谈虚拟现实技术在理科教学中的应用

顾雨潇(河北省唐山市第一中学 河北 唐山 063000)

1 虚拟现实技术在教学应用中的现状

虚拟现实技术在课程教学中具有突出的应用效益，但是作为一种新型的教学手段，它还没有在广大学校中普及，在专门应用于中小学教学的虚拟现实培训方面也存在欠缺。目前国内的VR教育应用起步较晚，并多在高校教育集中。相比之下，中小学VR设备、人才稀缺，部分学校更是对虚拟现实技术闻所未闻。首先，VR的硬件设备需要付出大量财力，中学不同于高等院校，没有充足的资金支持。其次，中小学内掌握VR技术的人少之又少，无论是经高校学习后投身中小学教育事业的专业人才，还是经过专业培训的教师。与国内相比较，国外的虚拟现实技术在教育的应用起步较早，且已积累了宝贵的应用经验，取得了一些世界瞩目的成果。观其原因，国外的虚拟现实技术在教育方面有丰厚的人才支撑和政策支持，或可为我国国内的虚拟现实技术教学应用提供借鉴。理科学习培养创新思维和理性分析能力，而大部分理科知识的摄取和理性思维的养成都在中学阶段完成。中学阶段也成为我国未来优秀科技人才培养的重要阶段。中学教育作为启蒙教育和高等教育的过渡、深度学习的奠基，具有举足轻重的作用，所以更应重视对中学教育效果和学生知识掌握程度的提升。虚拟现实技术在理科教学中具有重要意义，可以说是大幅度提升教学质量的“捷径”，所以，加大虚拟现实技术在中学理科教学的普及和应用力度是虚拟现实技术发展的任务之一。

2 虚拟现实技术总述

虚拟现实技术是一项具有广泛应用和广阔前景的技术。VR包含在仿真技术当中，是其中的一个重要方向。虚拟现实技术以计算机技术为载体，同时与传感技术、网络技术等均有交叉，并在各项分支技术的助力下构建出一个能让人亲身感受和体验到的虚拟世界。VR有别于AR，后者通过设备增强人在现实世界中的观感体验。使用者处于现实世界，所观察到的内容叠加在现实世界之上，即增强现实。VR则由计算机生成模拟环境，创造出实时动态的三维立体逼真图像。目前虚拟现实技术在各领域都有广泛的应用，包括航空航天、医学、康复训练、工业设计、软件开发、远程教学、电影及游戏制作等诸多方面。作为一项新兴技术，它目前还不够成熟，有一系列问题亟待解决，比如设备使用中容易产生疲劳感;在虚拟与现实场景和多场景切换中给用户带来眩晕感，还可能对用户视力造成影响。此外，在设备方面，VR头盔仍占主流，笨重且不够美观。尽管如此，它依然具有乐观的前景和重要的现实意义。

3 虚拟现实技术在理科教学中的具体意义

在中学学习特别是高中学习阶段，理科知识体系复杂，对理性思维的要求更高，这也给高中课程教学带来了一定难度。而VR技术能够更好地弥补传统教学方式所具有的体验感弱、“纸上谈兵”等不足，为学生带来浸入式体验，加深课程印象，提高知识掌握程度。一方面，就理论教学而言，传统理论学习尤其枯燥，而VR技术可以通过构造三维立体图像将学生带入到理论提出时的年代，让学生亲自加入到科学家得出理论之前的科学探究过程，从而使学生对整个过程更加熟悉、对理论理解更加透彻。另一方面，实验探究也是理科学习中不可或缺的部分。就实验来说，部分学校存在缺乏实验条件、实验器材陈旧、实验试剂消耗量大等问题，VR则能创造良好的实验条件、避免对实验器材的消耗和损坏。同时，对于一些存在危险性的化学实验，VR能够防止实验事故、规避有毒有害化学试剂的使用，保证了教学人员和学生的安全。

4 关于推广虚拟现实技术在理科教学中的应用的方案

4．1 注重对虚拟现实技术概念的普及，增加人才数量。虚拟现实技术作为一种新概念、新技术，在许多人特别是中学生眼中较为陌生。对于基本概念，若学生从未接触过，那么对掌握相关知识、选择相关专业自然兴味索然。事实上，虚拟现实的概念早在20世纪80年代便已提出，并多见于科幻类小说、电影、游戏、动漫中，但尚未付诸生产生活应用并转变为核心科技竞争力。对于学校来说，可加大对虚拟现实技术概念的普及力度，使学生了解虚拟现实、领略到科学技术中蕴藏的奥秘和非凡的魅力。此外，学生通过观看代入虚拟现实概念的相关作品同样能增强其探索该领域的兴趣，从而促进更多学生投身与该技术的建设当中，进而增加专业人才的数量。

4．2 国家给予政策支持，营造良好的虚拟现实技术发展氛围。虚拟现实技术的起步需要投入大量资金，大部分学校难以负担。可以采取与企业合作、推动硬件设备走入校园等方式，整合优质资源，形成虚拟现实技术发展的良好环境。目前国家已经出台了一系列政策，助力虚拟现实技术的发展，并将虚拟现实技术与增强现实、“互联网+”、人工智能等新兴科技共同列为重点发展项目，推动产品创新及其产业化升级。相信在不久的将来，我们将可喜地看到虚拟现实技术在各行各业的蓬勃发展，虚拟现实技术也将更多应用于教学领域，为学生带来更加直观形象的学习体验。