VR技術在高中信息技術教學中的應用

一、引言

在信息時代，提升學生的信息技術應用能力及信息素養是評估學生綜合素質的重要指標。VR（虛擬現實）技術的發展為高中信息技術教學帶來了新的機遇，有助于提升教學成效。高中信息技術教師需要在實際教學活動中充分利用VR技術，對教學方法和手段進行改進和創新，以有效地提升學生的信息技術水平。

二、高中信息技術教學的現狀

目前，我國高中信息技術教學在課程設置、教學方法和資源配備等方面取得了一定的進展，但仍然存在一些問題和挑戰。盡管信息技術教育對于學生的終身成長至關重要，但在應試教育的大環境下，尤其是高中生正承受著沉重的高考壓力，師生們不得不將主要的精力和時間傾注于那些必須參加考試的科目上。因此，信息技術課程往往未能獲得足夠的重視。學校在信息技術方面的課程設置時間少，學生的學習熱情不高，這影響了信息技術教師的教學熱情。在備課過程中，部分教師可能僅將教學視為一項例行任務，而未能充分考慮學生的實際需求和興趣，這致使他們在設計教學內容時缺少了必要的細致思考與精心規劃。這種做法導致信息技術教學缺乏針對性和趣味性，進而可能削弱學生對信息技術學習的興趣。此外，在高中信息技術教學中，教師所采用的教學方法較為單一，教學觀念相對陳舊。少部分教師傾向于采用傳統的填鴨式教學方法。在這種教學模式下，教師往往只是直接向學生灌輸信息技術知識和操作步驟，卻忽視了學生的主體地位，致使學生只能被動地接受知識。信息技術學科本身就具有很強的操作性和實踐性，為了充分發揮其教育價值，教師需要為學生提供充足的實踐機會。然而，目前教師在課堂上提供給學生實踐操作的機會相對有限，這可能會嚴重影響教學目標的實現。

三、VR技術在教學中的優勢

（一）重現歷史信息場景，提供沉浸式學習體驗

高中信息技術課程通常涉及計算機技術、通信技術、傳感技術和微電子技術等領域的知識。這些技術是現代社會發展和創新的重要基礎。在傳統教學模式下，教師通常通過教科書、講解、多媒體演示等方式傳授這些知識。然而，隨著VR技術的發展，這種教學方式有望得到極大的改進和增強。

VR技術可以為學習者提供一個沉浸式的學習環境。在此環境中，學生不僅能夠看到信息的展示，還能通過VR設備親身體驗和操作。這種交互性不僅能夠提高學生的學習興趣，而且能夠幫助學生更好地理解和記憶復雜的概念。讓我們以IBM的 S y s t e m/ 3 6 0 系列計算機為例，這是20世紀60年代的一項里程碑式技術。System/360系列計算機采用了集成電路技術，相比之前的電子管計算機，其體積更小、功耗更低、速度更快，且可靠性更高。這些機器的處理能力是以往的計算機難以比擬的，它們的出現徹底改變了商業、政府和學術領域的數據處理方式。IBMSystem/360系列計算機中較小的型號占地也達到了幾十平方米，而大型機甚至可以占據整個房間。以System/360Model91為例，它的處理器高度集成，擁有數以千計的晶體管，每秒能夠執行數十萬次的計算。這種機器的造價在當時是極其昂貴的，只有大型企業或政府機構才能負擔得起。如果利用VR技術重建IBMSystem/360的運行環境，學生就能夠仿佛穿越時空，親身參與到那個時代的計算機科技之中。在VR環境中，用戶可以互動地探索機器的內部結構，了解其工作原理，感受那些龐大電路板和復雜組件所帶來的震撼。通過這種方式，學生不僅能學習到計算機技術的歷史，還能深入理解微電子技術如何推動了計算機小型化、效率提升和性能增強的歷史進程。

在當前高中階段的信息技術教學中，教師可以運用VR技術來豐富課堂教學。通過VR技術的融入，學生有機會在虛擬環境中親身體驗信息技術的過程，這種方式不僅能夠激發學生的學習熱情，還能顯著提高教學的效果和質量。利用VR技術，學生可以在一個安全且受控的環境里進行互動式學習，這有助于他們深化對信息技術原理的認識，并增強實際應用能力。

（二）創設微觀情境，讓學生親自動手實踐

高中信息技術（必修一）中“遞歸算法”的一個經典案例是“斐波那契數列”。斐波那契數列是一個非常著名的數學序列，它的特點是每一個數都是前兩個數的和。序列從第三項開始，前兩項分別為0和1，即：0，1，1，2，3，5，8，13，21，34，·斐波那契數列在計算機科學和數學中有著廣泛的應用，而且它的遞歸定義非常直觀：F（ n） = F（ n-1 ） + F（ n-2 ） ，其中 F（ 0 ） = 0 和 F（ 1 ） = 1 。在高中信息技術課堂上，教師可以利用遞歸算法來演示斐波那契數列的生成過程。傳統教學方式可能涉及編寫一個簡單的程序，讓學生觀察序列的遞歸生成過程。例如，教師可以編寫一個Python程序，打印出前幾個斐波那契數：

python

復制

def fibonacci（n）： if nlt; = 1 return n else： return fibonacci（n-1） + fibonacci（n-2）

for i in range（10）： print（fibonacci（i），end=\"\"）

而利用VR技術，可以將這個遞歸過程以更加直觀的方式呈現給學生。學生可以通過VR頭盔進入一個虛擬的數學世界，親眼看到每一個斐波那契數是如何從前兩個數中“生長”出來的。他們可以使用虛擬的手柄來“選擇”兩個數，并觀察第三個數是如何計算出來的。這種交互式的體驗可以幫助學生更好地理解遞歸算法的概念，以及它是如何應用于實際問題解決的。通過這種方式，學生不僅能夠感受到遞歸算法的實際應用，還能激發學生的學習熱情，他們能夠更加深入地探索遞歸算法的本質以及計算機程序如何執行這些復雜的運算。借助VR技術構建的高中信息技術教學場景，使學生能夠通過親身實踐來加強學習體驗。這樣的實踐操作不僅增強了學生的學習興趣，而且相較于僅僅依賴聽講和觀看的方式，通過親身實踐得到的結果更加深刻和難忘，從而使得學生能夠更加牢固地掌握知識。

