3D虚拟增强现实技术在高中物理教学中的应用

李完娇

摘要：为满足我国教学需求，课程改革工作正在如火如荼的开展。为此，教师需要结合时代发展需要加大对3D虚拟技术的合理化运用，确保教学目标的达成。本文基于此，着重分析3D虚拟现实技术的内涵与意义，并就该技术在高中物理课程教学中的合理化运用措施。

关键词：现实技术;教育教学;高中物理

中图分类号：G4 文献标识码：A

作为高中理科的重点科目，高中物理存在逻辑性强、实操性强的特点。但由于现实教学条件限制，导致高中物理课程教学目标难以实现。为此，教师在课程教学中需要加大对3D虚拟增强现实技术的推广运用，并以此为基础为学生搭建智慧性学习环境，从而确保学生可以在生动的教学环境中学习知识，促进学习主动性与兴趣的提升。现阶段，我国高中物理课程在推进中为保障课程教学效率，促进教学目标的实现，教师需要合理化的采用教学技术与方法。

一、3D虚拟增强现实技术概述

（一）技术内涵

3D虚拟增强现实技术以计算机技术为基础，搭建视、听、触觉一体化的虚拟环境。一般情况下，该技术在课程教学中的运用，可以为学生创造交互性的教学氛围。在课程教学中，为确保技术的使用效率提升，教师需要结合计算机设备发挥技术优势，营造三维虚拟环境。实践调研显示：該技术仍旧属于起步阶段，但技术使用往往可以让学生通过直观感知，在享受视觉冲击中逐渐接收高中物理知识，并促进教学效益提升。

（二）3D虚拟增强现实技术对教学的意义

目前，我国中学在高中物理教学中，为进一步落地完成教学目标，教师需要结合时代发展需要加大对于新教学技术的运用，确保高中物理课程仿真化、智能化水平的提升。

1.有助于突破教学困境

通过实际调研可知：我国中学在基础设计建设方面普遍落后，高中物理课程教学所需的实验设备缺失严重，为此无法满足教学需求。而3D虚拟增强现实技术的开发，可以实现与教学活动的有机结合，为学生创设虚拟教学情境，为此提供三维模拟的演练、操作。该技术的推行可以满足硬件短板，提升课程教学的有效性。

此外，由于该技术的创新性，其运用后创设的教学情境普遍具有新颖性，为此满足学生的好奇心，激发其学习的热情，提升教学效率。

2.促进教学目标的实现

目前，我国各地区的经济发展差异性显著，导致各地区对于教育投资与重视程度不一，各校区的硬件设备比较落后，无法满足实验教学的需求。而该技术与教学的结合，可以高效的开展“项目教学”工作，并让学生的实操能力得到提升的同时，有效的降低学校开支，实现各类效益取得，满足了课程教学的需求，并落实教学效目标的完成。

3.有助于提高教学效果

随着社会发展进步，我国的课程改革工作进一步推广。在新的时代背景下，社会发展对于学生的素养要求日益提升。为此，教师在课程教学中需要注重培养学生的综合素养与能力。事实上，该技术的合理化运用能够为学生创设三维立体的实验教学环境，并引导学生在教学情境中去了解物理知识，锻炼自身能力，提高教学效果。

4.增强学生体验效果

高中物理知识点涉及到宏观、微观运动。为此，教师在进行知识教学中，可以借助3D虚拟现实技术可以为学生真实地展现天体的运行和物体的微观运动，增强学生的感官体验。该技术在高中物理课程中的教学可以直观展现日月食运动、分子热运动等活动。

不仅如此，该技术在教学中的运用具有重复性特征，且通过高效的实验效果满足学生对物理实验观察、参与的需求，弥补传统教学的需要，让学生能够在真实的问题解决情境中发展物理学科核心素养。

5.保障教学安全

在传统的课程教学中，教师往往无法开展危险性实验，诸如电路短路、四轴飞行器故障排查等实验。而该技术的合理化运用则可以规避实验危险，展现学生的主体地位，引导学生对实验现象的直观了解，同时不必消耗任何实验耗材成本。

二、3D虚拟增强现实技术课堂实例分析

关于论述该技术在高中物理课程中的实操，笔者以《平抛运动》为例进行分析。该课程教学核心在于明确理论概念，并进一步探究平抛运动的特点与规律。教师在课程教学中为便于学生对于知识点的理解，采用等效替代的原理进行教学，并通过对比物体在竖直、水平方向的运动了解平抛运动相关知识点。

在传统的高中物理教学中，教师主要通过多媒体设备进行实验的展示引导学生了解知识点。但传统的呈现方式无法显示小球运动状态，需要教师在课程教学中通过理论讲解，为学生进行逻辑推演，帮助其掌握平抛运动的运动轨迹及特征。但学生学习该知识阶段时，其抽象逻辑思维较弱，为此其无法适应理论推理分析，而细节的不清晰也无法在学生的脑海中建构全面的平抛运动模型，阻碍了学生对事物本质现象的探究。

为进一步弥补传统教学的不足，教师可以在课程教学中采用3D虚拟增强现实技术进行课程教学，从而为学生创建虚拟真实的平抛运动实验环境，进而突破了教学困境限制。在该实验环境下，学生可以直接感受到无阻力、无摩擦力的真空理想环境。一般而言，教师在借助该技术进行课程教学中，需要创设实验场景。在模拟实验中，教师需要准备运动仪三个，满足物体垂直、水平、平抛运动的需求。为确保实验的可比性，教师选取的实验对象物体小球需要确保其质量的一致性。

在实验中，教师通过模拟设计，让学生对运动仪施加相同力，并同时释放三个小球。通过实验观察可知，在小球释放的一瞬间，其分别进行平抛、匀速直线以及自由落体运动。除了观察其运动轨迹外，教师还需啊哟引导学生观察小球的运动特点。实验结束后，由于实验均在模拟环境下进行，为此可以通过技术回放的方式，观看三球相撞的画面，了解小球运动轨迹，分析小球的速度及受力的变化情况。

结束语：

本文着重分析了虚拟现实技术在高中物理课程教学中的运用好处，并举出实例进行论述。笔者认为，随着相关措施的落实到位以及理念转变，我国的高中物理教学必将获得显著发展，促进更高效益取得。

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