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“虚拟现实技术”进课堂:学习方式“进化”新路径

时间:2016-11-11  来源:   作者:付树华   点击:

“虚拟现实技术”进课堂:学习方式“进化”新路径

付树华 / 北京汇文中学

 

在“互联网+”教育背景下,北京汇文中学通过创建“虚拟现实探究实验室”,尝试将“虚拟现实技术”应用于教学实践,促进教与学方式的深度变革。

1.引入虚拟现实技术:向新型学习方式“进化”

一般认为,虚拟现实技术(V i r t u a l  Re a l i t y  Technology,以下简称VR技术)是利用计算机生成一种模拟环境(如飞机驾驶舱、操作现场等),通过多种传感设备作用于用户的视觉、听觉、触觉,使用户完全沉浸到该环境中,与其直接进行自然交互的技术。近年来,VR技术的应用已经从军事、航空等专业领域,逐渐向教育、娱乐等更加“主流、平民化”的领域拓展。在美国和欧洲等发达国家和地区,已经有不少学校尝试将VR技术引入学校的教学环节之中。

VR技术引入课堂,不是简单地给学校做教学硬件的升级,其目的在于通过创设一种新的教学环境,带来学习方式的深度变革。教师都希望营造一个“身临其境”的教学场景,让学生能够通过各种方式,积极主动地参与到学习知识和掌握技能的教学环节当中,VR技术在满足教师此类需求上有明显优势。它通过虚拟、仿真、可视等方式,将学习者在教学环节中遇到的复杂抽象的现象和问题可视化、形象化、具体化,为学生创造了一个可以自主学习的环境,在很大程度上提高了学生的自主探究能力。VR技术的引入,可以帮助学校由传统的“以教促学”的教学方式,向学习者与电子设备交互获取知识、技能的新型学习方式“进化”。

2.建设“虚拟现实探究实验室”:营造不一样的学习空间

20163月,汇文中学与一家目前在教育领域VR技术应用开发较成熟的公司合作,建设了“虚拟现实探究实验室”,为学生及教师提供了一种全新的学习及授课方式。实验室配备一台教师教学用设备和12台学生学习用VR设备。三至四名学生为一个小组,相互配合共用一台VR设备。其资源库中包含物理、化学、生物、数学、美术等众多学科的几百个课件和上千个3D模型。这些课件都是教师们从学生视角出发亲自设计的,囊括了学生所需的知识点。教师还可以根据教学内容修改已有课件和创建新的课件,这在很大程度上保证了教学内容的持续性和扩展性。

当前,VR技术在国内中小学课堂教学上的应用,还处在初始探索阶段。相关机构和学校教育者自身是否能开发出适合中小学生的VR数字化课程、课程是否符合学生的认知规律、课程是否能够带给学生真正的获得感等,这些都是我们需要进一步思考和探索的问题。

3.走进VR课堂:提供立体沉浸式的学习体验

随着VR数字化课程的不断推进,学生们在VR课堂上展现出的积极、自主的学习状态逐渐打消了教师的疑虑。

其一,“身临其境”激发学习兴趣。VR技术进课堂,最强大的一个功能即帮助学生完成“难实现实验”和“高耗材实验”。在地理、物理、化学、生物等课程内容的学习中,虚拟现实探究实验室具有传统实验室难以比拟的优势。例如:VR技术可以为学生们呈现一颗“真实跳动的心脏”,学生们在对“心脏”进行拉近或推远观察的同时还能通过控制笔转动心脏,剖开心脏内部;甚至是通过3D眼镜,以“血液”的视角,体验从血管穿越到心脏内部的过程。VR技术还可以把化合物的分子结构放大N倍;真实演示“力的相互作用”;模拟“地心环境”,将地球深处的构造形象地展示出来。VR技术提供给学生不同领域、不同科目的虚拟体验,激发了学生学习科学知识的兴趣,加速和巩固了其学习知识的过程。

其二,“放手去做”提升自主探究意识。VR技术可以帮助学生避免在真实实验操作过程中,有可能面临的各种危险,使学生能够放心大胆地去尝试。比如:电学课件库中的“富兰克林实验室”,为学生提供了创建电路、排错检修的实验环境。学生可以不用顾及人的安全电压以及用电器和电表在电流、电压的极限值等限制条件,自己动手尝试连接基本电流回路和解决故障电路。在实验过程中,烧掉的用电器还可以随时更换。这种立体沉浸式的课程体验,充分调动起学生的学习积极性,进一步提升了学生的主动探究意识。让学生如同身临其境一般,不受约束地通过自主合作探究的方式去获取新知,是VR技术给学生学习方式带来的最大改变。在VR技术的帮助下,学生得以建立更加综合、缜密的思维方式,并将其应用于分析和评估问题中。

参考文献:

[1] 张占龙,罗辞勇,何为. 虚拟现实技术概述[J]. 计算机仿真,2005,(3.

[2] 李敏,韩丰. 虚拟现实技术综述[J]. 软件导刊,2010,(6.

[3] 张永林,陈洁. 信息技术条件下的学习方式变革[J]. 职业教育研究,2012,(12.