《VR—虛擬現(xiàn)實世界》課程案例

胡潔玲

一、課程定位與價值

STEAM是科學（Science）、技（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數(shù)學（Mathematics）五門學科的總稱，多學科的交叉融合。STEAM教育并不是科學、技術、工程、藝術和數(shù)學教育的疊加，而是要將五門學科內容結合形成一個有機整體，從而可以更好地培養(yǎng)學生的新精神與踐能力[1]。目前，國內比較多的是如何進行STEAM創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，包括從各個學科進行展開分析，國內外現(xiàn)狀開展課程的情況，如何打破課程之間的界限等方面展開。但是在初中階段，因為學校內基礎設備的限制，有時候不具備相應的全部器材，有些課程的開發(fā)具有局限性，很難進一步繼續(xù)探究。而課外社會實踐的延伸非常好的可以讓學生利用課內知識進行課外的延伸，更加注重了學生的主動實踐和個體發(fā)展。也更加體現(xiàn)了STEAM課程真正提高學生能力和核心素養(yǎng)這一最終目的。我將在這個課程中以學生感興趣的VR技術為例，嘗試利用課堂教學和課外社會實踐相互結合，以實現(xiàn)新的突破，可以更好的培養(yǎng)學生的能力和科學素養(yǎng)。而這種課程開展方式也可以借鑒應用于其他需要更多社會資源支持的課程開發(fā)。

二、課程綱要

本課程主要從“課堂內”和“課堂外”兩條維度展開STEAM課程，以達到課堂內外相結合，更多的利用社會資源，把教育的目的和對學生的素養(yǎng)培養(yǎng)最大化。本次課程以VR技術為例，對STEAM課程在初中可以更有效更可行性的展開做出新的嘗試。

（一）學情分析

“中小學整合性STEM教學設計原則”中提到的整合性STEM教學的主要目標必須包含數(shù)學和（或）科學內容，并關注各學科間的聯(lián)系[2]。八年級的學生已經在七上的時候學習了凸透鏡的成像原理，在八上也學習了視覺的產生過程，但是對于利用已學的知識來解釋未知事物的能力卻比較弱，還不能把課堂內的知識轉化為一種服務于生活的能力。青少年對于VR技術這樣的新事物具有充分的好奇心，容易調動起學習的積極性和探索意識，也可以以這節(jié)課為契機，激發(fā)學生對新的科技事物的觀察和思考。對于初步接觸STEAM課程的學生而言，可以在老師的帶領下把科學和技術結合起來，可以應用多種學科的只是共同來探究嘗試科技前沿技術。假期間，學生利用暑期社會實踐小組去嘉興市科技館實地感受VR眼鏡和技術的實際運用，感受了海底世界，消防滅火等操作，彌補了課堂上器材上的局限性。

（二）課程目標

（三）課程內容與實施

1.課堂內的課程化實施

（1）找重點：本課時的重點是VR眼鏡成像的原理解釋，利用自己做的眼鏡進行實際體驗。在解釋VR眼鏡成像過程中，需要學生抽絲剝繭的把眼鏡中成的像和屏幕的像進行比較，利用七上學過的光學知識，八上學習的視覺的產生原理和最新的技術結合起來進行解釋。多學科的共同結合，解決實際生活中的問題是這節(jié)課的重點。

（2）探難點：本課時的難點是VR技術是應用思考，產生虛擬現(xiàn)實的沉浸感的原因解釋。很多學生聽過VR技術但是沒有嘗試過，所以對其應用思考的也不多。技術服務生活，只有讓學生開闊眼界，認識到科學與技術帶給人們的便利和美好才能更加激發(fā)起他們學習的熱情。一般學生結合以前學過的知識可以解釋產生3D效果的原因，卻無法解釋為什么頭部位移的變化畫面角度也會變化。課堂上我們利用實際VR眼鏡的使用和地球儀的類比來幫助學生解釋這一原因。

（3）尋措施：利用傳屏軟件即時讓全班同學看到眼鏡中播放器所看到的左右眼分開的圖片，以及學生在實際體驗過程中頭部轉動時的畫面，也能幫助學生理解為什么看起來有沉浸感。一般學生結合以前學過的知識可以解釋產生3D效果的原因，卻無法解釋為什么頭部位移的變化畫面角度也會變化。課堂上我們利用實際VR眼鏡的使用和地球儀的類比來幫助學生解釋這一原因。

