VR技術在中小學課堂中的新應用

李昀桓

【摘 要】VR技術發展迅猛，在中小學實際教學中也有所應用。但基于VR技術本身的局限性，其在實際課堂中應用并不廣泛。本文以文獻法就VR技術發展現狀結合課堂中學生信息獲取途徑，對于VR技術應用于中小學課堂的具體方式及發展前景做簡要分析。

【關鍵詞】VR技術;教學方式;課堂;途徑

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2020）02、03-113-03

隨著科學技術的高速發展，應用于課堂的教學手段也日新月異。近年來，虛擬現實技術（Virtual Reality Technology）、全息投影技術的發展讓人們擺脫了平面圖像的束縛，最大限度地給人以最真實的感受。在基礎教育中，由于學生抽象思維能力薄弱的緣故，實際教學中最缺乏的就是具象教學，VR技術恰恰可以最大限度地彌補這個缺點。而如何把以VR技術為代表的新興技術應用于基礎教育教學實踐中，必須考慮基礎教育的特點和VR技術自身的特點。本文從VR技術的發展現狀出發，分析VR技術發展特點，以期尋求應用于基礎教育課堂實際教學的途徑。

VR技術發展現狀

虛擬現實技術（以下稱VR技術）是一種建立在計算機技術基礎之上的、可以創建和體驗虛擬生活場景的仿真技術，它可以利用計算機創建出一個模擬環境，該環境具有三維動態視景，用戶可以進行交互并發生相應的實體行為從而沉浸其中。尤其近年來有研究者開發的分布式虛擬現實技術，更使用戶在體驗VR系統時的沉浸感得到了極大的提升。總的來講，現階段VR技術發展的主要特點有以下幾個方面。

（1）更新速度快。VR技術從20世紀中葉開始發端，到如今VR集成設備具有高度沉浸的特點，其更新速度之快令人瞠目。自2015年以來，VR相關領域發展成井噴的態勢，雖魚龍混雜，但不乏一些優秀的VR技術成果。

（2）技術綜合性強。VR技術不僅關注對虛擬環境的構建和VR設備沉浸性的探索，也注重人在具體虛擬環境中的交互性。關注人與環境的交互就需要比較綜合的技術，而這也是前文所提到的分布式虛擬現實技術所需要的技術基礎。例如，3D渲染技術、3D定位音頻技術以及人體感應數字化技術等都是其將要融合的技術。

（3）領域覆蓋面廣。VR技術的發展帶來的不僅是社會生活的變化，更是一種全新的理念，影響我們生活的方方面面。如今，VR技術在教育領域、醫療領域以及新聞業的發展尤為突出，而在其他領域的應用也十分普遍。

VR技術應用理論基礎

1.具身認知理論的發展

VR技術的發展和具身認知理論的發展是息息相關的。具身認知理論認為，身體在人們一般認知活動過程中起主導作用，認知過程的方式是被身體的感覺器官所決定，而認知所產生的內容也是身體的感覺器官所提供的，這就給VR技術應用于教育的發展路徑提供了強有力的理論支持，也給VR技術進入基礎教育課堂提供了依據。

2.學生獲取信息的三種方式

筆者認為，學生在課堂上獲取信息的方式主要有以下三種。其一，以認知環境為主體的學生被動接收信息。在這種環境下，學生表現為被動地接受，而認知環境（通常為教師、板書、PPT等）向學生主動傳遞信息。具體表現為，學生主要用視覺、聽覺去獲取信息，大腦對于外界信息僅僅表現為單純的接收。其二，以學生為主體的學生互動接收信息。此時，學生與外界認知環境（教師、多媒體軟件、教具等）發生互動，在互動的過程中讓學生獲取信息，對自己的行為有所反饋，從而構建自己的知識地圖。其三，以學生為主體的學生主動獲取信息。在這種情況下，學生主要表現出思考行為。此時，學生與外界認知環境發生少量甚至不發生互動行為，主要利用自己已有的知識結構并結合新獲得的信息進行推理、演繹等行為，從而獲得不同于已有知識結構的信息。

