虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課程中的應(yīng)用策略

[摘 要] 作為一種高效的信息技術(shù)教學(xué)手段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，主要是為學(xué)生創(chuàng)建仿真情境，引導(dǎo)學(xué)生通過自己的觀察和實踐，獲得對科學(xué)的一個直觀認(rèn)識。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識提供一個類真實的情境，更好地引領(lǐng)學(xué)生走入科學(xué)探究的殿堂，讓學(xué)生在感知虛擬現(xiàn)實中產(chǎn)生具身之感和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的建構(gòu)能力。

[關(guān)鍵詞] 小學(xué)科學(xué);虛擬現(xiàn)實技術(shù);課程實施

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與普及，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，基于信息技術(shù)的現(xiàn)代教學(xué)手段運用，也緊跟時代步伐，表現(xiàn)出生機勃勃的樣態(tài)。在這樣的背景下，作為一種高效的信息技術(shù)教學(xué)手段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)（以下簡稱VR技術(shù)）在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛。這種運用無論是對教師的教學(xué)，還是對學(xué)生的學(xué)習(xí)來說都是一種重要的助力。這種助力既體現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)上，又體現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)過程的優(yōu)化上，畢竟通過VR技術(shù)來模擬科學(xué)過程，具有成本低、效果好的優(yōu)勢，能夠促進學(xué)生更高效地接受科學(xué)結(jié)論。與此同時，教師也應(yīng)該意識到，在運用VR技術(shù)的時候要注意不能“技術(shù)至上”，更不能讓學(xué)生有“感”無“知”。VR技術(shù)是教學(xué)的輔助手段，在具體運用的過程中不能占據(jù)主導(dǎo)地位，而應(yīng)該與具體的科學(xué)知識有效融合，從而達到教育價值的最大化。若將VR技術(shù)引入小學(xué)科學(xué)有關(guān)“宇宙”的教學(xué)中，可以讓學(xué)生從已知走向未知，從想象回歸觀測，從局外人變?yōu)楫?dāng)事人，并在提升課堂學(xué)習(xí)效果方面發(fā)揮重要的作用。[1]

一、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課程中的應(yīng)用解析

首先要說明的是，在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中引入VR技術(shù)，并不僅僅是要為學(xué)生提供一個虛擬的科學(xué)探究過程。應(yīng)當(dāng)說，VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，主要是為學(xué)生創(chuàng)建仿真情境，引導(dǎo)學(xué)生通過獨立觀察和實踐，獲得對科學(xué)的一個直觀認(rèn)識（當(dāng)然也讓學(xué)生體驗VR技術(shù)的課堂，從而拉近學(xué)生與最先進科學(xué)技術(shù)的距離）。從這個角度來看，教師在運用VR技術(shù)開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)時，尤其是在給學(xué)生呈現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象與過程的時候，必須充分發(fā)揮VR技術(shù)的作用，采取積極有效的措施增強學(xué)生的認(rèn)知和感受，只有這樣才能提高科學(xué)課的學(xué)習(xí)效果。[2]具體來說，VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用可以從以下兩個方面來理解。

（一）VR技術(shù)能夠為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識提供一個類真實的情境

在VR技術(shù)的運用過程中，雖然情境是虛擬的，但是能夠反映現(xiàn)實的事物要素確實相對齊全，而且通過運用VR技術(shù)，學(xué)生可以看到一個科學(xué)現(xiàn)象的完整發(fā)生過程，這對學(xué)生在大腦中建立表象，有著非常重要的作用。表象的建立對于學(xué)生積累科學(xué)知識、探究科學(xué)規(guī)律，幾乎起著至關(guān)重要的作用。沒有一個完整的表象，學(xué)生便無法積累科學(xué)知識，而科學(xué)規(guī)律也只能停留在學(xué)生的認(rèn)知表面。因此，VR技術(shù)所提供的這種類真實的情境，是日常教學(xué)及在科學(xué)實驗中所無法比擬的。

（二）VR技術(shù)能夠更好地引領(lǐng)學(xué)生走入科學(xué)探究的殿堂

科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是一種兼具體驗與認(rèn)知的過程。對小學(xué)生來說，要真正通過探究獲得對科學(xué)規(guī)律的認(rèn)知，關(guān)鍵是對過程的把握。盡管小學(xué)生是以形象思維作為主要思維方式，但是在學(xué)習(xí)科學(xué)知識的過程中，他們總是特別重視因果關(guān)系，也就是說，只有看懂了過程，他們才能真正理解一個科學(xué)結(jié)論。傳統(tǒng)教學(xué)中的事例呈現(xiàn)（多是通過教師演示或者講述的方式呈現(xiàn)）、實驗呈現(xiàn)，教師的講解雖然生動、實驗的過程雖然真實，但總是出于種種原因而使得學(xué)生無法知其然且知其所以然。相比較而言，VR技術(shù)能夠改善這些缺點，為學(xué)生呈現(xiàn)一個生動形象的過程，從而幫助學(xué)生在認(rèn)知中建構(gòu)科學(xué)規(guī)律。