（4）謀設計：以《VR—虛擬現(xiàn)實世界》為例的課堂設計

1）課堂引入：體驗的學生上臺帶上VR眼鏡，并且在同學們的指揮下轉動頭部。臺下的學生觀察電子白板上的即時畫面變化，并且與體驗學生描述的比較發(fā)現(xiàn)圖像可以根據頭部的轉動呈現(xiàn)各個方向的畫面，而且顯示屏畫面分左右眼。

利用“希沃授課技術”把顯示器的畫面實時投放到互交式電子白板上，學生們都很激動。讓學生把白板上的畫面和體驗學生描述的畫面相比較，發(fā)現(xiàn)區(qū)別，有利于后續(xù)原理的探究。

2）探索新知：簡單的介紹什么是VR技術，和為什么會讓體驗者感覺進入虛擬世界。先讓學生談談VR技術可以有哪些應用，再從電影、游戲、零售業(yè)、醫(yī)療等方面介紹，同時讓學生想象該技術應用在相關領域以后會有什么樣的效果。利用電子白板展示VR技術在現(xiàn)代生活中的應用，用最新的實際應用圖片給與學生對最新科技的渴望，激發(fā)他們對技術和科學的興趣。

3）探究原理：學生利用實際的VR眼鏡實物思考、討論、回答VR眼鏡看視頻為什么沒有邊界？為什么需要凸透鏡？為什么看到的是立體圖像？為什么頭轉動過程中都有圖像？抽絲剝繭，一步步解決關鍵原理。從視場角、VR眼鏡的結構、圖像呈現(xiàn)三維立體的原因、頭部轉動過程中畫面改變的原因四個方面介紹VR眼鏡的原理。把技術和科學中的凸透鏡成像規(guī)律，視覺的產生結合在一起，體現(xiàn)出STEAM課程的特點。

4）動手制作：每個學生利用材料包組裝VR眼鏡，在動手過程中再一次清楚了VR眼鏡的內部構造。實際的動手操作，把技術和科學聯(lián)系在一起，體現(xiàn)了STEAM課程多學科相互協(xié)同合作的目標。

（5）親身體驗：利用自己動手做的VR眼鏡觀看，使這一技術的體驗從新聞的觀看到班里個別學生的體驗，到每位學生的體驗，使學生們真真能感受現(xiàn)代科技帶給人的好處，也明白了科學知識在技術中的應用，學以致用的重要性。

2.課外的活動化實施

（1）找優(yōu)勢：與傳統(tǒng)的學校教育相比，課外校外社會實踐具有不可比擬的獨特優(yōu)勢：一是實踐資源優(yōu)勢，二是技術資源優(yōu)勢，三是社會資源優(yōu)勢，四是對社會情境的選擇、平衡和凈化。

（2）用資源：通過利用當?shù)負碛械莫毺氐纳鐣A設施優(yōu)勢，充分挖掘當?shù)氐淖匀毁Y源、社會資源、歷史資源、文化資源。

（3）尋平臺：嘉興市有嘉興市圖書館，嘉興市科技館，同濟大學嘉興分校，嘉興學院等一系列公共設施資源可以讓學生們進行挖掘利用，其中嘉興科技館內也有VR眼鏡和相應的使用設施。

（4）謀活動：假期間，學生利用暑期社會實踐小組去嘉興市科技館，聽取了科技館工作人員的講解，實地感受國內較先進的VR眼鏡和技術的實際運用，感受了海底世界，消防滅火等操作，彌補了課堂上器材上的局限性，并且把課堂內學到的知識原理得到更深的理解運用。

學生小組分工完成實踐報告和演示文稿，并且回校后在班級進行成果展示和分享。

3.對本次實踐研究的分析和總結對《VR—虛擬現(xiàn)實的世界》這節(jié)課在課堂內外的結合效果分析利弊，總結經驗，并且對其他STEAM課程在學校內開設提出可行性的建議。

（四）課程評價

1.課堂學生制作的VR眼鏡的質量；

2.學生小組合作書寫的社會實踐報告和課堂展示情況。

參考文獻：

[1]余泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究2015，（4）：13～22.

[2]楊亞平，陳晨.美國中小學整合性STEM教學實踐的研究[J].外國中小學教育，2016，（5）58～64.