虚拟现实技术在小学科学《花、果实和种子》课堂实践应用

童培杰 汪慧容

【摘要】小学科学是一门以实验为载体的综合学科。让学生亲历每一个科学实验，是科学教师在努力追求的方向。但是由于客观因素的限制部分实验的亲历成了不可能实现的事情。如何利用现有的信息技术手段以帮助科学教师解决抽象问题学生难理解这一难题呢？以教科版科学四年级下册《花、果实和种子》一课为例，阐释虚拟现实技术如何帮助教师突破教学难点，如何让学生在轻松的教学氛围下，内化科学概念。

【关键词】虚拟现实技术 小学科学 课堂实践

【中图分类号】G623.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）19-0091-02

一、问题的提出

随着信息技术的飞速发展，新的教学辅助手段层出不穷。在各种信息技术手段不断涌现在教育界的今天——大数据评价手段，交互式电子白板已经在很多学校普及开来。新的信息手段的出现总是能引起教师的无限遐想和大胆尝试，比如——虚拟现实技术。它是否能带给教师和学生不一样的教学体验，真正的服务于教学呢？一次偶然的机会，感受了VR技术的奇妙。刚好，在执教一节学生理解有难度的教学内容，因此，关于虚拟现实技术在小学科学课堂的实践应用开始了。

二、概念界定

虚拟现实（VirtualReality）技术是在综合计算机图形学、计算机模拟与仿真、传感技术、显示技术等基础上发展起来的一种计算机应用新领域，是把客观存在的或并不存在的东西，通过计算机技术，生成一个虚拟的环境，让人感到如同真实存在的一种技术。[1]在该技术手段的辅助下，能让人有身临其境的感受。

三、研究可行性分析

首先，分析小學生认知的特点，我们知道小学生以感性认知为主，思维活动更多依赖具体事物和经验的支持。其次，小学生处于前运算阶段到具体运算阶段的过渡，思维处于半逻辑状态，以形象思维为主。虽然能在观察、比较物体的过程中掌握物体的固有属性，但却不容易抽象出规律及知识概念。能更好的呈现我们的教学内容需要。再次，虚拟现实技术（VR）有以下三大特性：沉浸性、交互性、趣味性，在小学科学课上的应用符合小学生的认知上的特点，给学生提供了一种可以进行交互、直观、自主探索的学习环境和学习方法，从而激发学生的学习积极性，在多方面提高教与学的质量和效果。

四、教学实践，初识VR技术的魅力

以教科版四年级下册第二单元第3课《花、果实和种子》为例，目的是让学生通过该节课的学习让学生初步理解：花是如何变成果实和种子的。教材设计以及教师的教学普遍手段是组织学生直接对雄蕊和雌蕊进行观察。然后告知学生雄蕊和雌蕊之间有传粉现象，在传粉之后会在子房发生胚珠受精，形成种子，子房膨大形成果实这一科学事实。由于该知识点内容抽象，教师在教授时会利用视频、图片等教学资源进行辅助教学，但这样的教学方式无疑是在告诉学生子房内有这样的自然现象发生。学生仍然处于被动接受知识的角色。于是，我希望引入虚拟现实技术突破这一抽象难点，让学生亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。

1.创设虚拟场景，增加学科知识趣味性

小学生的认知特点还停留在形象直观的思维层面，逻辑思维能力的发展有限，将抽象的科学原理通过VR技术，结合图片和声音的不同效果营造出炫酷的画面和场景，学生像在游乐园里玩耍一般轻松。本来呆板的科学知识被形象化，学生的学习兴趣自然激发。在《花、果实和种子》一课中，学生的认知驱使他们要去看看子房内的变化，但在通常情况下，只能通过FLASH动画给学生呈现，这样的呈现方式学生习以为常，完全没办法激发学生的探究欲望。但借助虚拟现实技术，学生能变身摄像机跟随花粉进入落到柱头上，再跟随精子在花粉萌发出的花内粉管能畅游。进入到子房内看看精子到底去了哪里。有趣的场景化，会让学生流连忘返，记忆犹新。

2.模拟真实动态，增强学生体验真实感

为学生“搭建阶梯”，孩子们在教师引导下一步一步向上攀登，在解剖完子房之后，学生在自己的努力之下不能解决疑惑，而对子房的探究欲望愈发强烈，拿出VR，通过信息技术手段，帮我们看看微观世界的变化。VR视频将带领学生去到子房内看到精子如何与胚珠结合，回到子房外观察子房的膨大。借助现实生活中“桃子”这一学生熟知的生活角色，营造真实生活场景。这样一来，原本的知识传教变成了学生自愿主动的亲历。同时，内化了科学概念，突破了教育教学难点。

子房后的景象

另外，虚拟现实技术能再现生活中无法观察到的自然现象或科学现象，大到宇宙空间，小到微观粒子，学生都可以去亲历，甚至钻入到微观世界去看看人类肉眼根本没法企及的景象。在虚拟现实中如果解决酒精灯的点燃问题，完全可以设置交互让学生进行随意的操作。如果学生没能规范操作，在虚拟环境中完全可以给学生呈现出错误操作的真实后果，逼真的生活场景，定让学生留下深刻印象。

3.建立虚拟空间，突显学科概念简洁性

皮亚杰曾说过：儿童认知知识主要来源于对客观世界的认知建构，即知识是由主体积极建构获取的，建构是通过新旧经验互动实现的，创建学习情境是让学生产生交集，让学生在学习情境中建构知识。[2]“花粉落在柱头上，萌发出花粉管，精子进入子房与胚珠受精，形成种子；子房膨大，形成果实”抽象的科学知识，与学生的原有认知有差距，因此学生对该概念的理解困难。但通过建立虚拟空间，学生身临其境，概念的呈现方式从抽象变成了直观感受，学生在亲历概念的建构过程中自然内化概念内容。[3]

可见，利用虚拟现实技术进行虚拟空间的建设，技能为学生与知识之间建立链接的桥梁，又能将知识本身变得简洁易懂，促进学生对知识概念的吸收理解。

过程截屏 过程截屏

4.研究结论

通过实践研究我们看到了新技术手段给小学科学课堂带来了新的突破手段。虚拟现实技术手段在教学中的应用，不仅给学生呈现新技术对生活及学习带来的便利，更能帮助教师和学生突破小学科学课程中抽象知识概念的教学和理解，新技术的出现势必会引发教学策略的革新。

参考文献：

[1]席学荣.虚拟现实技术给科学教学带来的变化[J]，课程教材教学研究，2017，（1）：25-27.

[2][美]Grigore C.Burdea，[法]Philipe Coiffet著，魏迎梅等译，虚拟现实技术（第二版）[M]，北京：电子工业出版社，2005，255-258.

[3]刘箴.虚拟现实在儿童科学教育中的应用探究.中国会议.