VR技術背景下我國中小學課堂教學的困境與對策

宋華

摘? ?要

VR技術將現實與虛擬相結合，給人以環境沉浸感，已成為各行各業迫切需求的技術。VR技術涉及眾多學科，將其運用于我國基礎教育中，能夠顛覆傳統“以教促學”的被動學習方式，加強主動學習教育方式的實踐，促進知識由平面化轉變為立體化形式，將模式化的教育形態轉為高沉浸感形態，全方位推進中小學教育現代化。立足VR技術背景，分析我國中小學課堂教學面臨的困境，明確硬件、軟件、課堂管理、教學策略、學習探究等方面的諸多問題，由此提出相對應的改革策略，從改善硬件條件入手，全面升級VR教育軟件資源，提升教師相關能力，帶動學生自主學習，共同推進我國中小學VR課堂教學水平更上一層樓。

關鍵詞

VR技術? 中小學課堂教學? 教育手段

中小學課堂教學作為我國基礎教育的基本組織形式，直接影響學生發展，影響我國教育教學水平的提升。我國傳統的中小學課堂教學已形成一定的模式，教師講解、學生問答及特定的教學活動和教學評價，即“班級上課制”，在一定時期內適應了我國的教學普及和教育制度。但隨著現代教育制度和VR技術的發展，這種傳統的課堂教學模式凸顯出缺陷，難以適應時代變化和現代教育改革。而VR技術先天的沉浸性、自主性、交互性及多感知性，能有效彌補傳統課堂教學模式的不足。VR虛擬現實技術已然成為新型的教育手段，能夠營造逼真的學習環境，以調動學生探究知識的興趣，使學生主動學習[1]。因此，VR技術融合教學是一種教學手段，更是一種思維方式，能夠憑借其優勢，為中小學課堂教學注入新活力。

一、VR技術賦予我國中小學課堂教學新特征

VR技術為我國傳統的中小學課堂教學插上現代化的翅膀，以其自主性賦予課堂教學“自主學習”的新教育方式，以其多感知性和交互性賦予課堂教學“立體化”的知識展現形式，以其沉浸性賦予課堂教學“高沉浸感”的新教育形態，使中小學課堂教學呈現新特征、新面貌。

1.創新教育方式，由“以教促學”轉變為“自主學習”

VR虛擬技術的重要特征之一是自主性，即虛擬環境中的物體依據現實世界物理運動定律動作的程度[2]。VR虛擬環境中的事物在受到力的作用時會自主發出動作。由于我國傳統教育體制和方式的影響，VR技術最晚融入教育領域，但其對傳統教育方式的顛覆力已初見端倪。我國教育部意識到VR教育的重要性，于2016年頒布《教育信息化“十三五”規劃》，主張促進信息技術與教育教學深度融合的核心理念和應用驅動，標志著VR教育作為信息化的一個方面受到國家政策的大力支持。2017年，我國相關部門又發布《國家教育事業發展“十三五”規劃》，明確“互聯網+教育”的重要性，利用VR打造教育新模式，支持學校建設智慧校園和課堂，進一步推進VR更好地服務于教育。在國家政策的指導下，以山東為代表的教育大省開始積極創新VR教育方式，在中小學教學中率先引入VR多維課堂，中小學生和教師在課堂上共同使用VR設備，體驗不同空間內的學習方式。在整個課堂學習中，學生主動思考、互相討論和分享，積極發言，使課堂散發出活力，自然形成“自主學習”的氛圍，傳統“以教促學”的方式在悄無聲息中被取代。

2.革新知識形式，由平面化轉變為立體化

VR虛擬技術具有多感知性和交互性。VR技術已具有視覺、聽覺、觸覺、運動等感知功能，未來將以一切人類可感知的方式感知多種事物。同時，VR技術的交互性能讓使用者和環境產生相互作用力，如果使用者碰觸到虛擬空間中的事物，使用者自己即可感知到，事物也會發生相應改變。在傳統的中小學課堂中，課本是知識的載體，是連接學生、教師和知識不可或缺的介質，使課堂教學不斷運行。傳統的知識形式是平面化的，無論其構圖、色彩和裝幀如何吸引人，對學生而言就是單純的文字和圖片，非常容易產生視覺疲勞。VR虛擬技術能很好地改善這一點，其將不同章節知識放置于同一場景中，形成一個完整的知識場景，讓中小學生通過VR技術看到清晰的知識體系和脈絡，整體呈現立體化畫面和場景。2017年開始，山東省中小學校VR多維課堂實踐的成功，初步表明VR虛擬技術適用于中小學各個學科教學課堂。比如，語文、英語VR教學課堂能夠將古詩詞、散文或英語對話的畫面呈現在師生眼前，師生可以是詩人、作者或旁觀者，可以徜徉在古代詩人的世界，也可穿梭在英語國家繁華的街道上，領略不同背景語言學習的詩意和魅力。歷史、生物、科學、數學等VR教學課堂，師生目睹重大歷史事件，身在不同的會議現場或觀察到生物成長的每一個微小變化，或者轉換為數學公式中的一個元素，對學科深層次的邏輯產生深刻理解力。總之，VR虛擬技術讓知識形式立體化的同時，也讓使用者也置身于立體化的世界中。

