基于核心素养的虚拟现实技术在初中生物教学中的应用

王松

摘要：虚拟现实技术能够借助计算机与人的交互手段来帮助人类体验三维动态视图，并能够有效的帮助人类通过建模，仿真设计出来的场景与事物，从而促进观察者强化感受，深化理解。将虚拟现实技术应用于初中生物课堂中，帮助学生更细致的观察生物知识与生物现象，更直观的感受生物形态，进而使生物课堂的效益大大提高。

关键词：虚拟现实技术 科学思维 科学探究

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术、等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。模拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三位立体逼真图像。感知是指理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括触觉和嗅觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动、眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

虚拟现实技术能够借助计算机与人的交互手段来帮助人类体验三维动态视图，并能够有效的帮助人类通过建模，仿真设计出来的场景与事物，从而促进观察者强化感受，深化理解。将虚拟现实技术应用于初中生物课堂中，帮助学生更细致的观察生物知识与生物现象，更直观的感受生物形态，进而使生物课堂的效益大大提高。

1.虚拟现实技术解放学生的思维，激发学习兴趣

激发学生兴趣是生物课堂教学的重要任务之一。生物教材中大量知识点比较抽象，如果教师单纯讲述，则很难激发学生的求知欲和自主探究的学习兴趣。而借助虚拟现实技术将文字、图片、录像等直观地展现出来，给学生提供具体可感的形象，特别是屏幕上出现的彩色画面，使学生在学习过程中充分运用眼、耳、手等感官，全方位地接受不同形式的信息刺激，消除单纯课本文字内容的单调、枯燥的感觉，激发学生的兴趣，进一步把学生的审美体验推向高潮，从而使学生进入自主学习、积极思维，合作探究知识的认知活动中。例如，在学《地球上生命的起源》时，课上播放霍尔丹和奥巴林提出的假说中――原始地球上生命起源的模拟视频。短短几分钟，把一个伟大的假说形象生动地展示给学生，使学生从视、听感观上得到共鸣，引起学生注意。又如，在教到人体皮肤的保护作用时，使用了多媒体，把细菌用大刀要砍破皮肤入侵人体的行为用动画形象地展示出来，活跃课堂气氛，极大地激发了学生的学习兴趣。

2.虚拟现实技术助力生物教学，促进学生科学探究能力

生物是一门以实验为基础的学科，很多教学内容都离不开实验，同时需要通过实验进行验证。通过演示实验、分组实验对培养学生的动手、动脑能力，培养学生的科学探究能力有重要影响。但实际生活中很多的实验受到设备、场地、实验材料和实验隐藏的危险性等条件的制约而不能完成，很多的理论因缺乏实验基础而显得苍白、空洞。信息化技术为生物实验提供了一项强大功能――虚拟现实。例如：利用三维动画模拟细胞的分裂和生长过程等，从而使生物教学变抽象为具体，化繁为简学生易于接受、乐于接受。

3.借助虚拟现实技术优化学习方式，高效获取知识

实验证明单靠听觉，可获知识的60%，单靠视觉可获知识的10%，而视听并用，可达到86.3%以上;就保持三天左右的记忆率来看，单用听觉是15%，单用视觉是40%，视听觉并用是75%。在生物教学中，运用虚拟现实技术，能够克服传统媒体在时间和空间上的限制，化静为动，信息量大，图像生动，音响逼真，能轻易地把大量冗长、枯燥的文字图像化，使复杂的问题简单化、动态化。例如：在探究《输送血液的泵――心脏》一节中，运用多媒体视频录像演示这一生理过程，通过慢放、特写等方法处理镜头，则能真实艺术地再现心脏的四个腔室及血液循环的动态过程。同时，学生可以通过自己教室的多媒体，将课堂上讲解的教学内容调出来读取，对不理解的环节可以反复观看，从而实现学生与教师的长期互动。这样，随着手指轻松点击对所学内容进行梳理，大大提高了知识的整合率。在信息化生物教学的实施过程中，仅仅靠课堂上的探究和学习是不够的，我们可以为学生提供适当的参考信息，如获取相关信息的网址、搜索引擎等。同时，网络支持学生的在线交流。在探索解决生物问题方案的过程中，学生可能真实领悟、深刻理解生物内容，逐步形成严谨科学的思想和科学探究的基本方法。

虚拟现实技术在生物课堂上的运用应基于教学实际，该多则多，该少则少，切不可心中无数，更不能本末倒置。在教学中，教师应考虑到，应该在教学的哪个环节使用哪些教学资源等问题。同时，教师理清教学思路，设计好教学流程。对整堂课的教学流程的设计，课件运行、测试、提问等在哪个环节插入为最佳方案，都要有事先安排，避免教学双方受制于虚拟现实技术。信息化教学应围绕教学需要，有所取舍，一切以服务教学为出发点，防止为使用而使用，追求课堂热闹忽视教学的本质。教师要防止教学思路被多媒体信息所左右，让原有好的教学风格被流水线的程序湮没，从而影响自己的教学风格及随机应变的能力，影响教学效果，最终失去信息化教学的优势。

参考文献：

[1]陈学红.利用信息技术创新初中生物教學方法[J].中国信息技术教育，2013（2）.

[2]杜梅.现代教育信息化下的生物教学[J].中学生导报（教研周刊），2012（3）.

[3]王艳萍.对生物学课程信息化问题的思考[J].教育探索，2012（5）.

[4]王学松，宇文江. 虚拟现实技术的“前世今生”[J].中国科技产业，2015.08.30.

[5]李建荣，孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学.2014（3）