生展示一些實際的空間。但由于條件的限制，不可能讓學生進入這些空間。虛擬現實技術則解決了這一問題，為教師課堂教學提供了更恰當的呈現機會，它引導學生通過親手操縱了解和感受虛擬現實營造的環境。

例如在課堂中，教師通過提供虛擬的勘探森林場景，讓學生戴上一個特殊的耳機和手套，通過電腦屏幕轉為三維空間、交互式的環境，為學生營造一種與到附近的森林觀察動植物和了解森林環境相似的經歷和身臨其境的感覺。學生處在一個視覺和觸覺上都類似真實世界的一個模擬環境中，在這里教師可以設計他們將發現什么并觀察到什么，這樣教師就可以對低年級的學生進行簡單解說，為高年級的學生進行逐步復雜的解說。這樣不僅能夠吸引學生的注意力，激發學習興趣，還能夠使學生對觀察到的事物和現象產生更加深刻的理解。

2.2 再現生活中無法觀察到的自然現象或變化過程，描述抽象概念 對于真實生活中的很多現象和事物，如太陽系的運動、神秘的太空、微小的動物、細菌的活動、人體血液流動以及人體器官等，都是很難利用肉眼觀察到的，只能根據書本的介紹在頭腦中形成大體的印象，而無法親自去感受。運用虛擬現實技術可以對這些現象和事物進行模擬。它允許學習者以不同的比例和形態看待事物，使學習者成為擁有不同能力或特征的其他人或物，如會飛的鳥、蜿蜒的河、沿著血流流動的血紅細胞，抑或是飄浮在太空中的羽毛去體會失重狀態下的感受。

例如在地球是圓形的研究中，教師試圖幫助一年級和二年級學生了解地球的形狀，將他們行走其上看起來扁平的地球和從太空看到的圓形的地球相對應。這很難從通常每天行走的地球表面的一小塊上獲悉，事實上，這些對地球了解的表面現象妨礙了學生試圖了解地球的真正形狀。教師可以使用虛擬現實將學生帶入一個圓形的小行星上，而不是試圖把他們已有的扁平模型轉變為一個圓模型。虛擬現實可以使學生相信他們真的走在小行星上，這樣他們就知道在小球體上行走的感覺。然后在一個小塑料模型和一個地球儀的幫助下使學生了解地球也是一樣的，只是大了一些。

2.3 三維模型仿真演示 在傳統實際課堂教學中，多媒體課件所展示的事物大多是平面的、靜態的，處于小學階段的學生很難把屏幕靜止的事物與真實形象結合起來。虛擬現實技術則解決了課堂教學中的這一難題，通過友好的人機交互界面和三維立體圖像，把真實的事物展示給學生，學生可以通過多角度觀察，也可以對其放大和縮小以適應不同的需要。

3 虛擬現實技術在小學實驗教學中的應用

在教學中，許多昂貴的實驗、培訓器材，由于受價格的限制而無法普及，虛擬現實技術從根本上解決實驗教學中存在的這些問題。各個學科通過虛擬現實技術建立虛擬實驗室，學生可以走進這個虛擬實驗室自由地做實驗，身臨其境般地操作虛擬儀器，操作結果可以通過儀表顯示和身體的感受反饋給學生，來判斷操作是否正確，無須擔心實驗設備的損壞和欠缺。不消耗器材，也不受時間、場地等外界條件限制，可重復操作，可謂資源取之不盡，用之不竭，并可以隨時更新。此外，虛擬現實實驗具有絕對的安全性，可以避免由于學生在實驗過程中操作不當引起的潛在威脅。

4 虛擬現實技術在小學教學中的應用前景展望

隨著計算機技術的發展，虛擬現實正掀開其神秘的面紗，逐漸走進教學，充分解決現代小學課堂教學和實驗教學中存在的教學方式單一、資源不足等問題。徹底改變小學教學的傳統課堂枯燥單一的教學模式，改善教學資源，使學生在虛擬的環境中，通過真實的體驗融入其中。學生通過自我導向來探索學習，進而真正成為學習的主體，提高學生對學習環境的控制，激發對學習的積極性。

目前，虛擬現實系統的硬件設備仍比較昂貴，虛擬現實技術也尚未能普及。但是，隨著技術的不斷發展和完善，以及硬件設備價格的不斷降低，虛擬現實技術作為一種新型的教育媒體，以其自身強大的教學優勢和潛力，將會逐漸受到教育工作者的重視和青睞，這種新的媒體必將廣泛應用于教學，推動小學教學改革的全面發展。

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Application of Virtual Reality in Primary Teaching//

Zhang Siyuan

With the rapid development of the computer technology and information technology, the new teaching media have begun to emerge constantly. The new type of instructional media have been emerged in educational technology area, it is virtual reality technology. Through analyse the characteristics of virtual reality, this article put forward on how to use in primary school teaching and the significance of teaching.

virtual reality; teaching-primary; application

G434

B

1671-489X(2010)06-0103-02

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.06.103