VR是VirtualReality的簡稱，中文譯作“虛擬現(xiàn)實(shí)”.VR技術(shù)是建立在圖像數(shù)字處理、計算機(jī)仿真、計算機(jī)圖形、傳感器技術(shù)等基礎(chǔ)之上的一門多學(xué)科交叉的技術(shù)，其通過視覺、聽覺等效果的展現(xiàn)可以給用戶帶來身臨其境的體驗(yàn)感[1].師范高等專科學(xué)校環(huán)境科學(xué)學(xué)院設(shè)置的科學(xué)教育專業(yè)，其主要任務(wù)就是為我國義務(wù)教育小學(xué)階段培養(yǎng)合格的科學(xué)教育師資，因此在該專業(yè)課程設(shè)置中包含了化學(xué)、生物學(xué)、自然地理學(xué)、物理學(xué)、歷史學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科.教師講授這些學(xué)科時，要依據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，以可操作、可互動的小實(shí)驗(yàn)為主，理論講授為輔.根據(jù)實(shí)際調(diào)查，對于科學(xué)課程的講授和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由于時間、設(shè)備、場地所限或從安全角度考慮，多數(shù)學(xué)校更愿意接受虛擬的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)環(huán)境，而VR沉浸式教學(xué)及實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課堂上較好的輔助手段之一.近年來，隨著以AI、云計算、大數(shù)據(jù)、VR/AR為代表的新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展與普及，應(yīng)加快推動科學(xué)教育專業(yè)教學(xué)模式及手段的改革、促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源更新完善，著力提升科學(xué)教育專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，以適應(yīng)未來課堂的教學(xué)要求.。

　　1VR技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢

　　在教育領(lǐng)域，VR技術(shù)所展示的創(chuàng)新性效果已經(jīng)逐漸體現(xiàn).VR技術(shù)在美國的基礎(chǔ)教育領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)20%以上的份額.德國研究公司KantarEMNID對606名在職教師的調(diào)查顯示：有48%的教師表示愿意在課堂中使用VR設(shè)備，在30歲以下的教師人群中這個數(shù)字為58%;有77%的教師認(rèn)為借助VR技術(shù)可以提高教育體驗(yàn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，幫助學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)概念;教師認(rèn)為VR技術(shù)最適用的科目是地理(80%)、歷史(74%)和自然科學(xué)(62%)[2].“VR+教育”典型的應(yīng)用場景主要分為兩種.一是交互式實(shí)驗(yàn)性VR教學(xué)，在這種場景下可以是單人互動型，也可以是多人實(shí)時互動型.特定的VR硬件設(shè)施為教學(xué)提供了充足的保證，但這種方式需要專用的場地，一次性投入過大，高校的創(chuàng)客教室或重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通常采用該方式[3].二是在普通授課或?qū)嶒?yàn)環(huán)節(jié)中采用VR技術(shù)教學(xué)，這種場景的應(yīng)用是最為廣泛的，它可以將每個普通教室升級成VR學(xué)科教室，教學(xué)雙方通過“VR中控系統(tǒng)+VR頭盔”方式進(jìn)行互動交流，該方式將虛擬場景帶入教室，增強(qiáng)了課堂上的授課效果.采用VR技術(shù)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相比較存在一定優(yōu)勢.傳統(tǒng)教學(xué)大多采用理論授課方式，學(xué)生在普通教室里聆聽教師的講解，沒有親身感受，實(shí)踐課程受時間、場地、設(shè)備等條件限制，實(shí)驗(yàn)效果差強(qiáng)人意[4].采用VR教學(xué)不僅可以避免傳統(tǒng)教學(xué)帶來的不便，還可憑借其沉浸式、高互動性的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力.高校主要通過實(shí)踐教學(xué)來提高學(xué)生分析與解決問題的能力，VR技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢給實(shí)踐教學(xué)帶來新機(jī)遇.

　　2科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中面臨的問題

　　通過近幾年的實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)，科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在如下問題：

　　2.1課堂教學(xué)缺少直觀性、新穎性，學(xué)生理解受限

　　科學(xué)教育專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生主要就業(yè)于小學(xué)或科技館，講授對象多為學(xué)齡兒童，該階段兒童在科學(xué)知識的接受方式上親身經(jīng)歷或感受遠(yuǎn)比抽象化的描述印象深刻，因此，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中首先要讓學(xué)生對“直觀性、新穎性”有切身的感受，他們才會在以后的工作中注重應(yīng)用各種技術(shù)手段直觀展示科學(xué)知識.但當(dāng)前科學(xué)教育專業(yè)所采用的語言描述、圖片展示、視頻播放等手段對于早已習(xí)慣接收多樣化信息的學(xué)生來說，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣的作用已經(jīng)變得微弱.另外，教師在實(shí)踐教學(xué)中對設(shè)備或模型進(jìn)行詳細(xì)講解時，由于不能拆開大型設(shè)備的外殼或模型，不能展示設(shè)備內(nèi)部真實(shí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致講解受到了一定的限制.學(xué)生只能通過相關(guān)的多媒體信息進(jìn)行簡單了解，缺少動手操作的實(shí)際步驟，認(rèn)識感不強(qiáng)，并不能真正理解所學(xué)知識.

