虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)科學(xué)《花、果實(shí)和種子》課堂實(shí)踐應(yīng)用

童培杰 汪慧容

【摘要】小學(xué)科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為載體的綜合學(xué)科。讓學(xué)生親歷每一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是科學(xué)教師在努力追求的方向。但是由于客觀因素的限制部分實(shí)驗(yàn)的親歷成了不可能實(shí)現(xiàn)的事情。如何利用現(xiàn)有的信息技術(shù)手段以幫助科學(xué)教師解決抽象問題學(xué)生難理解這一難題呢？以教科版科學(xué)四年級(jí)下冊(cè)《花、果實(shí)和種子》一課為例，闡釋虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何幫助教師突破教學(xué)難點(diǎn)，如何讓學(xué)生在輕松的教學(xué)氛圍下，內(nèi)化科學(xué)概念。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 小學(xué)科學(xué) 課堂實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G623.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）19-0091-02

一、問題的提出

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，新的教學(xué)輔助手段層出不窮。在各種信息技術(shù)手段不斷涌現(xiàn)在教育界的今天——大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)手段，交互式電子白板已經(jīng)在很多學(xué)校普及開來。新的信息手段的出現(xiàn)總是能引起教師的無限遐想和大膽嘗試，比如——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是否能帶給教師和學(xué)生不一樣的教學(xué)體驗(yàn)，真正的服務(wù)于教學(xué)呢？一次偶然的機(jī)會(huì)，感受了VR技術(shù)的奇妙。剛好，在執(zhí)教一節(jié)學(xué)生理解有難度的教學(xué)內(nèi)容，因此，關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂的實(shí)踐應(yīng)用開始了。

二、概念界定

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）技術(shù)是在綜合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬與仿真、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用新領(lǐng)域，是把客觀存在的或并不存在的東西，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，生成一個(gè)虛擬的環(huán)境，讓人感到如同真實(shí)存在的一種技術(shù)。[1]在該技術(shù)手段的輔助下，能讓人有身臨其境的感受。

三、研究可行性分析

首先，分析小學(xué)生認(rèn)知的特點(diǎn)，我們知道小學(xué)生以感性認(rèn)知為主，思維活動(dòng)更多依賴具體事物和經(jīng)驗(yàn)的支持。其次，小學(xué)生處于前運(yùn)算階段到具體運(yùn)算階段的過渡，思維處于半邏輯狀態(tài)，以形象思維為主。雖然能在觀察、比較物體的過程中掌握物體的固有屬性，但卻不容易抽象出規(guī)律及知識(shí)概念。能更好的呈現(xiàn)我們的教學(xué)內(nèi)容需要。再次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）有以下三大特性：沉浸性、交互性、趣味性，在小學(xué)科學(xué)課上的應(yīng)用符合小學(xué)生的認(rèn)知上的特點(diǎn)，給學(xué)生提供了一種可以進(jìn)行交互、直觀、自主探索的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在多方面提高教與學(xué)的質(zhì)量和效果。

四、教學(xué)實(shí)踐，初識(shí)VR技術(shù)的魅力

以教科版四年級(jí)下冊(cè)第二單元第3課《花、果實(shí)和種子》為例，目的是讓學(xué)生通過該節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生初步理解：花是如何變成果實(shí)和種子的。教材設(shè)計(jì)以及教師的教學(xué)普遍手段是組織學(xué)生直接對(duì)雄蕊和雌蕊進(jìn)行觀察。然后告知學(xué)生雄蕊和雌蕊之間有傳粉現(xiàn)象，在傳粉之后會(huì)在子房發(fā)生胚珠受精，形成種子，子房膨大形成果實(shí)這一科學(xué)事實(shí)。由于該知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容抽象，教師在教授時(shí)會(huì)利用視頻、圖片等教學(xué)資源進(jìn)行輔助教學(xué)，但這樣的教學(xué)方式無疑是在告訴學(xué)生子房?jī)?nèi)有這樣的自然現(xiàn)象發(fā)生。學(xué)生仍然處于被動(dòng)接受知識(shí)的角色。于是，我希望引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破這一抽象難點(diǎn)，讓學(xué)生親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動(dòng)地去交互與被動(dòng)的灌輸，有本質(zhì)的差別。

