梁堃

VR作為一種最新的計算機技術，將其應用于中小學教育領域具有重大的價值。本文結(jié)合中小學教學實際內(nèi)容，從用VR構(gòu)建仿真場景、用VR呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)、用VR完成虛擬實驗三個方面說明了VR教育在中小學教育中的應用途徑，期望本文能夠為VR教育研究提供一些具有價值的借鑒。

VR（Virtual Reality）的中文譯名為“虛擬現(xiàn)實”，指使用計算機技術形成的在視、聽、觸感等方面具有高度近似性的數(shù)字化環(huán)境。使用者借助VR眼鏡、手柄等附加設備，能夠融入環(huán)境、體驗環(huán)境。VR技術具有情境性、沉浸性、交互性的基本特征，近年來，VR地通過各種途徑被越來越多用于中小學教育中，顯示出重大的教育應用價值。

用VR構(gòu)建仿真場景

在中小學學科教學中，經(jīng)常需要為學生提供場景，以供學生觀察或體驗。傳統(tǒng)教學中，提供場景的方式包括教師描述、圖片觀察、視頻播放等，所營造的場景具有間接性，如果學生的想象力或空間思維力不足，將難以把握場景的特征。而使用VR技術，能夠以生動的方式來呈現(xiàn)三維場景，降低對學生想象力與空間思維力的要求。場景也可與主體交互，顯著提升學生觀察或體驗場景的效率。

例如，在學習小學科學中與“太陽系”有關的內(nèi)容時，就可以使用VR技術呈現(xiàn)一個仿真的太陽系場景，讓學生觀察行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)的軌跡，與此同時，認識太陽系中各行星的大小、與日距離等特征。對于太陽系這樣遙遠的事物，學生不可能以肉眼進行全面的觀察，而通過使用VR技術，便能夠讓學生對太陽系的運行方式產(chǎn)生足夠的感性認識。

又如，在中小學語文課堂上教學古詩詞時，為了讓學生體悟到文字的美感、把握其中的意境，需要為其提供接近意境的場景。教師可以使用VR創(chuàng)設仿真場景，讓學生入情入境，創(chuàng)造適宜欣賞古詩詞的心理狀態(tài)。除了由教師創(chuàng)造場景外，也可由學生自行使用VR資源編輯器，根據(jù)古詩詞的內(nèi)容編輯真實場景，讓學生以建構(gòu)者的身份去把握場景。

用VR呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)

VR不僅能夠?qū)⑷缣栂的菢育嫶蟮氖挛飵У綄W生身邊，也能夠深入微觀事物的機理，將因太過微小而不可能被直接觀察到的事物以立體化的方式放大呈現(xiàn)。

例如，在高中生物課程中學習《組成細胞的分子》課程時，有機大分子是教學上的難點，學生對有機物的結(jié)構(gòu)不易理解，即使教師將自己的空間想象介紹給學生，學生仍然會理解錯誤，并因為無法把握大分子的特征而體驗到受挫情緒。如果使用VR技術，便能夠清晰地呈現(xiàn)有機物的微觀結(jié)構(gòu)。在精心設計VR教育資源的情況下，學生不僅可以細致入微地觀察到有機大分子是如何構(gòu)成的，還可以看到VR呈現(xiàn)的分子之間發(fā)生反應的動態(tài)過程，例如氨基酸脫水縮合反應形成多肽的過程。使用VR技術，學生就不再僅僅通過想象去把握微觀世界，而是能夠獲得最為直觀的認知。在學習化學時，也可以使用VR技術呈現(xiàn)原子世界，使學生理解到不穩(wěn)定化學元素的特征，其教學效果將遠勝于個人想象。

在中小學學科中，物理、化學、生物學科對呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)具有很多的要求，VR技術以其可以呈現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的作用，可在這三門學科中發(fā)揮重大價值，能夠攻克許多傳統(tǒng)條件下的教學難點。VR技術所提供的深入微觀世界的體驗還有助于一改學生對這些學科形成的“枯燥”“難懂”的印象，對全面提升學習興趣具有幫助。

用VR完成虛擬實驗

VR不僅可用于觀察、體驗及簡單交互活動，還可以成為復雜性操作活動的構(gòu)建平臺，在中小學實驗教學中發(fā)揮作用。在虛擬實驗室中，實驗儀器可被任意調(diào)取使用，實驗教學也不再受到學校實驗室開放時間表的限制。而且，在VR環(huán)境下，精心設計的程序有助于消除設備數(shù)據(jù)誤差，使學生更好地通過實驗來認識科學原理。

以初中物理中的“物體透過凸透鏡成像”教學內(nèi)容為例，根據(jù)教學需要建立VR教學資源后，學生就可利用鼠標縮小物體和凸透鏡之間的距離，VR界面會根據(jù)預先設定好的程序反饋操作。學生觀察成像特點，同時總結(jié)距離與成像之間的關系。

值得注意的是，VR實驗教學在易對設備造成損害的實驗中具有突出價值。例如，對于中學物理課程中“探究電路短路問題”這一實驗，如果以傳統(tǒng)的方式進行真實實驗，將會對器材造成損壞，并給學生帶來人身安全隱患。如果使用VR技術進行實驗，便可以有效地避免這一問題，使學生能夠以虛擬觀察和操作的方式來了解電路短路的具體現(xiàn)象及處理方式。在更多情況下，VR實驗教學并不能完全替代真實的實驗教學。當真實實驗具有較高可行性時，可將VR實驗與真實實驗結(jié)合起來，讓學生提前在VR環(huán)境中進行預熱性的虛擬操作，待熟悉把握實驗要點之后，再著手開始真實實驗。

結(jié)語

VR教育是教育信息化深入推進的結(jié)果，代表了中小學教育技術的最新發(fā)展趨向，已經(jīng)在多方面體現(xiàn)出了應用價值。VR教育作為一種新型教育樣態(tài)，與之有關的理論與實踐問題都有待進一步深入研究，中小學教育工作者應結(jié)合實際需要，探索更多具有教育促進作用的VR應用途徑。