虛擬現實技術在小學科學課程中的應用策略

邵 玲

（連云港市城南中心小學，江蘇 連云港 222100）

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

一、VR技術在小學科學課程中的應用解析

首先要說明的是，在小學科學課程教學中引入VR技術，并不僅僅是要為學生提供一個虛擬的科學探究過程。應當說，VR技術在小學科學教學中，主要是為學生創(chuàng)建仿真情境，引導學生通過獨立觀察和實踐，獲得對科學的一個直觀認識（當然也讓學生體驗VR技術的課堂，從而拉近學生與最先進科學技術的距離）。從這個角度來看，教師在運用VR技術開展小學科學教學時，尤其是在給學生呈現科學現象與過程的時候，必須充分發(fā)揮VR技術的作用，采取積極有效的措施增強學生的認知和感受，只有這樣才能提高科學課的學習效果。[2]具體來說，VR技術在小學科學教學中的應用可以從以下兩個方面來理解。

（一）VR技術能夠為學生學習科學知識提供一個類真實的情境

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

（二）VR技術能夠更好地引領學生走入科學探究的殿堂

科學探究是一種重要的學習方式，也是一種兼具體驗與認知的過程。對小學生來說，要真正通過探究獲得對科學規(guī)律的認知，關鍵是對過程的把握。盡管小學生是以形象思維作為主要思維方式，但是在學習科學知識的過程中，他們總是特別重視因果關系，也就是說，只有看懂了過程，他們才能真正理解一個科學結論。傳統教學中的事例呈現（多是通過教師演示或者講述的方式呈現）、實驗呈現，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生無法知其然且知其所以然。相比較而言，VR技術能夠改善這些缺點，為學生呈現一個生動形象的過程，從而幫助學生在認知中建構科學規(guī)律。

二、VR技術在小學科學課程中的應用策略

有研究者指出，在虛擬環(huán)境中可采用“創(chuàng)設沉浸體驗的互動環(huán)境”“開展探究體驗的學習活動”“整合感知體驗的情境任務”三種具身學習的支持策略，增強小學科學教學的效果。[3]對于小學生來說，科學規(guī)律的建構，特別適合運用具身認知理論，讓學生在虛擬現實的感知中產生具身之感和探究欲望，培養(yǎng)學生的建構能力，那所得到的科學認知就能以扎實的概念或者規(guī)律存在于學生的認知系統中。

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

有了這樣的體驗之后，當再有探究問題出現在學生面前時，他們又會產生一種新的學習動力，加上原本他們就對VR技術有重復體驗的動機，于是科學探究的過程也就比較容易深入，最終學生能夠對環(huán)形山有一個全面的了解。

三、VR技術在小學科學課程中的應用小結

大量的教學實例表明，在小學科學教學中運用VR技術，是一件相得益彰的事情。可以說，VR技術這一教學輔助手段，能夠很好地將教學內容、生活事例、科學規(guī)律融合在一起。根據教師在教學中的跟蹤觀察，絕大多數小學生在科學課堂上運用VR技術時，要么興奮異常，要么全神貫注，前者表現出強烈的學習動機，后者意味著一個高效的學習過程，而當學習動機與學習過程發(fā)生共振的時候，學生的學習效果是非常理想的。

客觀地說，VR技術這一教學輔助手段在運用的過程中，確實可以通過虛實結合，讓學生從已知走向未知，再從未知走向已知，這實際上是一個不斷探索、不斷得出結論的過程。站在學生運用VR技術的角度來看，教師應當認識到科學課程教學的一個關鍵就是讓學生可感知的對象多一些，在此基礎上的猜想才能更準確一些，這才是小學科學教學的理想形態(tài)。

總之，在小學科學課堂上，恰當地應用VR技術可以將學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)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)，同時也可以使教學效果達到最優(yōu)化。[4]當然，需要再次強調的是，VR技術只是一種教學輔助手段，在教學中主要起輔助作用，切不可喧賓奪主，更不能讓學生對VR技術形成依賴。