1.創(chuàng)設(shè)虛擬場(chǎng)景，增加學(xué)科知識(shí)趣味性

小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)還停留在形象直觀的思維層面，邏輯思維能力的發(fā)展有限，將抽象的科學(xué)原理通過VR技術(shù)，結(jié)合圖片和聲音的不同效果營(yíng)造出炫酷的畫面和場(chǎng)景，學(xué)生像在游樂園里玩耍一般輕松。本來呆板的科學(xué)知識(shí)被形象化，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣自然激發(fā)。在《花、果實(shí)和種子》一課中，學(xué)生的認(rèn)知驅(qū)使他們要去看看子房?jī)?nèi)的變化，但在通常情況下，只能通過FLASH動(dòng)畫給學(xué)生呈現(xiàn)，這樣的呈現(xiàn)方式學(xué)生習(xí)以為常，完全沒辦法激發(fā)學(xué)生的探究欲望。但借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生能變身攝像機(jī)跟隨花粉進(jìn)入落到柱頭上，再跟隨精子在花粉萌發(fā)出的花內(nèi)粉管能暢游。進(jìn)入到子房?jī)?nèi)看看精子到底去了哪里。有趣的場(chǎng)景化，會(huì)讓學(xué)生流連忘返，記憶猶新。

2.模擬真實(shí)動(dòng)態(tài)，增強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)感

為學(xué)生“搭建階梯”，孩子們?cè)诮處熞龑?dǎo)下一步一步向上攀登，在解剖完子房之后，學(xué)生在自己的努力之下不能解決疑惑，而對(duì)子房的探究欲望愈發(fā)強(qiáng)烈，拿出VR，通過信息技術(shù)手段，幫我們看看微觀世界的變化。VR視頻將帶領(lǐng)學(xué)生去到子房?jī)?nèi)看到精子如何與胚珠結(jié)合，回到子房外觀察子房的膨大。借助現(xiàn)實(shí)生活中“桃子”這一學(xué)生熟知的生活角色，營(yíng)造真實(shí)生活場(chǎng)景。這樣一來，原本的知識(shí)傳教變成了學(xué)生自愿主動(dòng)的親歷。同時(shí)，內(nèi)化了科學(xué)概念，突破了教育教學(xué)難點(diǎn)。

子房后的景象

另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能再現(xiàn)生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或科學(xué)現(xiàn)象，大到宇宙空間，小到微觀粒子，學(xué)生都可以去親歷，甚至鉆入到微觀世界去看看人類肉眼根本沒法企及的景象。在虛擬現(xiàn)實(shí)中如果解決酒精燈的點(diǎn)燃問題，完全可以設(shè)置交互讓學(xué)生進(jìn)行隨意的操作。如果學(xué)生沒能規(guī)范操作，在虛擬環(huán)境中完全可以給學(xué)生呈現(xiàn)出錯(cuò)誤操作的真實(shí)后果，逼真的生活場(chǎng)景，定讓學(xué)生留下深刻印象。

3.建立虛擬空間，突顯學(xué)科概念簡(jiǎn)潔性

皮亞杰曾說過：兒童認(rèn)知知識(shí)主要來源于對(duì)客觀世界的認(rèn)知建構(gòu)，即知識(shí)是由主體積極建構(gòu)獲取的，建構(gòu)是通過新舊經(jīng)驗(yàn)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境是讓學(xué)生產(chǎn)生交集，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中建構(gòu)知識(shí)。[2]“花粉落在柱頭上，萌發(fā)出花粉管，精子進(jìn)入子房與胚珠受精，形成種子；子房膨大，形成果實(shí)”抽象的科學(xué)知識(shí)，與學(xué)生的原有認(rèn)知有差距，因此學(xué)生對(duì)該概念的理解困難。但通過建立虛擬空間，學(xué)生身臨其境，概念的呈現(xiàn)方式從抽象變成了直觀感受，學(xué)生在親歷概念的建構(gòu)過程中自然內(nèi)化概念內(nèi)容。[3]

可見，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬空間的建設(shè)，技能為學(xué)生與知識(shí)之間建立鏈接的橋梁，又能將知識(shí)本身變得簡(jiǎn)潔易懂，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)概念的吸收理解。

過程截屏 過程截屏

4.研究結(jié)論

通過實(shí)踐研究我們看到了新技術(shù)手段給小學(xué)科學(xué)課堂帶來了新的突破手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用，不僅給學(xué)生呈現(xiàn)新技術(shù)對(duì)生活及學(xué)習(xí)帶來的便利，更能幫助教師和學(xué)生突破小學(xué)科學(xué)課程中抽象知識(shí)概念的教學(xué)和理解，新技術(shù)的出現(xiàn)勢(shì)必會(huì)引發(fā)教學(xué)策略的革新。

參考文獻(xiàn)：

[1]席學(xué)榮.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給科學(xué)教學(xué)帶來的變化[J]，課程教材教學(xué)研究，2017，（1）：25-27.

[2][美]Grigore C.Burdea，[法]Philipe Coiffet著，魏迎梅等譯，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（第二版）[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2005，255-258.

[3]劉箴.虛擬現(xiàn)實(shí)在兒童科學(xué)教育中的應(yīng)用探究.中國(guó)會(huì)議.