VR技术在物理教学中的应用研究

■云南省电化教育馆 詹 军

实验作为物理课程的重要组成部分，教学工作的规范化开展从某方面来讲不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够促进学生全面发展。但由于部分物理实验操作具有一定的危险性，为了能够在保障学生人身安全的前提下帮助他们掌握物理基本原理，将“VR技术”合理地应用其中是现阶段教育工作者为了促进课程教学改革取得预期成就的重要渠道。

一、物理教学中“VR技术”的践行意义

在“互联网+教育”的时代背景下，将利用计算机为使用者提供一种身临其境感官体验的VR技术，合理地应用于课程教学中，从某方面来讲不仅能有效弥补学生感性认知的缺失，还能在提高课程教育教学质量、激发学生学习兴趣、完善学生物理思维、提升学生核心素养以及培养学生自主学习意识等方面发挥重要作用。相比其他课程来说，逻辑性、抽象性、严谨性、知识性和枯燥性是物理课程的显著特点，在不断削减学生学习兴趣的同时，对学生全面发展也造成了极其不利的影响。但近年来随着教育体系改革的不断深化，教育部门对物理课程教学也提出了新的要求，学生实操能力的培养受到了各界的高度关注。为此将具有沉浸性、交互性以及构想性的VR技术合理应用于物理课程教学中是确保学生主体作用充分发挥以及提高课堂教学效率的重要途径。

（一）VR技术可将抽象内容具象化，能够帮助学生理解物理规律

对于学生而言，在学习物理知识时往往难以调动自身的学习兴趣，久而久之综合能力的发展也受到了一定影响。为满足学生的学习需求，实现物理教学从“晦涩”到“大众化”的转变，在当前人工智能技术不断发展的时代下，教育机构可借助“VR技术”这种计算机仿真系统建立立体化的物理模型，后期教师带领学生对模型参数进行合理化设置，以便在模拟物理现象和过程的基础上将抽象物理现象直观地呈现在学生面前，由此在加深学生对概念认知和理解的同时，培养学生的物理思维。

（二）VR技术打破了实验教学的局限性，提高了实验课程的教学效率

学生实操能力的培养，是物理课程教学改革的重点和难点，究其原因除了学生本身参与度低下之外，实验操作局限性问题的存在也是影响课程教学质量和效率的重要因素。从某方面来讲，由于学生本身个性化差异的存在，在教学中如果教育工作者仍采取传统应试教育手段，不仅影响了学生个性化发展，也对学生人身安全造成了极为不利的影响。对于物理教学中无法进行的实验——“粒子散射、重核裂变、轻核聚变”，基于VR手段将运动规律和实验过程形象化地呈现在学生眼前，让学生全方位沉浸在课程学习中的同时，加深了学生对课程内容的认知和理解，并在打破实验教学局限性的基础上提高了实验课程教学效率。

二、物理教学中“VR技术”的践行策略——以“凸透镜的成像原理”为例

（一）教学对象分析

作为初中阶段的重要课程教学内容，为帮助学生加深对凸透镜成像原理的认知和理解，将VR技术合理应用于课程实践中已迫在眉睫。“凸透镜成像原理”是八年级课程，由于在之前中学生已经完成了“平面镜成像特点”的课程学习，因此在对学生进行指导时，教育工作者需明确课程教学难点，并根据学生实况设置不同的教学目标，以便确保学生课程的整体参与度，如对于学优生而言，教师可设置“学生需明确实验当中成像应调整什么？如何调整”的教学要求，对于学困生来讲则可设置诸如“动手实操和协作完成”的任务，调动学生的课程参与度。从某方面来讲，本节课的重点内容是“凸透镜的成像特点和规律”，在操作时教师还要对学生进行VR技术指导，帮助学生了解VR技术的具体实操顺序，之后认真观察并指导学生进行操作。与此同时在教学中，为确保学生主体作用的充分发挥，教师还要组织学生在正式上课前开展“信息收集、资料整理”等操作，以此进一步强化学生的实操能力。

（二）教学流程

（三）教法与学法

课前准备（设计教学问题）——组织学生借助现代化技术准备相关资料——观察VR实验——小组分析实验内容——小组协作进行实验操作——小组总结——教师归纳补充

1.课程教学方法。相比传统影视化教学，VR技术通过沉浸式体验，在激发学生学习兴趣的同时也确保了学生主体作用的充分发挥。就目前来讲，在“凸透镜成像原理”教学中，为确保教学目标实现，教育工作者需严格按照新课程标准要求落实相关教学工作，以便在确保VR技术应用效益最大化发挥的同时，培养学生的自主学习意识，锻炼他们的自主学习能力。在教学时由于本节课教学内容十分重要，因此在第一节课（45分钟）中教师可先利用VR设备将“凸透镜成像实验”直观地呈现在学生面前，之后将班级按照“学生个性化差异”以及“互助”的原则，分成十个小组，让学生进行分组讨论，明确实验中需要观察什么、记录什么和测量什么，最后教师分给每个小组一定数量的VR眼镜，让学生以小组为单位对“凸透镜成像原理实验”进行设计，由此在确保学生全程参与的同时，激发他们的学习兴趣。第二课时开展的主要目的是加深学生对课程知识的认知和理解，具体来讲就是教师要在正式上课前，先要求学生以小组为单位，就实验中记录的内容进行分析，之后引导学生将实验数据与表格中的数据进行对比，找到实验操作过程中的不足，由此在不断提高学生归纳总结能力和推理能力的同时，确保预期教学目标的实现。最后教师需对学生进行合理化评估，并结合学生实况制定符合学生自身个性化发展需求的教学方案，由此为学生后期自主化学习提供战略指导。

2.课程学习方法。作为课堂教学主体，学生在学习时要以“满足自身学习需求”为目的，通过加强与其他组员的合作交流，将过分强调知识的记忆和理论教学转化为知识的深入探究，从而不断地提高自身自主学习意识、锻炼自身自主学习能力。

三、结语

言而总之，物理作为课程教育体系的基础课程，由于其本身的抽象性和知识性，学生在学习过程中往往极易产生抵触情绪，为改善教育教学现状，将VR技术合理地应用于课程教学改革中，是目前教育工作者取得预期教学成就的重要渠道。