基于VR設備的小學科學教學策略

胡金偉

摘? 要 首先分析VR設備在小學科學教學中的作用，然后就其具體應用策略展開論述，希望能為小學科學教學提供有效的參考與借鑒。

關鍵詞 VR技術;VR設備;小學科學;探索宇宙

中圖分類號：G623.6? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）09-0110-03

1 前言

小學科學涉及生命科學、物質科學等多個領域，知識范圍跨度大，對教學技術、教學手段的要求較高，如何讓學生更深刻地理解各個知識點是教師面臨的重大挑戰。VR（Virtual Reality，虛擬現實）技術是近年來興起的新型技術，已在教學領域得到初步應用。VR是綜合了計算機模擬仿真、計算機圖形學、現實技術等的新型計算機應用技術，能將客觀上存在的、不存在的東西通過計算機模擬在用戶眼前顯示出一個虛擬環境，使用戶產生身臨其境的感受。VR技術的這一特性使得其與小學科學教學具有天然的契合點，筆者在小學科學教學中使用VR設備，取得理想的教學效果。

2 VR設備在小學科學教學中的作用

提升教學形象性與趣味性? VR技術可以創建與現實場景相似的環境，學生只需戴上VR眼鏡就可以身臨其境地感受與現實相同的場景，仿佛走進某個課程的課堂上，和虛擬的人、物進行互動，有效提升了教學的趣味性。同時，借助VR眼鏡，學生在教室里就可以體驗到平時肉眼無法觀察的物體，獲得更真實、立體的感官體驗，從而提高學習的形象性。如在“我們離不開呼吸”這節課程的教學過程中，借助VR設備，學生戴上VR眼鏡后可以清晰地看到人體呼吸系統吸入氧氣、呼出二氧化碳的過程，還可以把視角切入肺的內部，觀察肺的內部結構，對肺內氣體交換過程產生更深刻的理解。

加深學生對概念的理解? 在以往的科學課堂上，學生理解一些概念多是通過想象或是觀看幻燈片、圖片、視頻，雖然幻燈片和視頻相對于圖片、文字已經有了一定的進步性，但立體性稍顯不足。現在學生只需戴上VR眼鏡就能看到動態化、開放化、多角度的概念還原圖。

如在“宇宙天體運動”這節課程的教學過程中，學生戴上VR眼鏡就能看到各種天體的運行軌跡，還可以切換觀察角度，仿佛真的進入宇宙空間，看得見、聽得到甚至摸得到，從而加深對概念的理解。

再如“液體之間的溶解現象”是教科版小學科學四年級上冊的教學內容，這節課的教學目的在于引導學生通過了解液體之間的溶解現象，進一步深化溶解的概念，并觀察和描述液體之間的溶解現象。借助VR設備，學生在戴上VR眼鏡后即可觀看到虛擬的液體溶解過程，且可以放大、縮小、多角度觀看，也可以加速播放或慢放，從而更加清晰地觀察液體的溶解過程，加深對溶解概念的理解。

提升學習效率? VR技術能夠打破時空限制，把一些長周期變化的過程壓縮到幾分鐘甚至幾秒鐘以內呈現給學生，如植物的發芽、生長與開花，巖石的風化等;VR技術還能模擬那些現實中存在但很難在教學環境中重現的自然現象，如火山噴發、地震等，可以說大到宇宙天體，小到微觀粒子，都可以呈現給學生，讓學生足不出戶地完成各種實驗，從而提升學習效率，規避實驗風險。

如“各種各樣的動物”是一節趣味性很強的課程，學生戴上VR眼鏡后，眼前會出現一片虛擬的森林，里面有各種各樣的小動物。學生還可以通過虛擬按鈕把場景切換成非洲大草原、南極冰川等，在富有情趣的場景中觀看動物們的表演，跟動物進行交互甚至對話，有效加深對知識點的理解和記憶。

3 基于VR設備的小學科學教學策略：以“探索宇宙”為例

課文概況? “探索宇宙”是教科版小學科學六年級下冊的內容，該課的教學目的在于引導學生認識宇宙中的天體，尤其是對太陽、月亮、地球等太陽系天體形成直觀認識，激發學生認識宇宙、了解宇宙的興趣。在以往，教師多采用二維視頻的方式向學生展示宇宙圖景，學生缺少參與感，而現在借助VR設備可以更有效地實現教學目標。

