VR/AR技术在小学课堂教学中的应用

张德梅 郭媛媛

信息化时代，学生的思维和见识不断拓展，这也对教师提出了更高的要求。《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》强化了育人导向，推动了育人内容的变革和育人方式的改进。在此背景下，教师需要不断学习和汲取知识，创新教学方式，提高课堂教学效率。

VR技术以虚拟现实为基础，让使用者获得沉浸式体验；AR技术，就是在现实中叠加虚拟的要素，让使用者的视觉效果得到提升。两者的结合给教育带来了新的机遇，其独特的优点也受到很多教师和学生的喜爱。

一、VR/AR技术的特点

VR技术，允许用户在虚拟墙上自由移动和交互，模拟真实场景。虚拟现实技术的本质是一种多感觉的体验、沉浸和互动。

AR技术，把虚拟的要素投射到现实的环境，像手机一样把摄像头放到你的眼前，让你可以拍照、录像、看视频。如果说手机是一个“点”，那么 AR眼镜就是一个“面”，“点”和“面”结合，提高了画面的交互性和真实感。

二、VR/AR技术应用于小学教学的优势

（一）提供沉浸式学习体验

VR/AR技术，让学生能够以真实的方式感受到虚拟世界的存在，使学生在这个环境中进行活动，如操作、观察、游戏等，从而增强学生对知识的理解和记忆。新课标多次出现“情境”一词，强调教学要从实际生活中创设丰富多样的学习情境，让学生在体验中学习，在实践中探索，激发学生的兴趣、想象力和求知欲，重视创新，赋予学习新的生命力。例如，在学习古文时，学生可以使用VR技术驾驶船只前往桃花源，还可以和当地的村民进行交流。在探索科学的过程中，我们通过虚拟现实教学，能够把星空的运行规律展示给学生，让他们感受到星空的美好，激发他们对科学知识的探索兴趣。

（二）充分发挥学生学习主动性

传统的基于文本的教学方法，给学生的理解带来了困难。VR/AR技术的使用，让抽象观念变得生动形象，让学生对事物有更直观的认识和感受。比如，在学习图形与几何的过程中，学生可能会遇到一些困难。在研究过程中教师发现，AR奇妙学堂APP借助AR/VR技术，把几何知识形象生动地展现出来，使学生通过拖动旋转图形720°观察图形的特点。这种直观的学习方式可以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。

（三）增强学习记忆

VR/AR技术可以提供多感官体验，改变传统的单一通道的“听”，提供更加丰富和深入的学习体验。这种多感官刺激有助于加强学生记忆，因为多个感官通道的参与可以增强记忆的编码和存储，在一定程度上提高学习效率。例如，在实验课上，学生可以通过VR技术对实验现象进行观察，听到实验过程的解释，亲自操作实验器材。多感官的学习方式，能够使学生在课堂上保持较高的注意力，对学生的理解力与记忆力有显著的促进作用。

（四）培养学生的创新思维

VR/AR技术可以提供自主探索和创造的机会，培养学生的创新思维。例如，学生可以通过AR技术创造自己的艺术作品，在三维立体空间中感受美术学科的艺术性内涵，提高创造力和想象力。这种自主性的学习方法，有利于培养学生的创新思维，给他们带来更多的机遇。学生还可以在模拟的历史场景中，通过VR技术领略过去的文化遗产，领略生活的深层次意义，在学习过程中生发更多的文化自豪感和情感共鸣。