二、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課程中的應(yīng)用策略

有研究者指出，在虛擬環(huán)境中可采用“創(chuàng)設(shè)沉浸體驗的互動環(huán)境”“開展探究體驗的學(xué)習(xí)活動”“整合感知體驗的情境任務(wù)”三種具身學(xué)習(xí)的支持策略，增強小學(xué)科學(xué)教學(xué)的效果。[3]對于小學(xué)生來說，科學(xué)規(guī)律的建構(gòu)，特別適合運用具身認(rèn)知理論，讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實的感知中產(chǎn)生具身之感和探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的建構(gòu)能力，那所得到的科學(xué)認(rèn)知就能以扎實的概念或者規(guī)律存在于學(xué)生的認(rèn)知系統(tǒng)中。

例如，筆者結(jié)合蘇教版科學(xué)教材中的“登月之旅”相關(guān)內(nèi)容，嘗試?yán)肰R技術(shù)增強學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感。在這一內(nèi)容中，了解環(huán)形山是一個重要的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的科學(xué)課堂上，教師只是呈現(xiàn)環(huán)形山的圖片讓學(xué)生觀察，然后借助一些視頻或者動畫，讓學(xué)生對環(huán)形山有更加深刻的認(rèn)識。這些教學(xué)輔助手段的運用，對于學(xué)生初步建立表象是有益的，缺點在于無法讓學(xué)生形成一種體驗感。相比較而言，通過VR技術(shù)可以讓學(xué)生有一種身臨其境之感，具體可以借助一些專門的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用設(shè)計，從中提取適合科學(xué)課堂上運用的素材。事實證明，在這樣一個體驗的過程中，學(xué)生可以從多個角度觀察環(huán)形山，環(huán)形山幾乎就像在學(xué)生眼前。學(xué)生在體驗之后，真正感受到那種橫看成嶺側(cè)成峰的意境。

有了這樣的體驗之后，當(dāng)再有探究問題出現(xiàn)在學(xué)生面前時，他們又會產(chǎn)生一種新的學(xué)習(xí)動力，加上原本他們就對VR技術(shù)有重復(fù)體驗的動機，于是科學(xué)探究的過程也就比較容易深入，最終學(xué)生能夠?qū)Νh(huán)形山有一個全面的了解。

三、VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)課程中的應(yīng)用小結(jié)

大量的教學(xué)實例表明，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中運用VR技術(shù)，是一件相得益彰的事情?？梢哉f，VR技術(shù)這一教學(xué)輔助手段，能夠很好地將教學(xué)內(nèi)容、生活事例、科學(xué)規(guī)律融合在一起。根據(jù)教師在教學(xué)中的跟蹤觀察，絕大多數(shù)小學(xué)生在科學(xué)課堂上運用VR技術(shù)時，要么興奮異常，要么全神貫注，前者表現(xiàn)出強烈的學(xué)習(xí)動機，后者意味著一個高效的學(xué)習(xí)過程，而當(dāng)學(xué)習(xí)動機與學(xué)習(xí)過程發(fā)生共振的時候，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是非常理想的。

客觀地說，VR技術(shù)這一教學(xué)輔助手段在運用的過程中，確實可以通過虛實結(jié)合，讓學(xué)生從已知走向未知，再從未知走向已知，這實際上是一個不斷探索、不斷得出結(jié)論的過程。站在學(xué)生運用VR技術(shù)的角度來看，教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到科學(xué)課程教學(xué)的一個關(guān)鍵就是讓學(xué)生可感知的對象多一些，在此基礎(chǔ)上的猜想才能更準(zhǔn)確一些，這才是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的理想形態(tài)。

總之，在小學(xué)科學(xué)課堂上，恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用VR技術(shù)可以將學(xué)生帶入一個相對真實的世界，有效地化靜為動、化虛為實、化抽象為具體。這有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，同時也可以使教學(xué)效果達到最優(yōu)化。[4]當(dāng)然，需要再次強調(diào)的是，VR技術(shù)只是一種教學(xué)輔助手段，在教學(xué)中主要起輔助作用，切不可喧賓奪主，更不能讓學(xué)生對VR技術(shù)形成依賴。

參考文獻

[1]張華.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗教學(xué)與儀器，2020，37（3）：61-62.

[2]劉艷華.淺析VR技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略[J].天天愛科學(xué)（教育前沿），2020（3）：47.

[3]楊穎，韓曉玲，杜曉燕.虛擬現(xiàn)實環(huán)境中小學(xué)科學(xué)具身學(xué)習(xí)的支持策略[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2021（5）：27-31.

[4]唐文軍. 淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].天天愛科學(xué)（教育前沿），2020（10）：64-65.

[基金項目]2021年度江蘇省教育科學(xué)研究院現(xiàn)代教育技術(shù)課題“虛擬現(xiàn)實在小學(xué)科學(xué)課程中的應(yīng)用研究——以zSpace系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)為例”的階段性研究成果（項目編號：86005）。

[作者簡介]邵玲（1974—? ? ），女，江蘇連云港人，連云港市城南中心小學(xué)，一級教師，研究方向為小學(xué)科學(xué)教學(xué)。