基于STEAM 的中小學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程應(yīng)用探究

王媛媛 胡小強(qiáng)

摘要：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，創(chuàng)客教育、STEAM教育等創(chuàng)新教育模式越來越被人熟知，并逐漸走進(jìn)校園。同時(shí)隨著VR技術(shù)加入課堂教學(xué)，使學(xué)生能更加直觀地理解抽象知識(shí)，有了更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。文章以STEAM教育理念為基礎(chǔ)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，從課程論角度出發(fā)，探討虛擬現(xiàn)實(shí)課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)、內(nèi)容、學(xué)生學(xué)習(xí)其評(píng)價(jià)等問題。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);課程設(shè)計(jì)

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與STEAM教育

1.1 STEAM教育與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

STEAM教育、創(chuàng)客教育進(jìn)入基礎(chǔ)教育課堂，目的是幫助提高學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。STEAM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）、數(shù)學(xué)（Mathematics）多學(xué)科融合的綜合教育，是一種教育理念。從內(nèi)容層面分析，VR教育可以覆蓋自然科學(xué)、人文歷史、物理、化學(xué)、藝術(shù)、生物、醫(yī)療、機(jī)械等各個(gè)學(xué)科及專業(yè)，這又高度契合了STEAM教育跨學(xué)科的屬性。STEAM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，對(duì)于打破傳統(tǒng)教學(xué)模式、強(qiáng)化學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動(dòng)性同樣具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程的綜合優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程的特點(diǎn)是：（1）良好的沉浸性，學(xué)習(xí)任務(wù)在真實(shí)情景中展開，VR的交互式環(huán)境讓學(xué)生獲得身臨其境的體驗(yàn)。學(xué)生更容易沉浸在情境中，發(fā)散思維。（2）有趣的互動(dòng)體驗(yàn)性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提供合理化的人機(jī)交互方式，學(xué)生通過體驗(yàn)感知獲得知識(shí)，全方位、立體化的進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)。（3）有很好的趣味性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使教學(xué)知識(shí)以多種方式呈現(xiàn)，與很多硬件軟件兼容，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)課程的課程設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)課程主要的特點(diǎn)是在技術(shù)和內(nèi)容上為學(xué)生提供新的學(xué)習(xí)方法和內(nèi)容。主要從“課堂內(nèi)”和“課堂外”兩個(gè)維度來展開STEAM課程，以達(dá)到課堂內(nèi)外相結(jié)合，把教育的目的和對(duì)學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)最大化。本文將從學(xué)情分析、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容與實(shí)施、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四個(gè)方面來具體探討虛擬現(xiàn)實(shí)課程設(shè)計(jì)。

2.1 學(xué)情分析

青少年對(duì)VR技術(shù)這樣的新事物充滿好奇，課堂上容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和探索意識(shí)，但對(duì)于利用已學(xué)知識(shí)來解釋未知事物的能力比較弱，還不能把課堂內(nèi)學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為服務(wù)于生活的能力。以STEAM教育為基礎(chǔ)開展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程，能夠真正提高學(xué)生能力和核心素養(yǎng)。

2.2 課程目標(biāo)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程與通用技術(shù)課程緊密聯(lián)系，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程還注重培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)、圖樣表達(dá)以及物化能力。

2.3 課程內(nèi)容與實(shí)施

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程并不是一個(gè)孤立的“計(jì)算機(jī)軟件教學(xué)課”，而是從實(shí)際生活出發(fā)，在STEAM教育理念的指導(dǎo)下融合多門學(xué)科實(shí)操課程，兼顧學(xué)習(xí)者特點(diǎn)，具備趣味性和探究型的課程。

（1）課內(nèi)的課程化實(shí)施

①瞄重點(diǎn)：只有讓學(xué)生開闊眼界，認(rèn)識(shí)到科學(xué)與技術(shù)帶來的便利和美好才能更加激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。將重點(diǎn)知識(shí)分解到課堂的細(xì)節(jié)中，多學(xué)科共同作用，解決生活中的實(shí)際問題。

②抓難點(diǎn)：一般學(xué)生可以結(jié)合以前學(xué)習(xí)的知識(shí)解釋VR的3D效果，但這個(gè)年齡段的學(xué)生無法理解畫面情景角度會(huì)跟隨頭部移動(dòng)變化。課堂上要利用實(shí)際的VR眼鏡和地球儀來類比，幫助學(xué)生理解。

③找措施：利用屏幕傳屏連接VR眼鏡，使全班同學(xué)看到眼鏡中的場(chǎng)景，觀察操作過程以及實(shí)際體驗(yàn)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)畫面的改變。這樣學(xué)生就能理解為什么會(huì)有沉浸感，從而產(chǎn)生探索的興趣和對(duì)應(yīng)用的思考。

④謀設(shè)計(jì)：整個(gè)課堂可以分為課堂引入、探索新知、探究原理、動(dòng)手制作、親身體驗(yàn)五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行。讓每個(gè)學(xué)生可以親身體驗(yàn)、動(dòng)手操作，把技術(shù)和科學(xué)聯(lián)系在一起，體現(xiàn)STEAM課程的特點(diǎn)。

（2）課外的活動(dòng)化

①尋優(yōu)勢(shì)：與傳統(tǒng)教育相比，課外的實(shí)踐類活動(dòng)有不可比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：一是近距離接近前沿技術(shù);二是親身體驗(yàn)，實(shí)踐課堂所學(xué);三是把握社會(huì)資源優(yōu)勢(shì);四是興趣與社會(huì)情境的優(yōu)勢(shì)。

②挖資源：充分挖掘當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)基礎(chǔ)設(shè)施資源、歷史資源、文化資源、社會(huì)資源。

③用平臺(tái)：利用科技館、圖書館以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的資源進(jìn)行課外學(xué)習(xí)。

④策活動(dòng)：去當(dāng)?shù)乜萍拣^，聽取工作人員的講解，實(shí)際感受國內(nèi)較先進(jìn)的VR眼鏡和技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，彌補(bǔ)課堂上設(shè)備的局限，并把課堂內(nèi)學(xué)到的知識(shí)原理進(jìn)行更深刻的理解。

2.4 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的課程評(píng)價(jià)是面向?qū)W生和教師的多元評(píng)價(jià)，不僅僅要從學(xué)生提交的作品和知識(shí)掌握的情況進(jìn)行表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，還要從“知曉”、“理解”、“運(yùn)用”、“操作”等多角度進(jìn)行課堂評(píng)價(jià)。

對(duì)學(xué)生個(gè)人的評(píng)價(jià)，注重小組互評(píng)與個(gè)人評(píng)價(jià)并重，從多方面、多角度分析學(xué)生表現(xiàn)。個(gè)人評(píng)價(jià)可以從學(xué)生的態(tài)度、思維、技術(shù)的掌握、實(shí)踐的參與和信息的搜集等評(píng)價(jià);對(duì)小組的評(píng)價(jià)可以從整體合作、組內(nèi)分工、作品完成度、協(xié)作效率等方面評(píng)價(jià)。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程展望

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越成為學(xué)生必需掌握的一項(xiàng)基本技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒅R(shí)通俗化，便于學(xué)生理解，通過其較強(qiáng)的交互性能給學(xué)生帶來更多的學(xué)習(xí)樂趣。把STEAM學(xué)習(xí)理念和VR技術(shù)相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)路徑和方法，改善教育教學(xué)效果，解決學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)中的問題，為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，讓學(xué)生的綜合素質(zhì)得到大幅提高。

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