浅谈VR/AR在高中生物教育中的运用

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  VR(虚拟现实)技术是一种借助电脑模拟三维环境的虚拟空间,在视觉、听觉、触觉等各感官方面进行模拟,用户可以全方位、无限制地观察虚拟空间内的事物,犹如身临其境。
  AR(增强虚拟现实)技术是一种通过对摄影机影像位置、角度的实时计算,结合对应的图像、视频、3D模型,将虚拟世界在现实世界的屏幕中实现互动,达到超越现实的感官体验,使真实的环境和虚拟的物体实时叠加在同一个画面或空间。
  近年来,VR/AR已经从军事等领域转向民用多领域发展,各个IT公司也投入VR/AR的研究和运用中,大量相关的硬件得到普及,为VR/AR的运用提供了条件保证。
  一直以来,教育工作者都在寻求一个身临其境的教学场景,让学生通过互动交流,积极主动地参与学习知识和掌握技能的教学环节中。在这方面,VR/AR具有明显的优势,而且虚拟现实技术避免了在真实操作中的各种危险,突破了时间和空间的障碍,使学生有机会放心大胆地去尝试,不怕失败。亲身经历和感受比空洞抽象的说教更具有说服力,主动地进行交互与被动的灌输有着本质上的区别。因此,可以说VR/AR运用于教育有着美好的前景。
  笔者有幸申请主持了全国教育科学规划十三五规划课题《VR在生物教学中的运用研究》,通过对课题的研究,笔者发现在高中生物课堂教学中运用VR/AR,不是不能用,但是也不能乱用,教师主要注意以下几个方面:
  第一,教师不能运用VR/AR技術替代所有的传统学生实物实验和体验,但是可以挖掘一些经常被忽略的探究实验。
  第二,教师可以运用VR/AR技术模拟一些课堂教学中无法完成的实验。如《生态系统的物质循环》这一节的内容中有一个“土壤微生物的分解作用”的探究实验,因为耗时长,所以被广大教师忽略了。通过VR/AR技术模拟实验,教师可以有效避免时间上的限制,增强了学生对知识的体验感。
  实物实验对学生的体验感和操作训练是VR/AR技术无法替代的,而且在实验过程中出现的问题和现象有时也是无法模拟的,甚至是无法预料的。实物实验可以增强学生发现问题和解决问题的能力,所以对于可以创造条件满足的实验,教师可以让学生进行实际操作,培养学生实际操作的能力和应变处理能力。另外,在运用VR/AR技术模拟实验时,教师还需要设计纠错、容错、错误提示和实验评价体系,以增强学生模拟实验过程中的自主性和创造性,实现即时反馈,以达到自主学习的目的。当然,教师还可以运用VR/AR技术,模拟一些传统实验,便于学生复习和巩固知识。
  笔者认为,教师还必须明白VR/AR技术不能替代传统的PPT软件,传统的PPT软件在教学方面的运用和功能已经为广大教师所熟悉,它具有容纳量大、素材广泛、便于编辑、使用方便等各种优势,而这些都是VR/AR技术所不具备的,或者说是普通教师无法运用和掌握的。对于教师来说,使用VR/AR技术存在素材不够、修改不方便、更新不及时、内容归纳不全、对设备的要求较高、教师制作课件的难度较大、需要专业公司的支持和配合、虚拟操作无法纠错缺点等诸多问题。另外,教师需要花费大量的时间进行设计制作,这对存在教学和升学压力的高中教师提出了更大的挑战。
  在课题研究过程中,虽然教师们运用了VR/AR技术制作课件,但该课件仅限于课堂互动和实验模拟的环节。如教师运用VR/AR技术模拟DNA的结构和合成过程,模拟减数分裂过程,但相关概念的整理和归纳、知识的讲述等大量内容还需要通过PPT来展示。
  VR/AR技术的使用对教材内容和设计的变革要求更加迫切,之前的教材内容和架构设计是基于传统教学方法的基础上编制的。VR/AR的运用是教育技术发展的一个飞跃,它营造的沉浸式自主学习环境,使学生获得了更强的体验感,也使互动的空间和时间得到了无限扩大,对教学内容变革的影响尤其强烈。因此,在广泛运用该技术的基础上,教师需要及时有效地调整教学内容,适当地添加一些运用VR/AR技术设备辅助教学的知识,让之前无法在高中阶段讲述或体验的知识可以得到完成。
  (作者单位:南昌市第三中学)
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