3.顛覆教育形態，由模式感轉變為高沉浸感

VR虛擬技術的重要特征還有沉浸感，這種沉浸感建立在人的“五感”之上，即視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等，使現實中的用戶沉浸在虛擬世界中。在中小學VR課堂教學中，各學科知識包含的深度信息、畫面視野、時間和空間等，都能夠真實地展現在師生眼前，讓學生與不同學科的知識對話。對于教育本身而言，“聽到不如看到，看到不如經歷”，在經歷之后，大腦能夠吸收90%的知識量，遠遠超過只通過聽獲取10%的知識量[3]。VR技術能夠助力教育形態變化，師生親身經歷、與教育對話，而非傳統的聽和看。具體到中小學基礎教育，教育相關主體首先要直面傳統中小學課堂教學的模式化。中小學生具有思維活躍，但注意力容易分散的先天性缺陷，教師過分拘泥于課本知識，總想把學生思維禁錮在課本和課堂中，禁錮在課本塑造的平面化、單一化場景中，以學生“聽話”為目標，所謂的優秀也是相似的“模型”。中小學VR課堂正是要對傳統的模式化課堂教學進行革新，運用VR虛擬技術將中小學生活躍的思維優勢加以發揮和延伸，使學生沉浸在不同生活、文化場景中，發揮不同的優勢，創造不同的優秀典范，而非“模板”。在此基礎上，VR虛擬技術的高沉浸感和現場感能夠讓每一位學生通過VR技術與場景中的人物和教師對話，提出自身的疑問，以獲得針對性指導，與素質教育倡導的個性化教育一脈相承，能夠在不久的將來大放異彩，從根本上革新我國基礎教育課堂教學。

二、VR技術背景下我國中小學課堂教學面臨的困境

VR技術作為互聯網的新入口，改變了人們認知世界的方式，為我國中小學課堂教學提供了新手段，已然成為未來教育的新趨勢。但由于我國中小學課堂VR設備不足、軟件資源單薄、課堂管理策略落后和探究意識缺乏等，導致我國中小學課堂教學中VR技術應用處于“雷聲大、雨點小”的尷尬境地。

1.硬件條件不足，VR設備普及不夠

VR技術應用到中小學課堂教學應該先從硬件入手。我國中小學VR課堂教學硬件條件先天不足，中小學教育是整個教育體系中非常重要的教育“基地”，采購VR設備的力度卻不夠大。一方面，VR教育產品和技術極不成熟。具體而言，VR硬件技術當前能夠提供的沉浸式體驗十分有限，屏幕刷新率低、計算系統的運算能力不足、設備體積和重量不便攜帶、佩戴舒適度欠佳及安裝過程復雜等。VR教育設備適用于中小學課堂教學的場景有限，主要集中在紅色愛國教育、安全教育等課程中，當前大力提倡的K12教育體系卻只能在實驗課和科學普及課中運用，很大程度上限制了中小學采購VR教育設備的力度。另一方面，VR教育市場不夠活躍。不僅造成VR硬件設備生產成本高，還造成VR設備質量良莠不齊的現狀，大量低劣產品充斥市場，誤導了使用者，給使用者帶來負面體驗感。比如，許多家長一度認為VR設備會影響中小學生的視力。綜合各方面因素，VR硬件設備普及面臨巨大挑戰。

2.軟件資源不足，VR教學資源單薄

VR教育已形成一定的產業鏈，軟件資源及系統的開發是不可或缺的一個環節。我國中小學VR課堂教學軟件資源不足，很大程度受硬件不足的影響，體現在專門從事VR教育軟件資源開發的企業少之又少，基本以“微視酷”一家獨大，且VR教育軟件研發耗資巨大，相關理論基礎薄弱，可支撐的算法也不夠成熟。大多數VR教育軟件開發企業各自為戰，所研發的軟件內容分散，無法稱作真正意義上的教學工具，導致中小學VR課堂教學資源單薄。當前，大多數省份已將VR技術應用于中小學課堂教學，但在課堂上使用的軟件資源并非完全匹配當地教學大綱和課本資源，內容單薄化導致同質化，與個性化教學理念相悖，反映出我國中小學VR教育軟件與硬件銜接不足、軟件與海量課件資源脫節等深層次原因。VR軟件與教育教學的深度融合是亟需改革的教育大事件，也面臨嚴峻挑戰。