需要注意的是，這三種獲取信息的方式在大多數情況下并不是獨立存在、相互割裂的，而是相互交融、相輔相成的。

3.適用于VR的方式

根據對于學生在課堂上獲取信息的方式進行分析，我們不難發現，VR技術在以學生為主體的學生互動接收信息方式中有著極大的優勢，尤其對于現在實際課堂中不容易達成的教學目標有著非常好的促進效果。以語文課堂為例，在小學四年級《長城》一課的教學中，若通過使用VR技術讓學生切身實地地站在烽火臺上，望著連綿不絕的塞外大漠，定會對長城有更深刻的理解。

VR技術應用于中小學課堂的途徑

1.場景化案例教學

在VR技術應用于實際教學中，場景化案例教學是非常重要的一個應用途徑。通過VR技術把學生置于具有沉浸感的場景中，并創建與教學內容相關的故事情節，把學生帶入到教學內容中來。例如，在小學數學追及問題中，可讓學生在虛擬場景中開著車進行追及，通過設定各自的時速，從而理解絕對速度、相對速度等相關概念。

2.具化教學應用

在對于某些傳統的化學、物理實驗中，實驗因其危險性一直讓教師頭疼不已，而教學實驗事故也屢屢發生。所以，許多教師采用PPT講解或Flash軟件演示讓學生進行操作，然而在電腦屏幕上所看到的和真實發生的情況相去甚遠，學生并不能很好地理解實驗原理和實驗目的。例如，在化學中學習硫化氫的物理性質時，電腦模擬實驗無法讓學生體會其真實的氣味，通過老師的講解學生也摸不著頭腦，若在未來的虛擬情景下，可以模仿出硫化氫的氣味讓學生真實體會硫化氫的味道又不會損傷學生的身體。

3.探索性學習

為了培養學生的探索性學習能力，通過自己的研究、探索從而獲得相應的教學知識、完成相應的教學目標，在應用VR技術時，可設定一個故事主線，并可設計幾個具有情節性的故事支線，從而讓學生在情景中探索。通過提示或者虛擬場景外的適當提示，讓學生完成相應的教學內容，達到教師的預期安排。

4.創造性學習

在培養學生創造能力方面，VR技術仍具有十分顯著的作用。在某些創作類課程或者需要發散學生想象力的課程時，使學生身臨其境能得到意想不到的效果。例如，在創作某些以歷史題材為背景的作品時，教師可創建相應的歷史情境，讓學生感受其中、參與其中，激發學生的創造性。

VR技術應用于課堂的困境

（1）研發成本高。這是擺在當今VR技術應用于課堂前一個較為重要的問題。軟硬件的購買以及軟件后期的開發、維護費用，仍是一筆不小的開支。不過，相信隨著VR技術的普及，其設備價格和軟件開發成本也會有所回落。

（2）開發難度大。VR技術的開發難度相較于Android或iOS軟件而言相對較低，不過對于教師而言，仍有不小的難度。如果教師要在課程上使用VR技術，除購買現有應用軟件外，如何平衡教師在正常備課和研發VR課件之間的時間關系仍是個不小的問題。

（3）教師學習成本高。對于除計算機教師以外的其他教師而言，計算機軟件開發是一門非常陌生的課程。若要對自己所教授的課程進行針對性開發VR課件，必然要投入大量的時間、精力抑或是金錢去學習，無論對于教師個人而言還是對于學校而言，這都是不得不去考量的成本投入。

（4）缺乏相應教育理論支撐。雖然VR技術的發展跟具身認知理論的發展密切相關，但是在教育領域卻沒有相應的教育理論去支持其發展。在具體的實踐教學中，一線教師也必須摸著石頭過河，希冀有學者可以在VR技術相關的教育領域方面有所突破。

VR技術應用于課堂是大勢所趨，我們需要注意的是，VR技術所代表的并不僅僅是教學手段、教具的改變，它所帶來的更是一種教學思維模式的改變。VR技術讓我們認識到在課堂中教師所面對的是一個個具有敏銳感知力的個體，教師的每一個細微動作都將給予學生意義，而教師所能做的就是盡最大的可能去還原課堂。無論是情景化教學還是學生合作學習，VR技術所能做的就是幫助教師盡可能還原課堂，給予課堂一種新的活力。