《VR—虚拟现实世界》课程案例

胡洁玲

一、课程定位与价值

STEAM是科学（Science）、技（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）五门学科的总称，多学科的交叉融合。STEAM教育并不是科学、技术、工程、艺术和数学教育的叠加，而是要将五门学科内容结合形成一个有机整体，从而可以更好地培养学生的新精神与践能力[1]。目前，国内比较多的是如何进行STEAM创新能力的培养，包括从各个学科进行展开分析，国内外现状开展课程的情况，如何打破课程之间的界限等方面展开。但是在初中阶段，因为学校内基础设备的限制，有时候不具备相应的全部器材，有些课程的开发具有局限性，很难进一步继续探究。而课外社会实践的延伸非常好的可以让学生利用课内知识进行课外的延伸，更加注重了学生的主动实践和个体发展。也更加体现了STEAM课程真正提高学生能力和核心素养这一最终目的。我将在这个课程中以学生感兴趣的VR技术为例，尝试利用课堂教学和课外社会实践相互结合，以实现新的突破，可以更好的培养学生的能力和科学素养。而这种课程开展方式也可以借鉴应用于其他需要更多社会资源支持的课程开发。

二、课程纲要

本课程主要从“课堂内”和“课堂外”两条维度展开STEAM课程，以达到课堂内外相结合，更多的利用社会资源，把教育的目的和对学生的素养培养最大化。本次课程以VR技术为例，对STEAM课程在初中可以更有效更可行性的展开做出新的尝试。

（一）学情分析

“中小学整合性STEM教学设计原则”中提到的整合性STEM教学的主要目标必须包含数学和（或）科学内容，并关注各学科间的联系[2]。八年级的学生已经在七上的时候学习了凸透镜的成像原理，在八上也学习了视觉的产生过程，但是对于利用已学的知识来解释未知事物的能力却比较弱，还不能把课堂内的知识转化为一种服务于生活的能力。青少年对于VR技术这样的新事物具有充分的好奇心，容易调动起学习的积极性和探索意识，也可以以这节课为契机，激发学生对新的科技事物的观察和思考。对于初步接触STEAM课程的学生而言，可以在老师的带领下把科学和技术结合起来，可以应用多种学科的只是共同来探究尝试科技前沿技术。假期间，学生利用暑期社会实践小组去嘉兴市科技馆实地感受VR眼镜和技术的实际运用，感受了海底世界，消防灭火等操作，弥补了课堂上器材上的局限性。

（二）课程目标

（三）课程内容与实施

1.课堂内的课程化实施

（1）找重点：本课时的重点是VR眼镜成像的原理解释，利用自己做的眼镜进行实际体验。在解释VR眼镜成像过程中，需要学生抽丝剥茧的把眼镜中成的像和屏幕的像进行比较，利用七上学过的光学知识，八上学习的视觉的产生原理和最新的技术结合起来进行解释。多学科的共同结合，解决实际生活中的问题是这节课的重点。

（2）探难点：本课时的难点是VR技术是应用思考，产生虚拟现实的沉浸感的原因解释。很多学生听过VR技术但是没有尝试过，所以对其应用思考的也不多。技术服务生活，只有让学生开阔眼界，认识到科学与技术带给人们的便利和美好才能更加激发起他们学习的热情。一般学生结合以前学过的知识可以解释产生3D效果的原因，却无法解释为什么头部位移的变化画面角度也会变化。课堂上我们利用实际VR眼镜的使用和地球仪的类比来帮助学生解释这一原因。

（3）寻措施：利用传屏软件即时让全班同学看到眼镜中播放器所看到的左右眼分开的图片，以及学生在实际体验过程中头部转动时的画面，也能帮助学生理解为什么看起来有沉浸感。一般学生结合以前学过的知识可以解释产生3D效果的原因，却无法解释为什么头部位移的变化画面角度也会变化。课堂上我们利用实际VR眼镜的使用和地球仪的类比来帮助学生解释这一原因。

（4）谋设计：以《VR—虚拟现实世界》为例的课堂设计

1）课堂引入：体验的学生上台带上VR眼镜，并且在同学们的指挥下转动头部。台下的学生观察电子白板上的即时画面变化，并且与体验学生描述的比较发现图像可以根据头部的转动呈现各个方向的画面，而且显示屏画面分左右眼。

利用“希沃授课技术”把显示器的画面实时投放到互交式电子白板上，学生们都很激动。让学生把白板上的画面和体验学生描述的畫面相比较，发现区别，有利于后续原理的探究。

2）探索新知：简单的介绍什么是VR技术，和为什么会让体验者感觉进入虚拟世界。先让学生谈谈VR技术可以有哪些应用，再从电影、游戏、零售业、医疗等方面介绍，同时让学生想象该技术应用在相关领域以后会有什么样的效果。利用电子白板展示VR技术在现代生活中的应用，用最新的实际应用图片给与学生对最新科技的渴望，激发他们对技术和科学的兴趣。

3）探究原理：学生利用实际的VR眼镜实物思考、讨论、回答VR眼镜看视频为什么没有边界？为什么需要凸透镜？为什么看到的是立体图像？为什么头转动过程中都有图像？抽丝剥茧，一步步解决关键原理。从视场角、VR眼镜的结构、图像呈现三维立体的原因、头部转动过程中画面改变的原因四个方面介绍VR眼镜的原理。把技术和科学中的凸透镜成像规律，视觉的产生结合在一起，体现出STEAM课程的特点。

4）动手制作：每个学生利用材料包组装VR眼镜，在动手过程中再一次清楚了VR眼镜的内部构造。实际的动手操作，把技术和科学联系在一起，体现了STEAM课程多学科相互协同合作的目标。

（5）亲身体验：利用自己动手做的VR眼镜观看，使这一技术的体验从新闻的观看到班里个别学生的体验，到每位学生的体验，使学生们真真能感受现代科技带给人的好处，也明白了科学知识在技术中的应用，学以致用的重要性。

2.课外的活动化实施

（1）找优势：与传统的学校教育相比，课外校外社会实践具有不可比拟的独特优势：一是实践资源优势，二是技术资源优势，三是社会资源优势，四是对社会情境的选择、平衡和净化。

（2）用资源：通过利用当地拥有的独特的社会基础设施优势，充分挖掘当地的自然资源、社会资源、历史资源、文化资源。

（3）寻平台：嘉兴市有嘉兴市图书馆，嘉兴市科技馆，同济大学嘉兴分校，嘉兴学院等一系列公共设施资源可以让学生们进行挖掘利用，其中嘉兴科技馆内也有VR眼镜和相应的使用设施。

（4）谋活动：假期间，学生利用暑期社会实践小组去嘉兴市科技馆，听取了科技馆工作人员的讲解，实地感受国内较先进的VR眼镜和技术的实际运用，感受了海底世界，消防灭火等操作，弥补了课堂上器材上的局限性，并且把课堂内学到的知识原理得到更深的理解运用。

学生小组分工完成实践报告和演示文稿，并且回校后在班级进行成果展示和分享。

3.对本次实践研究的分析和总结对《VR—虚拟现实的世界》这节课在课堂内外的结合效果分析利弊，总结经验，并且对其他STEAM课程在学校内开设提出可行性的建议。

（四）课程评价

1.课堂学生制作的VR眼镜的质量；

2.学生小组合作书写的社会实践报告和课堂展示情况。

参考文献：

[1]余泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究2015，（4）：13～22.

[2]杨亚平，陈晨.美国中小学整合性STEM教学实践的研究[J].外国中小学教育，2016，（5）58～64.