基于VR技術(shù)的小學(xué)科學(xué)科技資源教學(xué)淺議

葉 天

（蘇州工業(yè)園區(qū)第二實(shí)驗(yàn)小學(xué) 江蘇蘇州 215000）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR），是能夠構(gòu)建并感受虛擬世界的網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，采取對人的視覺、聽覺與觸覺進(jìn)行模擬的方式，營造可以讓人沉浸其中的虛擬世界，借助手勢、語言、感官等實(shí)時(shí)與計(jì)算機(jī)交流互動(dòng)，所構(gòu)建的虛擬空間以人為主，屬于融合多元信息、交互式三維動(dòng)態(tài)視景及實(shí)體行為的仿真系統(tǒng)。教育領(lǐng)域通過對VR技術(shù)的應(yīng)用，可以創(chuàng)造出虛擬的學(xué)習(xí)伙伴，為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)超越時(shí)空、對話、樂趣和安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。

一、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)用中相關(guān)理論

（一）行為主義學(xué)習(xí)理論

學(xué)習(xí)的過程實(shí)質(zhì)上是刺激和反應(yīng)的結(jié)合，在此過程中掌握知識。VR技術(shù)作為重要科技資源，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者建立真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境，通過所模擬的場景，讓學(xué)生持續(xù)獲得環(huán)境刺激，并在此過程中進(jìn)行角色代入，在經(jīng)歷多次嘗試和失敗后，引導(dǎo)學(xué)生從感性認(rèn)知轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇哉J(rèn)知[1]。VR技術(shù)可有效突破空間及時(shí)間限制，在保證學(xué)生安全的同時(shí)，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)需求。

（二）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

該理論認(rèn)為情境在知識構(gòu)建方面意義重大，其所構(gòu)建的教學(xué)模式將學(xué)生作為中心，注重由學(xué)習(xí)者主動(dòng)構(gòu)建相關(guān)建構(gòu)，借助適當(dāng)?shù)那榫常寣W(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到充分調(diào)動(dòng)。VR技術(shù)是以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供技術(shù)支持和模擬場景，有利于學(xué)習(xí)系統(tǒng)的良性發(fā)展自主學(xué)習(xí)。讓學(xué)生能夠通過可被自己控制的情境，對虛擬世界探索和理解，從中獲得感性或理性認(rèn)知，讓自身的創(chuàng)新及研究性思維得到調(diào)動(dòng)。

（三）認(rèn)知發(fā)展階段理論

小學(xué)生所處年齡階段的認(rèn)知，屬于具體運(yùn)思階段，其可以按照自己已有的經(jīng)驗(yàn)思維，借助具體的操作，嘗試解決各類問題，但自身的身心發(fā)展尚不成熟，無法理解并以語言形式描述生活中無法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。所以，借助VR技術(shù)所建立的實(shí)驗(yàn)場景，可以讓學(xué)生從虛擬的環(huán)境中獲得親身的體驗(yàn)，對各類抽象的知識點(diǎn)及現(xiàn)象理解的更為深入，借助虛擬的操作實(shí)踐，提升學(xué)生的參與度。

二、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

（一）結(jié)合虛實(shí)，從已知向未知發(fā)展

身臨其境是VR技術(shù)的特點(diǎn)，更是其核心價(jià)值體現(xiàn)。但課堂教學(xué)不應(yīng)當(dāng)局限于視覺認(rèn)識，而是需積極引導(dǎo)學(xué)生思考和質(zhì)疑，以更好的實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。以“看星座”為例，教師在就北斗七星進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可充分應(yīng)用VR技術(shù)構(gòu)建“北斗七星模型”。讓學(xué)生可以在所構(gòu)建的虛擬場景中，從諸如“外星人”等其他視角觀測北斗七星，并發(fā)現(xiàn)所看到的北斗七星不再是所知道的勺子狀了。除加強(qiáng)對“虛——VR技術(shù)”的應(yīng)用外，教師在此方面的教學(xué)，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)應(yīng)用“實(shí)”相關(guān)措施。例如，應(yīng)用油泥與牙簽等材料，以從地球觀測的視角，建立北斗七星模型。在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生應(yīng)用VR技術(shù)形成基本認(rèn)知，然后借助相關(guān)材料進(jìn)行實(shí)物搭建，采取虛實(shí)結(jié)合的方式，讓VR技術(shù)與課堂生態(tài)深度融合，幫助其明確北斗七星的實(shí)際排布是錯(cuò)落不一的，引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的宇宙觀。