（三）構建三維立體場景，增強教學的直觀性和互動性

在高中信息技術（必修一）中，“人工智能及其應用——智能家居”這一節可以通過VR技術來增強學生的學習體驗。智能家居（SmartHome）是通過將現代信息技術，如物聯網（IOT）、云計算、人工智能（AI）、移動通信等技術與傳統家居設備相結合，實現家庭環境的自動化、智能化管理和控制。它讓家庭中的各種設備能夠相互連接，并通過集中的控制系統或智能手機等移動設備進行遠程操控，提高生活便利性、舒適性和安全性。學生可以通過VR技術來模擬和體驗智能家居系統的工作原理和實際應用。例如，通過VR頭盔，學生可以進入一個虛擬的家庭環境，親身體驗智能燈泡、智能插座、智能恒溫器等設備的工作過程，了解如何通過編程或語音控制來調節這些設備。此外，學生還可以通過VR技術來設計自己的智能家居系統。在虛擬環境中，學生可以自由地選擇和放置各種智能設備，設置它們的功能和相互之間的連接方式，從而培養他們的創新思維和解決問題的能力。通過VR技術，學生可以更加直觀地理解智能家居系統的組成和工作原理，提高他們的學習興趣和積極性。同時，這種技術也可以幫助學生培養實踐操作能力和團隊協作能力，為將來的學習和工作打下堅實的基礎。對于具有一定危險性的操作或實驗，VR技術提供了一個安全的學習和訓練環境。通過VR技術，學生可以在沒有實際風險的情況下模擬這些操作，從而加深對復雜概念的理解和記憶，如危險化學實驗、飛行模擬器、災難應對訓練、交通安全教育等。

在“信息系統與外部世界的連接方式—物聯網”這一節中，可以通過VR技術讓學生更加深入地了解物聯網的原理和應用。例如，通過虛擬現實應用程序，學生可以模擬構建一個物聯網系統，包括安裝傳感器、配置網絡和分析數據等。他們可以在虛擬環境中親身體驗如何將日常物品連接到物聯網，并觀察這些物品如何相互通信和交換數據。此外，VR技術還可以用來展示物聯網在現實世界中的應用案例。學生可以通過虛擬現實頭盔進入一個智能家居環境，觀察和操作智能燈泡、智能恒溫器、智能冰箱等設備，了解它們如何通過物聯網技術相互連接和協作。或者，學生可以進人一個工業環境，觀看物聯網如何在生產線上的設備監控和維護中發揮作用。通過VR技術，學生不僅可以學習物聯網的理論知識，還可以獲得實際操作的經驗，這有助于他們更好地理解物聯網的概念和應用，并培養他們在未來的職業生涯中應用物聯網技術的能力。

四、VR技術在計算機教學方面的應用

在計算機教育領域，VR技術被廣泛應用于教學實踐中。因為計算機課程操作性強，單依靠理論講解難以讓學生深刻理解知識點，VR技術的應用使得理論概念得以具體化和直觀化。通過這種技術，抽象的思想和概念可以轉化為可感受和互動的體驗，從而加深理解和記憶。例如，在闡釋計算機處理信息的過程中，傳統的二維圖表和文字描述難以讓學生建立起直觀的信息流概念。盡管通過實際操作計算機程序可以增進理解，但這種方式通常受限于硬件資源和編程技能，且難以實現對復雜信息處理過程的深入剖析。為了突破這些限制，采用VR技術進行教學成了一種創新的教學策略。利用VR技術，可以將信息流動的各個階段以三維動畫、交互式模擬和虛擬實驗室等形式展現，創造出一個沉浸式的學習環境，讓學生能夠在虛擬環境中全程跟蹤信息處理的每一步，體驗不同算法和數據結構對處理效率的影響。通過這種方式，學生不僅能夠從多個維度理解信息處理原理，還能夠通過模擬實踐提升問題解決能力和創新思維。在“數字圖像處理”課程中，像素分辨率、圖像采樣和量化等概念是理解圖像質量的關鍵。這些概念本身較為抽象，且難以直觀展示。利用VR技術，教師可以通過3DsMax或其他VR軟件創建互動的視覺教學課件，將像素分辨率的概念以三維圖形和實時渲染的方式展現給學生，讓他們能夠直接觀察到不同分辨率下的圖像細節差異。通過這種沉浸式教學方式，學生可以更深刻地理解分辨率對圖像清晰度和質量的影響。同樣，在講解圖像處理算法時，算法的效果往往難以通過傳統的演示方式讓學生信服。VR技術的應用可以讓學生在虛擬環境中實時調整參數，觀察不同算法處理后的圖像效果，從而更有效地掌握圖像處理的核心思想和技巧。

五、結束語

總而言之，隨著信息技術的日新月異，VR技術為高中信息技術教學領域注人了新的活力，為提高教學質量與效果開辟了新路徑。隨著VR技術的日益成熟，以及教師們對VR技術認知的加深和使用技能的日益嫻熟，VR技術在教學領域的應用將會越來越廣泛。讓我們攜手共同迎接VR技術帶來的教育新篇章！

作者單位：蔣剛杰甘肅省天水市第九中學

參考文獻

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