浅谈VR/AR在高中生物教育中的运用

刘晓东

VR（虚拟现实）技术是一种借助电脑模拟三维环境的虚拟空间，在视觉、听觉、触觉等各感官方面进行模拟，用户可以全方位、无限制地观察虚拟空间内的事物，犹如身临其境。

AR（增强虚拟现实）技术是一种通过对摄影机影像位置、角度的实时计算，结合对应的图像、视频、3D模型，将虚拟世界在现实世界的屏幕中实现互动，达到超越现实的感官体验，使真实的环境和虚拟的物体实时叠加在同一个画面或空间。

近年来，VR/AR已经从军事等领域转向民用多领域发展，各个IT公司也投入VR/AR的研究和运用中，大量相关的硬件得到普及，为VR/AR的运用提供了条件保证。

一直以来，教育工作者都在寻求一个身临其境的教学场景，让学生通过互动交流，积极主动地参与学习知识和掌握技能的教学环节中。在这方面，VR/AR具有明显的优势，而且虚拟现实技术避免了在真实操作中的各种危险，突破了时间和空间的障碍，使学生有机会放心大胆地去尝试，不怕失败。亲身经历和感受比空洞抽象的说教更具有说服力，主动地进行交互与被动的灌输有着本质上的区别。因此，可以说VR/AR运用于教育有着美好的前景。

笔者有幸申请主持了全国教育科学规划十三五规划课题《VR在生物教学中的运用研究》，通过对课题的研究，笔者发现在高中生物课堂教学中运用VR/AR，不是不能用，但是也不能乱用，教师主要注意以下几个方面：

第一，教师不能运用VR/AR技術替代所有的传统学生实物实验和体验，但是可以挖掘一些经常被忽略的探究实验。

第二，教师可以运用VR/AR技术模拟一些课堂教学中无法完成的实验。如《生态系统的物质循环》这一节的内容中有一个“土壤微生物的分解作用”的探究实验，因为耗时长，所以被广大教师忽略了。通过VR/AR技术模拟实验，教师可以有效避免时间上的限制，增强了学生对知识的体验感。

实物实验对学生的体验感和操作训练是VR/AR技术无法替代的，而且在实验过程中出现的问题和现象有时也是无法模拟的，甚至是无法预料的。实物实验可以增强学生发现问题和解决问题的能力，所以对于可以创造条件满足的实验，教师可以让学生进行实际操作，培养学生实际操作的能力和应变处理能力。另外，在运用VR/AR技术模拟实验时，教师还需要设计纠错、容错、错误提示和实验评价体系，以增强学生模拟实验过程中的自主性和创造性，实现即时反馈，以达到自主学习的目的。当然，教师还可以运用VR/AR技术，模拟一些传统实验，便于学生复习和巩固知识。

笔者认为，教师还必须明白VR/AR技术不能替代传统的PPT软件，传统的PPT软件在教学方面的运用和功能已经为广大教师所熟悉，它具有容纳量大、素材广泛、便于编辑、使用方便等各种优势，而这些都是VR/AR技术所不具备的，或者说是普通教师无法运用和掌握的。对于教师来说，使用VR/AR技术存在素材不够、修改不方便、更新不及时、内容归纳不全、对设备的要求较高、教师制作课件的难度较大、需要专业公司的支持和配合、虚拟操作无法纠错缺点等诸多问题。另外，教师需要花费大量的时间进行设计制作，这对存在教学和升学压力的高中教师提出了更大的挑战。

在课题研究过程中，虽然教师们运用了VR/AR技术制作课件，但该课件仅限于课堂互动和实验模拟的环节。如教师运用VR/AR技术模拟DNA的结构和合成过程，模拟减数分裂过程，但相关概念的整理和归纳、知识的讲述等大量内容还需要通过PPT来展示。

VR/AR技术的使用对教材内容和设计的变革要求更加迫切，之前的教材内容和架构设计是基于传统教学方法的基础上编制的。VR/AR的运用是教育技术发展的一个飞跃，它营造的沉浸式自主学习环境，使学生获得了更强的体验感，也使互动的空间和时间得到了无限扩大，对教学内容变革的影响尤其强烈。因此，在广泛运用该技术的基础上，教师需要及时有效地调整教学内容，适当地添加一些运用VR/AR技术设备辅助教学的知识，让之前无法在高中阶段讲述或体验的知识可以得到完成。

（作者单位：南昌市第三中学）