（二）所見即所得，讓虛無的東西具象化

VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，主要被用于處理難以在課堂上呈現(xiàn)的事件或物體。VR技術(shù)在講解宇宙、生物內(nèi)部、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面較具優(yōu)勢[2]。例如在講解“登月之旅”時(shí)，環(huán)形山屬于本堂課的教學(xué)重點(diǎn)，重點(diǎn)講解其外形及形成的原因。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師就環(huán)形山的講解，使用的是“上帝視角”的圖片，學(xué)生從中所獲得的信息較為單一，難以將真實(shí)的情境體現(xiàn)出來。而借助VR技術(shù)及相關(guān)的科技資源，可以滿足學(xué)生從側(cè)面、斜上方等角度觀察環(huán)形山的需求，以多角度的觀測，豐富學(xué)生對環(huán)形山的理解。通過VR技術(shù)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)環(huán)形山并非如“上帝視角”中底部平坦或凹陷，其中間普遍存在凸起，然后學(xué)生按照自己的經(jīng)驗(yàn)，通過小組合作的方式嘗試解讀此現(xiàn)象的成因。最后，再嘗試開展模擬實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證自己的猜想，科學(xué)分析事實(shí)。此過程實(shí)質(zhì)上是矯正學(xué)生概念理解，必須要學(xué)生自身認(rèn)識到存在的錯(cuò)誤，才能夠主動(dòng)改變原有理解。VR技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的科技資源，將書本中平面的知識進(jìn)行立體化處理，讓學(xué)生能夠直接從視覺上感受研究對象，促進(jìn)其形成直接經(jīng)驗(yàn)，如此不僅可以有效彌補(bǔ)課堂教學(xué)在時(shí)空方面的限制，還能夠有效豐富教學(xué)資源。

（三）物我皆忘，由局外人轉(zhuǎn)為當(dāng)事人

VR技術(shù)所營造的情景是浸入式的，在此過程中，學(xué)生不屬于局外人，而是VR技術(shù)所構(gòu)建虛擬世界的組成部分，所以，憑借VR技術(shù)的互動(dòng)效果，可以讓學(xué)生的動(dòng)作出現(xiàn)及時(shí)的反饋。例如，在學(xué)習(xí)“太陽能大家庭”時(shí)，可以應(yīng)用VR技術(shù)從太陽系外視角，任意觀看太陽系內(nèi)任意一顆行星，甚至可以“走”到行星的附近觀察。更加直觀感受行星和太陽的遠(yuǎn)近，觀察行星的顏色、自傳、公轉(zhuǎn)與尺寸等。此外，還可以應(yīng)用VR技術(shù)，在調(diào)整行星位置的同時(shí)，虛擬出互相之間的萬有引力變化，并展示出由此而導(dǎo)致的太陽系內(nèi)行星在排列、距離方面的變化。讓學(xué)生對于太陽系的認(rèn)知不再局限于了解八大行星的排序與對應(yīng)的成分，而是可以理解萬有引力對于維持和影響太陽系的作用。

學(xué)生由局外人變?yōu)楫?dāng)事人，其學(xué)習(xí)過程更為趣味性和真實(shí)，會(huì)逐漸選擇從自己的角度提出問題，并通過VR技術(shù)中的互動(dòng)反饋，確定或推翻自己的假設(shè)。

三、結(jié)束語

VR技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)的深度融合已經(jīng)成為大勢所趨。在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)，能夠有效推動(dòng)小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展，從環(huán)境及技術(shù)兩角度促進(jìn)科學(xué)教育的發(fā)展進(jìn)步，不僅提升課堂教學(xué)的科學(xué)性，還能夠顯著提升教學(xué)的質(zhì)量及效率，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維及創(chuàng)新能力發(fā)展，提升課堂教學(xué)價(jià)值。