　　2.2實(shí)訓(xùn)設(shè)備建設(shè)及維護(hù)成本高，實(shí)驗(yàn)過程存在一定安全隱患

　　某些實(shí)訓(xùn)設(shè)備不但價格昂貴，而且更新速度快，購買需要占用大量的資金，加大了學(xué)校負(fù)擔(dān).另外，維護(hù)成本高、維修周期長，在使用一段時間之后，如果出現(xiàn)設(shè)備損壞，不易及時填補(bǔ)，造成實(shí)踐教學(xué)可用設(shè)備缺少，由此導(dǎo)致剩余設(shè)備多人輪流使用，加快設(shè)備疲態(tài)化、老化，同時也影響正常的實(shí)踐教學(xué).在科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)過程中會存在一些危險性較高的場景，如某些有毒的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時會有一定的危險性，存在安全隱患，容易造成意外事故;另外，還存在著一些不易模仿、真實(shí)感不強(qiáng)的場景，如急救反應(yīng)訓(xùn)練場景，學(xué)生操作起來存在一定的困難.

　　3VR技術(shù)在科學(xué)教育專業(yè)中的應(yīng)用策略

　　3.1運(yùn)用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬課堂

　　利用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬課堂，可以將課堂變得可視化、情境化，從而使學(xué)習(xí)環(huán)境變得生動逼真，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得形象、可讀、易記，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解.比如米飯、淀粉和碘酒的變化課程案例中的品嘗米飯環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過觀察VR頭盔中虛擬人物咀嚼米飯后發(fā)出的評價來判斷米飯的味道，根據(jù)儲存的知識得出米飯里包含淀粉成分的結(jié)論，并在頭盔顯示屏中選擇正確的答案.利用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬課堂，方便學(xué)生進(jìn)行模擬訓(xùn)練，提高學(xué)生的動手能力、理解能力、分析與解決問題的能力[5].

　　3.2運(yùn)用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室

　　利用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，由于虛擬實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備及藥品等都是虛擬的，不需要消耗大量資金購買，有利于資源共享節(jié)省了資源，避免了浪費(fèi).例如米飯、淀粉和碘酒的變化課程案例中的檢測假鈔環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)物品假鈔在現(xiàn)實(shí)中無法獲得，虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以發(fā)揮其優(yōu)勢，建構(gòu)虛擬假鈔，學(xué)生依據(jù)該案例中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)得出的結(jié)論，再根據(jù)紙幣制造的防偽措施中需要移走紙中的淀粉，制造假鈔者又無法掌握所有的印鈔技術(shù)的現(xiàn)實(shí)，通過操作柄在隨機(jī)生成的虛擬紙幣上滴上碘酒，出現(xiàn)藍(lán)色就判斷是虛擬偽鈔.該環(huán)節(jié)可以滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，節(jié)省了時間和材料.另外學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行虛擬仿真訓(xùn)練，不需要真正處于危險的環(huán)境中，同時還可以模仿現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)案例場景.比如在米飯、淀粉和碘酒的變化課程案例中，對于治療碘酒中毒的場景，虛擬人物躺倒在地，學(xué)生根據(jù)其身旁棕色玻璃瓶上的文字提示判斷該虛擬人物為誤食碘酒中毒，通過口服淀粉、撥打120急救電話等一系列措施使該虛擬人物成功得到救治.該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不僅讓學(xué)生學(xué)以致用，而且還培養(yǎng)其見義勇為、救死扶傷的精神.多數(shù)學(xué)生反映該環(huán)節(jié)使人印象深刻，提升了課堂的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量.

　　4教學(xué)效果評價

　　利用VR技術(shù)開展科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)活動，能夠讓學(xué)生身臨其境體驗(yàn)活動過程中的可視、可聽、可觸感，突出學(xué)生的教學(xué)主體地位，遵循學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，充分提高學(xué)生的感知能力、邏輯思維能力、操作能力和創(chuàng)新能力.通過VR技術(shù)以學(xué)生視角建立虛擬全場景，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，精準(zhǔn)滿足了每個學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，杜絕了實(shí)驗(yàn)物品的浪費(fèi)，體現(xiàn)了教育個體的差異性，突破了傳統(tǒng)教育方式，提高了教學(xué)質(zhì)量和水平.

　　5結(jié)語

　　VR技術(shù)在高職院校科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用前景廣闊，教師應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本校優(yōu)勢學(xué)科資源、實(shí)訓(xùn)資源，積極建設(shè)VR實(shí)訓(xùn)基地，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，擺脫場地、人員和時間的限制.VR技術(shù)可以活躍課堂教學(xué)氣氛，促進(jìn)教學(xué)方式改革，因此高職院校要綜合推進(jìn)VR實(shí)踐教學(xué)課程實(shí)施、培養(yǎng)擅長使用VR設(shè)備的師資力量，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，科學(xué)有效地提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì).

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]巖松，王方，陳科良.基于VR直播的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2020(6)：132-136.

　　[2]張良杰，朱麗敏，鐘石根.VR技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用領(lǐng)域研究[J].傳感器世界，2017(23)：26-31.

　　[3]清奎，何芹，李學(xué)東.VR技術(shù)與傳統(tǒng)教育深度融合：“VR+”教學(xué)模式創(chuàng)新與實(shí)踐[J].數(shù)字社區(qū)，2018(23)：83-84.

　　[4]肖權(quán)權(quán)，侯杏.基于VR的教學(xué)模式改革探索[J].科學(xué)與信息化，2020(27)：16-18.

　　[5]李歡歡.高職院校VR實(shí)訓(xùn)室建設(shè)與應(yīng)用研究[J].南京廣播電視大學(xué)學(xué)報，2018(2)：91-94.

　　《VR技術(shù)在科學(xué)教育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用策略》來源：《遼寧師專學(xué)報(自然科學(xué)版)》，作者:于宏宇