本節課的教學目標具體可以分為五個方面。

1）認識方面：要求學生了解太陽與月球的基本情況，明確太陽活動對人類的影響、太陽系九大行星的排列順序，認識太陽系、銀河系與宇宙的關系，關注我國空間技術的進展及人類對宇宙的探索。

2）地球知識點：要求學生了解地球的概貌與物質、自轉與晝夜變化的關系、公轉與四季變化的關系、地球運動對地貌與動植物的影響。

3）月球知識點：要求學生知道月球是地球的衛星，知道月球的運動模式，了解人類對月球的探索歷史。

4）星座知識點：認識四季中的主要星座、天空中的主要星星。

5）情感方面：培養學生求真務實的科學態度與探究意識，提升學生的核心素養。

VR設備的具體應用? 鑒于小學生正處于活潑愛動的年齡，筆者選用有著可愛、卡通界面風格的VR設備（見圖1），以符合小學生的興趣愛好與心理特征。界面右下角有兩個按鈕，分別為“進入環境”和“操作說明”。其中“進入環境”下包括三個二級菜單，可以進入對應的虛擬場景;

“操作說明”則是供初次使用者閱讀的各類操作規定。

根據本課的教學目標和知識點，VR學習系統共包括四個場景，分別為“太陽系大家族”“我們的地球”“月球之旅”“揭秘星座”，各場景的內容如表1所示。各個學習模塊還包含“小Q來挑戰”按鈕，用以檢驗學生對知識點的掌握情況。

學生在進入場景“太陽系大家族”后，可以直觀地看到太陽、星星、衛星等天體沿著軌道緩慢運行，各個星體的大小與距離都按照比例縮小，視覺效果非常逼真。學生可以借助鼠標和鍵盤遨游太空，通過放大、縮小、自由轉換視角來觀察太陽系環境，也可以停留在某個星體上閱讀詳細的文字說明。

進入場景“我們的地球”后，學生可以直觀地看到一個地球模型，再通過點擊地球模型進入學習。在這里，學生可以通過操縱虛擬角色在地球任意區域行走，了解地球各個區域的地貌環境，掌握赤道半徑、周長等知識。學生也可以觀察地球的三維解剖圖，直觀地觀察地球的內部構造。

“月球之旅”“揭秘星座”兩個場景也具有類似的功能，學生可以自由轉換視角來觀察和學習。

學生在學習后，還可以通過“小Q來挑戰”按鈕檢驗知識掌握水平。如“我們的地球”場景中的題目為：

1）如何證明地球在自傳？

2）小明以4千米/小時的速度每天沿著赤道行走8小

時，當他繞行一周后，他的年齡是多大？

通過借助VR設備進行教學，學生對知識點有了更深刻的領悟，有效激發了對探索宇宙的興趣，及時鞏固了學習成果。可以說，VR設備的使用有效優化了課堂教學，收到理想的效果。

4 小學科學課堂采用VR設備開展教學的注意事項

VR技術具有傳統教學手段所不具備的優點，但教師在借助VR設備開展教學時仍有幾點須注意。

1）VR系統是一種三維虛擬的互動式場景，部分學生在使用時可能會出現頭暈的問題。對此，教師可以幫助學生把場景拉到最遠，從最高視角俯視全局，同時做好方向標記，這樣可以減輕3D眩暈問題。此外，教師可以讓學生在出現眩暈等感受時及時摘下VR眼鏡，緩和一段時間后繼續學習。

2）小學生正處于好動愛玩的年齡，有的學生使用VR設備時玩心太強，忽略了對知識點的學習，導致出現喧賓奪主的現象。如部分小學生不認真閱讀各類使用說明，貪玩好動，有了新發現后就迫不及待地向其他學生分享，以致打亂同學的學習進度。對此，教師應及時糾正和引導學生的行為，做好課堂紀律管理。

5 結語

VR設備具有仿真性、交互性強等優勢，與小學科學教學有著天然的契合點。小學科學教師在教學中應充分發揮VR設備的優勢，幫助學生掌握各類知識點，同時注意引導學生的學習行為，真正使VR設備為學生所用，推動學生學習效率的提升，促進小學科學高效課堂的構建。

參考文獻

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