基于VR技术的小学科学科技资源教学浅议

叶 天

（苏州工业园区第二实验小学 江苏苏州 215000）

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR），是能够构建并感受虚拟世界的网络仿真系统，采取对人的视觉、听觉与触觉进行模拟的方式，营造可以让人沉浸其中的虚拟世界，借助手势、语言、感官等实时与计算机交流互动，所构建的虚拟空间以人为主，属于融合多元信息、交互式三维动态视景及实体行为的仿真系统。教育领域通过对VR技术的应用，可以创造出虚拟的学习伙伴，为学生构建一个超越时空、对话、乐趣和安全的学习环境。

一、VR技术在小学科学教学应用中相关理论

（一）行为主义学习理论

学习的过程实质上是刺激和反应的结合，在此过程中掌握知识。VR技术作为重要科技资源，能够为学习者建立真实的训练环境，通过所模拟的场景，让学生持续获得环境刺激，并在此过程中进行角色代入，在经历多次尝试和失败后，引导学生从感性认知转变为理性认知[1]。VR技术可有效突破空间及时间限制，在保证学生安全的同时，满足学生自主学习需求。

（二）建构主义学习理论

该理论认为情境在知识构建方面意义重大，其所构建的教学模式将学生作为中心，注重由学习者主动构建相关建构，借助适当的情境，让学生的学习积极性得到充分调动。VR技术是以建构主义理论为基础，为学生提供技术支持和模拟场景，有利于学习系统的良性发展自主学习。让学生能够通过可被自己控制的情境，对虚拟世界探索和理解，从中获得感性或理性认知，让自身的创新及研究性思维得到调动。

（三）认知发展阶段理论

小学生所处年龄阶段的认知，属于具体运思阶段，其可以按照自己已有的经验思维，借助具体的操作，尝试解决各类问题，但自身的身心发展尚不成熟，无法理解并以语言形式描述生活中无法实现的实验现象等。所以，借助VR技术所建立的实验场景，可以让学生从虚拟的环境中获得亲身的体验，对各类抽象的知识点及现象理解的更为深入，借助虚拟的操作实践，提升学生的参与度。

二、VR技术在小学科学教学中的实践应用

（一）结合虚实，从已知向未知发展

身临其境是VR技术的特点，更是其核心价值体现。但课堂教学不应当局限于视觉认识，而是需积极引导学生思考和质疑，以更好的实现课堂教学目标。以“看星座”为例，教师在就北斗七星进行教学时，可充分应用VR技术构建“北斗七星模型”。让学生可以在所构建的虚拟场景中，从诸如“外星人”等其他视角观测北斗七星，并发现所看到的北斗七星不再是所知道的勺子状了。除加强对“虚——VR技术”的应用外，教师在此方面的教学，还应当适当应用“实”相关措施。例如，应用油泥与牙签等材料，以从地球观测的视角，建立北斗七星模型。在教学活动中，学生应用VR技术形成基本认知，然后借助相关材料进行实物搭建，采取虚实结合的方式，让VR技术与课堂生态深度融合，帮助其明确北斗七星的实际排布是错落不一的，引导学生形成科学的宇宙观。

（二）所见即所得，让虚无的东西具象化

VR技术在小学科学教学中的应用，主要被用于处理难以在课堂上呈现的事件或物体。VR技术在讲解宇宙、生物内部、机械结构等方面较具优势[2]。例如在讲解“登月之旅”时，环形山属于本堂课的教学重点，重点讲解其外形及形成的原因。传统教学模式下，教师就环形山的讲解，使用的是“上帝视角”的图片，学生从中所获得的信息较为单一，难以将真实的情境体现出来。而借助VR技术及相关的科技资源，可以满足学生从侧面、斜上方等角度观察环形山的需求，以多角度的观测，丰富学生对环形山的理解。通过VR技术，学生发现环形山并非如“上帝视角”中底部平坦或凹陷，其中间普遍存在凸起，然后学生按照自己的经验，通过小组合作的方式尝试解读此现象的成因。最后，再尝试开展模拟实验，以验证自己的猜想，科学分析事实。此过程实质上是矫正学生概念理解，必须要学生自身认识到存在的错误，才能够主动改变原有理解。VR技术应用相关的科技资源，将书本中平面的知识进行立体化处理，让学生能够直接从视觉上感受研究对象，促进其形成直接经验，如此不仅可以有效弥补课堂教学在时空方面的限制，还能够有效丰富教学资源。

（三）物我皆忘，由局外人转为当事人

VR技术所营造的情景是浸入式的，在此过程中，学生不属于局外人，而是VR技术所构建虚拟世界的组成部分，所以，凭借VR技术的互动效果，可以让学生的动作出现及时的反馈。例如，在学习“太阳能大家庭”时，可以应用VR技术从太阳系外视角，任意观看太阳系内任意一颗行星，甚至可以“走”到行星的附近观察。更加直观感受行星和太阳的远近，观察行星的颜色、自传、公转与尺寸等。此外，还可以应用VR技术，在调整行星位置的同时，虚拟出互相之间的万有引力变化，并展示出由此而导致的太阳系内行星在排列、距离方面的变化。让学生对于太阳系的认知不再局限于了解八大行星的排序与对应的成分，而是可以理解万有引力对于维持和影响太阳系的作用。

学生由局外人变为当事人，其学习过程更为趣味性和真实，会逐渐选择从自己的角度提出问题，并通过VR技术中的互动反馈，确定或推翻自己的假设。

三、结束语

VR技术与传统教学的深度融合已经成为大势所趋。在小学科学课堂教学中应用VR技术，能够有效推动小学科学教育发展，从环境及技术两角度促进科学教育的发展进步，不仅提升课堂教学的科学性，还能够显著提升教学的质量及效率，促进学生科学思维及创新能力发展，提升课堂教学价值。