3.課堂管理和教學策略落后，VR資源被浪費

VR技術能夠優化課堂管理，促推教師升級教學策略，對中小學教師課堂管理能力和教學策略提出了更高要求。然而，我國中小學教師的課堂管理能力和教學策略依舊較為落后。具體而言，中小學教師雖意識到了課堂管理的重要性和價值，本著尊重學生的原則制定了科學的課堂管理規則，但其行為與理念相背離。在課堂管理實踐過程中，教師側重于“懲戒”學生，而非引導。比如，相當一部分中小學教師面對學生提出的問題毫無耐心，以思維定式和所謂的正確答案，迅速對學生的問題做出反應，判斷其問題屬于擾亂課堂秩序的行為，打擊了學生的積極性。在VR課堂教學中，部分學生由于沒有迅速掌握VR設備使用方法，而被教師批評“違反了課堂管理規則”。事實上，相當一部分中小學教師自身對VR設備的使用方法都似是而非，并沒有有效運用VR課堂管控系統管理學生終端，依舊停留在說教層面，并未意識到VR學習終端才是VR課堂教學的關鍵環節，更遑論教學策略創新。因此，中小學教師課堂管理和教學策略水平依舊停留在傳統教學階段，并未將VR資源“物盡其用”，造成了資源浪費。

4.學習興趣和探究意識缺乏，VR教學效率較低

我國中小學課堂教學中學生缺乏學習興趣和探究意識，已是基礎教育由來已久的問題，是VR教育不得不面對的挑戰。長期以來，我國基礎教育倡導“不能讓孩子輸在起跑線上”，已成為社會、學校和家庭教育的共識，共同給中小學生劃定了一個“圈”，很大程度上限制了其想象力和奇思妙想。中小學生正處于性格養成時期，個性極為鮮明，思維十分活躍，偶有突發奇想和較為與眾不同的舉動，社會即將其視為“異類”，家長和學校過分看重學習分數，養成攀比心理，給中小學生巨大的心理壓力和負擔的同時將其探究興趣扼殺在搖籃中，嚴重時導致中小學生心理問題頻發現象加重。事實上，社會教育、學校教育與家庭教育是一個整體，社會教育給了中小學生太多約束力，學校教育還停留在應試教育層面，家庭教育太過極端，強調孩子學習成績的同時又過度保護孩子，面對中小學VR教學課堂興起，相當一部分家長因懼怕VR設備影響孩子視力而大力反對，給VR教學造成嚴重的負面影響。凡此種種，皆與VR構想背道而馳，限制了VR課堂教學的根本驅動力，進而降低VR教學效率。

三、VR技術背景下我國中小學課堂教學改革策略

VR技術應用于我國中小學課堂教學的前景光明，不僅是技術上的變革，更是教學思維方式的轉變，而要達到教學改革的質變，需多主體從多方面共同努力。從改善硬件條件入手，豐富VR軟件資源，推動教學主體有意識和無意識地提升教學能力及培養學生探究興趣，最終全方位提高VR教學效率。

1.多方共同改善硬件條件，加大VR設備普及率

我國VR教育起步較晚，仍在發展初期。國家積極出臺相關政策，指明了VR教育的研發方向，給予相關企業和學校以政策支持，但這僅僅是宏觀策略。我國相關部門應采取更加微觀的措施，借鑒美國等發達國家VR教育發展經驗，設立專項研發資金并完善配套政策，解決企業開發VR產品的資金難題，從源頭上降低VR硬件開發成本，彌補市場競爭缺陷。國家相關部門牽頭，與國外專家和知名企業合作，成立專業VR教育設備研發小組，開創“適當引進”與“自主研發”并行道路。企業應積極響應國家教育政策和VR相關政策，培養專業人才團隊，專門從事VR硬件研發，從VR頭顯設備、拍攝設備、交互設備等模塊進行突破，當好VR教育鏈中的“排頭兵”。目前，我國中小學課堂教學引進的VR設備主要是移動端頭顯，對場地要求低，成本也最低，只需教師在上課前對學生進行簡單培訓，中小學生就能掌握操作要領，但相比一體機頭顯和外接頭戴式設備，其沉浸感體驗最差。因此，致力于VR教育的企業應以中小學需求為導向，透徹了解學校課程體系和VR運用指向，解決VR設備眩暈問題，以普及中小學VR課堂教學設備為目標，與學校教育接軌，促使更多中小學校建立“外接頭戴式+大屏”的VR智慧教室。在此基礎上，中小學教師應積極提升自身的VR教育設備操作能力和VR教育意識，使VR硬件技術真正運用于課堂，以點帶面，提高VR設備在中小學課堂教學中的普及率。