三、VR/AR技术在小学各学科教学中的应用案例

（一）语文教学案例

在《我的植物朋友》一课中，柳燕老师展示了AR创新课堂的作文学习。柳老师非常重视认知表象的作用。上课前，为了让学生积累丰富的直观经验，柳老师让他们通过观察校园绿化植物，对自己感兴趣的植物的外部形态、特征、生长环境等方面进行观察和感知。课堂上，为了再现学生已经习得的表象，柳老师通过AR技术将学生感兴趣的植物展示在交互大屏上，以便学生回忆和重新观看他们之前观察到的植物形象。在展示AR植物的同时，柳老师引导学生制作植物卡片，并让学生用自己的话说出植物的习性和特点，从而引导学生有目的地观察、描写。整堂课中，AR技术的辅助让学生在轻松愉悦的氛围中进行学习。学生的目标明确，思路清晰，而教师的引导也变得省心又省力。可以看出，AR创新课堂不但趣味横生，而且高效实用。

（二）数学教学案例

在《观察物体（一）》一课中，二年级教师李卫东在真实课堂中使用AR技术设计了虚拟的熊猫和大象图像，在学生面前展示并介绍它们。学生直观地感受到从不同的角度可以看到不同的画面，从而明白：观察的角度不同，观察到的现象也会不同。这种新的互动体验将在未来的教育中发挥重要作用，为教师和学生开辟更广阔的学习空间。

（三）科学教学案例

在《声音是如何传播的》一课中，由于对声波知识缺少了解，很多学生在了解物体震动和发出声音方面存在困难。并且因为学校的教学条件有限，声音会在许多不同的地方传播，而这里并没有玻璃隔断。丁莉莉老师把VR技术引入课堂，借助VR虚拟实验创设了真空实验环境。学生由于自己真实经历过实验过程，对知识点的理解也更深刻。虚拟仿真实验为师生创设了虚拟空间，营造了真空的实验环境，降低了实验事故发生的可能性，减少了实验浪费。

这几个案例给了我们一些启示：将VR/AR技术应用于教学，在一定条件下可以让教育资源匮乏地区的孩子也能利用前沿的技术去学习科学文化知识。

四、VR/AR技术应用中的挑战和应对措施

（一）技术设备

传统的VR/AR装置比较昂贵，对于学校和家庭来说都是一种负担。但随着技术的发展，许多公司为手机或平板电脑开发了方便实用的VR/AR程序。现在的VR/AR技术不再是高不可攀的新科技，而是人人可用的便捷实用工具。本文所论述的VR/AR教学环境，只要有电子交互式大屏，教师在手机或平板电脑上安装VR/AR软件就可以实现。

（二）师资与教学资源

要把VR/AR技术应用于教学，教师就必须具备相应的信息技术技能。但目前该领域的学习资源相对较少。本案例的探究给广大师生提供了可参考、可学习的案例资源。学校或教育行政部门可以根据实际情況组织开展教师信息技术应用能力提升专项培训，帮助教师掌握教育教学所需的信息技术，提高教师信息素养和运用信息技术解决实际问题的能力。

（三）课程内容和评价方式

目前，在教学中，课程内容和评价方式还不能完全适应VR/AR技术的应用。为了解决这个问题，学校可以与教育行政部门、教学研究机构合作，共同开发适合教育领域的VR/AR技术应用的课程内容和评价方式。在学习风格方面，学校可以为每个学生定制不同类型的学习内容。

五、VR/AR技术在教育领域的发展前景

随着研发技术的进步，VR/AR设备的成本将随之降低。VR/AR技术将以更简单、方便的方式进入教育领域，提高教学效率，减轻教师负担。我们发现，VR/AR技术应用于小学教育具有广阔的前景。目前，利用VR/AR技术，可以提供丰富的学习资源和互动式学习体验。纵然如此，VR/AR技术与教学内容进行融合，是为了解决教学困难，使课堂增色的，不能单纯为了用而用，而要真正做到信息技术为教学服务，赋能教育高质量发展。同时，VR/AR技术还被引入更广泛的领域，如历史、艺术、文学等，这让学生在学习过程中充分感受知识的魅力，为终身学习奠定坚实的基础。

（本文系2023年度河南省教育科学规划课题“VR/AR技术视域下的小学课堂教学研究”的成果。课题批准号：2023YB1182）

（责编 马孟贤）