人大附中：VR融入教学实践案例学校：中国人民大学附属中学

文 宁 宁

VR教学将传统单向教育转化为认知交互和沉浸式体验模式，学生被带入微观或宏观的虚拟世界中，身临其境地观察、探究，激发好奇心，增强主动性。它将学科的复杂知识和抽象结构形象展现，帮助学生更好地理解知识。这是VR技术在教学中最吸引老师的地方。

人大附中在选修课中将VR技术开发作为一项教学内容，老师带领学生开发VR模型，而近两年，人大附中对VR技术应用在课堂上也多有尝试。

戴上VR眼镜，进入人体血液循环系统

辇伟峰是人大附中的高二生物老师，上学年他与另一位生物老师和渊做了两次VR生物课。课堂内容是进入人体血液循环系统，观察了解细胞以及亚显微镜下的细胞结构。每个学生都手持一台VR单机设备，独自进入视频中探究，体验时间10分钟。

“学生进入相对封闭的环境，根据自己的理解来感悟视频内容，但这种视频又比平常放的视频沉浸感更强，学生投入度更高，用于课堂个性化教学比较不错。”辇伟峰说，初次体验的学生非常兴奋，对探究材料的理解也更深入。

不过，封闭式的探究环境也对老师的课堂设计提出更高要求。第一次尝试VR教学，辇伟峰说与传统备课不一样，他要进入虚拟环境体验，把新奇的地方写下来，便于与学生产生共鸣。

如何就素材合理地设计课堂情境是辇伟峰不断思考的问题，“不管是国外还是国内的课，不能为了技术偏离课堂。”

设计课程方案时，很多老师对控场提出不少意见，怎么让学生按照老师设计的路径去探究，不至走得太偏。最终讨论结果是，先布置课堂任务，基于每组学生的特点，设置观察重点。

这堂课辇伟峰布置了两大类问题，一类是巩固之前生物课上没注意到的知识细节，另一类是从生物学意义上探究VR技术在呈现细胞结构上有哪些不合常理的地方。

学生的表现超出预想。“他们观察到很多我没有思考到的问题。”辇伟峰说，在分析细胞核周围的细胞骨架时，有学生提出细胞骨架理论上应该是蛋白质的分子结构，但视频中呈现的却是建房的钢筋结构状，这种维度下，这个结构是不合理的。辇伟峰思考后发现了问题所在，视频没有告诉使用者放大倍数，就生物学科来说，非常讲究参照物及放大缩小的比例。

评价方式也是他要考虑的问题。传统的课堂评价方式多是课堂提问，学生群体回答，或者布置小测试，与学生可以眼神互动。VR课堂，学生则进入封闭的探究环境，不再有传统课堂的互动。辇伟峰说，这种情况下，就要预设问题和探究路径，让这堂课沿着路径走，最后以小组汇报形式做课堂反馈。

从分子式到太阳系，根据学科需求定制VR课堂

除了在课堂上尝试使用VR技术外，人大附中2012年就开设通用技术选修课，其中有一门虚拟现实技术的课程，施一宁老师已经教了四年，带学生开发VR软件系统。期间也遇到一些问题，比如学生的编程基础、三维建模基础参差不齐，上课要先把这些基础打好，独立研发软件就成为了课程附属品。他最近思考的是，学生课时有限，精力也有限的条件下，如何把虚拟现实作为教学主体呈现给学生。

施一宁目前的课程设置分为三个部分，先让学生按照自己的设想，设计出一个软件的三维模型。之后用软件让模型互动。最后给学生现成案例，教他们实现一个VR、AR的DEMO。

“还有一部分是有些老师对V R技术比较感兴趣，想看有没有教学需求，能够用虚拟现实技术去解决，我带学生帮他们做一些。”他补充说。

说到这，一旁教化学课的副校长周龙平来了兴致，开始和施一宁“定制”化学有机分子结构的VR模型，“这个对于空间想象力弱的学生是一大福利。”

在带学生做VR项目的时候，施一宁发现学生对两件事特别感兴趣，一是微观世界的无限放大，像血细胞、分子结构。另一件是天体运动、万有引力这类宏观世界的探索。“学生都想着做一个太阳系，以VR的形式把太阳系虚拟出来，放在桌面上。”还有一些更基础的化学分子结构，给学生代码和基本的技术操作方案后，学生都可以实现。

宓奇老师就向施一宁定制过VR课程，将磁场中的粒子运动做成VR的形式，学生手持平板电脑，可以在平板上改变粒子的质量、运动速度以及电荷属性等，最终平面上的图形就变成了动态的、立体的粒子运动。

好奇之余，研学教研组长臧春梅提出一个疑问，如何保证VR视频中学科参数的科学性。施一宁说这些都会通过相应的软件来解决，会有标准的数据库。

VR教学性价比低？或可影响学生一生

在施一宁看来，所有技术最终都要服务于教学目标与学生素养。

VR技术应用于课堂的另一个问题是使用门槛，老师制作一门VR课程所需要的时间是多少。

“老师比较关心用多长时间才能把一节课带出理想效果。”臧春梅坦称如果时间成本高，而教学效果有限的话，老师也不会用。

宓奇觉得投入产出比要从学生的一生去考虑。他曾与生物、化学、通用技术老师合作开发一系列碰撞课程。在一节汽车碰撞缓冲的技术课堂上，四位学科老师先从自己学科的角度讲解，又花两三周让学生去加工有缓冲功能的手机壳，之后再拿出一节课让学生展示，老师分别点评。课程成本非常高，但他仍然觉得有必要做，让学生知道学科之间如何融合。

“在教育阶段主要是萌发意识。”宓奇解释，当学生在大学听到一些工程学的知识时或许会想到自己也能做，可以往哪个方向努力。他认为未来二三十年后不存在VR概念了，很多工作、学习的场景已经是虚拟现实。现在是井喷但很原始的技术状态。

市场能不能为学校提供长期稳定的技术支持，以帮助学校埋下这些“种子”，这是臧春梅担忧的。施一宁观察，VR市场很大，但应用于教育行业需要漫长的过程，现在仍然以卖硬件为主，做课程的很少。尝试过两次V R生物课的辇伟峰也表示，硬件有了之后，相应软件的研发是否跟得上，能不能构建系列的课程？

这也是学校所关心的。

教育部虚拟现实应用工程研究中心主任周明全，曾总结虚拟现实与教育融合的三大问题，其一是概念问题，教育需要的不仅仅是技术，虚拟现实技术要与教育的发展规律结合，而且是分裂的；其二是技术有待优化，VR眼镜对孩子眼睛的伤害太大，要用全息技术等代替VR眼镜；其三就是内容的制作。他表示，VR教育内容制作复杂，需要政府、企业、教师三方结合，构成教育改革系统工程。同时，对学生的测评也需要重新来定。

VR技术需要经历漫长的时间逐渐成熟，尤其应用到教育领域。这三大融合问题很难在短期内解决。就学校来说，像人大附中这样开放心态，主动探索、寻找契合自己教学场景的VR应用，是可以在小环境逐步优化VR教学的。

未来的趋势已经很明显。国务院最新印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》在第三部分“改革创新驱动教育发展”中提到，支持各级各类学校建设智慧校园，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。VR技术带来的教学新模式目前还只是雏形，想象空间仍然很多。