VR/AR技术在STEAM教育中的应用研究

梁赵娣

摘 要 本文从STEAM教育的理念，VR/AR技术的发展前景和幼儿创造性思维的培养，介绍STEAM教育的基本概念，教育模式，VR/AR技术的概念、特点，提出将VR/AR技术融合STEAM教育应用到学前教育领域，列举出目前已有的VR/AR教玩玩具及其特点，结合STEAM教育的课程活动，总结出 VR/AR技术在STEAM教育中应用的好处及未来展望。

关键词 VR/AR技术;STEAM教育;VR/AR教玩具

集逻辑思维能力、创新思维能力、出色的语言表达能力以及对社会、科学、文化、艺术等领域有一定的了解的综合型人才一直都是备受追捧的人才。而要成为综合性人才，需要从小开始培养。在幼儿教育工作中运用STEAM教育理念，将有助于学龄前儿童得到多方面的启迪和发展。而将VR/AR技术融合STEAM教育应用到学前教育领域，寓教于乐，对人才培养具有重大意义，也具有广阔的发展前景。

1STEAM教育的基本概念和特点

1.1 STEAM教育的概念

STEAM最初由美国提出，是一种跨学科，重实践，综合解决问题的教育理念。STEAM教育通过跨学科教育方式培养和提升幼儿的逻辑思维、创新思维及问题解决能力等，是一种在国内新兴的教育方式。所谓STEAM，是Science（科学），Technology（技术），Engineering（工程），Art（艺术），Mathematics（数学）这五个单词的缩写[1]。

1.2 STEAM教育特点

STEAM具有跨学科、趣味性、情境性、艺术性、技术增强性等特点，其中跨学科性最重要的核心特征[2]。其强调利用科学、技术、工程、艺术或数学等学科相互关联的知识解决问题。

STEAM教育在实施过程中，把多学科知识融于具有挑战性、趣味性、艺术性且与现实生活息息相关的问题中，并灵活设置相对应的生活情境，让学生能够理解和辨识不同情境的知识表现，以此激发学生自主学习的动力和解决问题的成就感和分享成果的快乐感。

2VR/AR技术的概念及其在教育领域的发展现状

2.1 VR/AR技术的概念

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术又称为“灵境技术”，是以计算机技术为核心，交叉融合多学科的现代高科技手段，模拟生成一种三维逼真的视、听、触、嗅、味觉等一体化的虚拟环境，用户通过戴上虚拟现实的生产、感知和跟踪设备，通过自然的方式与虚拟世界中的对象进行交互，在视觉、听觉、触觉、嗅觉等方面得到刺激，从而产生身临其境的感受与体验[3]。

增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术，是一种能实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，把含有字母、数字、符号或图形的信息叠加或融合到用户看到的真实世界中，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动[4]。

2.2 VR/AR技术在教育领域的发展现状

近年来的工信部，发改委，教育部文件中，VR已被列入教育重点发展规划之内，这为AR/VR加速落地提供了政策支持[5]。目前主流的显示设备或VR一体机已经应用到VR课堂中，且VR教学内容资源日益丰富。培养特定实践型技能组合是VR/AR系统在教育领域最早期也最成功的应用。最具代表性的是zSpace VR技术。zSpace VR技术无缝的融合了虚拟数字世界和现实世界，将学生的学习体验，从2D时代提升到3D时代，在空间认知方面起到了大大的促进作用。zSpace 教育在美国应用广泛，超过90%的学区已经使用zSpace[6]。

如今VR/AR技术渐趋成熟，广泛运用于教育领域。对于幼儿教育领域，最直观的表现是各种AR教玩玩具的出现。AR教玩玩具是将“AR技术”运用于玩具开发而生产的兼具教育与玩乐功能的玩具。借助AR教玩玩具有助于激发幼儿的学习兴趣、促进学习动机、增强学习投入[7]。

3VR/AR技術在STEAM教育中的作用

3.1 VR/AR技术让STEAM教育更加方便直观

STEAM教育特别强调动手能力，借助VR/AR技术能够在保护儿童安全的前提下将虚拟物品形象展示到现实中进行三维展示并实现交互，使教学更加方便和直观。这有助于大大增强学生的实际体会和动手能力，令教学不再抽象和枯燥，从而激发学生的学习兴趣，提升教学效果。

3.2 VR/AR技术影响STEAM教育中的教学模式和手段

运用VR/AR技术，创设一个人性化的虚拟学习环境，提供良好的人机交互体验，以解决问题为中心，让学生在实训教学中进入有针对性地建构的虚拟情境，可以实现让不同空间中的孩子共同协作，设计并完成项目。通过身临其境、自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取，提供生动、有趣的直观形象思维素材及知识探究线索，让学生从思维、情感和行为等多方面参与教学活动，全面提升学生创新素质。

3.3 VR/AR技术让图书更加有趣，更益智。

VR/AR技术提供了一种新的交互式的教育模式，使枯燥的读书与学习变得生动有趣。目前已经成型的应用有AR魔法学校和AR神奇语言卡APP、“麦斯丝数学”APP、编程类AR玩具等。通过VR/AR技术赋予文字形象和数字具象化的可爱生动的形象，并通过动画的形式演示，鼓励孩子们进行探索与分析，从而激发孩子们的阅读与学习兴趣[8]。

3.4 VR/AR技术提高创新创造、空间想象和合作互动能力

为了挖掘孩子们的天赋，培养创新能力，一些公司基于VR/AR技术开发了相关的游戏如：如虚拟橡皮泥和AR积木游戏等，让孩子在玩乐中可以发挥想象创造各种灵活领先的虚拟形象，增强了游戏过程中的趣味性，同时使孩子在游戏中突破地域空间的局限，实时和其他小伙伴进行互动合作，让孩子们在游戏之中培养锻炼沟通交流能力和统筹全局的能力。同时达到理解空间、理解世界，不断提升想象力与创造力的效果。