ARVR技術在小學科學教學中的實踐運用策略

王浩

課題項目：本文系中央電教館立項課題（課題編號6493，立項號174330001）“虛擬現實技術在小學科學課堂教學的應用策略研究”研究論文。

一、AR＼VR技術定義

增強現實（AR）是一種實時地計算機攝像機攝影的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術，這種技術的最終目的是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。

虛擬現實技術（VR）是一種有效地模擬人在自然環境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術;它采用計算機技術生成一個逼真的虛擬環境，使置身于該環境中的人能通過各種傳感交互設備與這一虛擬環境進行相互操作，達到彼此交換更替、融為一體的程度。

論文中運用于科學教學中的VR技術為頭盔式顯示器、立體耳機，以及頭盔中的相關教學資源。

二、AR＼VR技術運用科學教學策略

（一）改被動學習為主動學習

細胞在血液中的流動、浩瀚宇宙中一顆顆瑰麗神秘的行星到底是什么樣子的……諸如此類科普知識用傳統方式很難表現，但是使用3D虛擬現實技術，學習者可以直觀的、毫無限制的身臨其境去體驗種種身臨其境的樂趣。通過交互式的AR技術手段學生主動參與探究環節中去，例如：現行教科版科學四年級上冊《呼吸與健康生活》一課中，學生要了解呼吸系統中器官的結構，從結構中同時了解呼吸系統的功能，通過整體呼吸系統的介紹，3D模型—呼吸系統（包含肺部器官、肺泡、器官等模型）的直觀展示，學生對于呼吸系統有更細致的了解，在進行3D視頻資源—呼吸與健康生活來回顧氣體在呼吸系統中的運行路徑，呼吸系統的重要性以及如何保護呼吸系統等，科學課堂中的直觀表露無疑。

（二）激發學生的思維與創造力

3D超感創客教室中豐富的教學資源能夠解決小學科學教學中面臨的學科關鍵問題較多，比如：地球與宇宙領域中，太空給我們呈現的是一個神秘而陌生的世界，如何感受身體在太空中的感覺是很多人夢寐以求的事情。通過3D制作資源方式，體現虛擬現實制作的虛擬空間，我們可以進入這個虛擬的空間去感受宇宙的奧妙，也可以觀察太陽系中各個行星的面貌和運動情況。再比如生命領域中人體真實的結構無法展現在學生眼前，呼吸的氣體經過了人體的那些器官不能直觀地看到，血液在心臟血管中的流動等場景，通過虛擬資源，學生能親眼看到這些人體的結構，給教學模式帶來了新一輪的沖擊，同時對一線教學老師來說是一次全新的挑戰。

宇宙和生命單元領域抽象的概念難以被學生理解和接受，而3D的資源和AR增強現實和VR虛擬現實資源與科學探究的融合運用于教學中，學生的抽象邏輯思維得到了充分地鍛煉和發展，在學習的過程，多元的探究因素能讓學生更深層次的理解，在這一基礎上，引發學生對宇宙空間的探索，創造性地使用虛擬編程技術、定格動畫等技術手段創造宇宙空間模型以及深入介紹作品等。

（三）開展個性化的學習模式

創新型教學模式的產生都是源于課堂教學發展的內驅力，也有利于信息時代促進學生的自然成長和思維發展。從學生的角度出發，未來在“互聯網+教育”時代，課堂教學方式一定會多種多樣，且在教育大數據背景下，學習將會越來越智能化，不斷地培養出具有適應21世紀能力的人才。我校3D超感創客教室運用于教學的模式正在不斷探索，未來更將拓寬3D資源的廣泛運用，以科學學科為圓心輻射到其他各個學科，形成新型教育模式共同體，在創新型教學模式和資源開發的基礎上，實現學生的個性化學習，滿足學生的求知欲。

3D/AR教學資源的運用于教育是教育事業發展的一次飛躍。它營造了"自主學習"的環境，由傳統的"以教促學"的學習方式取代為學習者通過自身與信息環境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。

三、AR＼VR技術運用科學教學案例分析

現行教科版五年級上冊內容《地球內部運動引起的地形變化》，教學環節：3D視頻能更直觀的讓學生觀看到地球內部的運動，提升學生研究的興趣，具體運用案例如下：

（作者單位：德潤園小學）