基于STEAM 的中小学虚拟现实技术课程应用探究

王媛媛 胡小强

摘要：随着技术的不断进步，创客教育、STEAM教育等创新教育模式越来越被人熟知，并逐渐走进校园。同时随着VR技术加入课堂教学，使学生能更加直观地理解抽象知识，有了更好的学习体验。文章以STEAM教育理念为基础，结合虚拟现实技术的特点，从课程论角度出发，探讨虚拟现实课程设计的目标、内容、学生学习其评价等问题。

关键词：STEAM教育;虚拟现实技术;课程设计

1 虚拟现实技术与STEAM教育

1.1 STEAM教育与虚拟现实技术

STEAM教育、创客教育进入基础教育课堂，目的是帮助提高学生的信息素养、创新意识和创新能力。STEAM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）多学科融合的综合教育，是一种教育理念。从内容层面分析，VR教育可以覆盖自然科学、人文历史、物理、化学、艺术、生物、医疗、机械等各个学科及专业，这又高度契合了STEAM教育跨学科的属性。STEAM与虚拟现实技术结合，对于打破传统教学模式、强化学生在学习过程中的主观能动性同样具有明显的现实意义。

1.2虚拟现实技术课程的综合优势

虚拟现实技术课程的特点是：（1）良好的沉浸性，学习任务在真实情景中展开，VR的交互式环境让学生获得身临其境的体验。学生更容易沉浸在情境中，发散思维。（2）有趣的互动体验性，虚拟现实技术可以提供合理化的人机交互方式，学生通过体验感知获得知识，全方位、立体化的进行观察和实验。（3）有很好的趣味性，虚拟现实技术使教学知识以多种方式呈现，与很多硬件软件兼容，不断激发学生学习的主动性。

2 虚拟现实课程的课程设计

虚拟现实课程主要的特点是在技术和内容上为学生提供新的学习方法和内容。主要从“课堂内”和“课堂外”两个维度来展开STEAM课程，以达到课堂内外相结合，把教育的目的和对学生的素养培养最大化。本文将从学情分析、课程目标、课程内容与实施、学习评价四个方面来具体探讨虚拟现实课程设计。

2.1 学情分析

青少年对VR技术这样的新事物充满好奇，课堂上容易调动学生的积极性和探索意识，但对于利用已学知识来解释未知事物的能力比较弱，还不能把课堂内学习的知识转化为服务于生活的能力。以STEAM教育为基础开展虚拟现实技术课程，能够真正提高学生能力和核心素养。

2.2 课程目标

虚拟现实技术课程与通用技术课程紧密联系，其目的在于培养学生，而虚拟现实技术课程还注重培养学生的工程思维、科学精神、创新意识、图样表达以及物化能力。

2.3 课程内容与实施

虚拟现实技术课程并不是一个孤立的“计算机软件教学课”，而是从实际生活出发，在STEAM教育理念的指导下融合多门学科实操课程，兼顾学习者特点，具备趣味性和探究型的课程。

（1）课内的课程化实施

①瞄重点：只有让学生开阔眼界，认识到科学与技术带来的便利和美好才能更加激发他们的学习热情。将重点知识分解到课堂的细节中，多学科共同作用，解决生活中的实际问题。

②抓难点：一般学生可以结合以前学习的知识解释VR的3D效果，但这个年龄段的学生无法理解画面情景角度会跟随头部移动变化。课堂上要利用实际的VR眼镜和地球仪来类比，帮助学生理解。

③找措施：利用屏幕传屏连接VR眼镜，使全班同学看到眼镜中的场景，观察操作过程以及实际体验头部转动时画面的改变。这样学生就能理解为什么会有沉浸感，从而产生探索的兴趣和对应用的思考。

④谋设计：整个课堂可以分为课堂引入、探索新知、探究原理、动手制作、亲身体验五个环节进行。让每个学生可以亲身体验、动手操作，把技术和科学联系在一起，体现STEAM课程的特点。

（2）课外的活动化

①寻优势：与传统教育相比，课外的实践类活动有不可比拟的独特优势：一是近距离接近前沿技术;二是亲身体验，实践课堂所学;三是把握社会资源优势;四是兴趣与社会情境的优势。

②挖资源：充分挖掘當地的社会基础设施资源、历史资源、文化资源、社会资源。

③用平台：利用科技馆、图书馆以及网络平台的资源进行课外学习。

④策活动：去当地科技馆，听取工作人员的讲解，实际感受国内较先进的VR眼镜和技术的实际应用，弥补课堂上设备的局限，并把课堂内学到的知识原理进行更深刻的理解。

2.4 学习评价

虚拟现实技术的课程评价是面向学生和教师的多元评价，不仅仅要从学生提交的作品和知识掌握的情况进行表现性评价，还要从“知晓”、“理解”、“运用”、“操作”等多角度进行课堂评价。

对学生个人的评价，注重小组互评与个人评价并重，从多方面、多角度分析学生表现。个人评价可以从学生的态度、思维、技术的掌握、实践的参与和信息的搜集等评价;对小组的评价可以从整体合作、组内分工、作品完成度、协作效率等方面评价。

3 虚拟现实技术课程展望

随着科学技术的飞速发展，虚拟现实技术越来越成为学生必需掌握的一项基本技能。虚拟现实技术能够将知识通俗化，便于学生理解，通过其较强的交互性能给学生带来更多的学习乐趣。把STEAM学习理念和VR技术相结合，优化教学路径和方法，改善教育教学效果，解决学习者学习中的问题，为学生提供个性化学习，培养学生创新思维，让学生的综合素质得到大幅提高。

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