以基于虚拟现实的仿真教学环境来辅助小学科学教学
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以数字化教学手段助力小学科学教学方式变革发布时间:2023-05-25T03:44:44.434Z 来源:《中小学教育》2023年6月1期作者:李欣禹[导读] 小学科学教学与数字化的融合,不仅增强学生沉浸感和体验度,也为优化教学过程、增强课堂立体感提供技术支撑,促进教学的提质增效。
由此可见,探索数字化教学手段的应用方式很有意义。
(吉林省东辽县白泉镇第二中心小学校 136600)摘要:数字化技术在课程教学中大显身手,促进课程教学体系的全面变革升级,在提升教学质量的同时,也为学生带来全新体验。
基于此,本文以小学科学教学为对象,从数字化硬件应用、数字化技术的适度应用与优化评价模式三个角度,探索了教学变革路径。
关键词:数字化;小学科学教学;变革中图分类号:G652.2 文献标识码:A 文章编号:ISSN1001-2982 (2023)6-119-01引言小学科学教学与数字化的融合,不仅增强学生沉浸感和体验度,也为优化教学过程、增强课堂立体感提供技术支撑,促进教学的提质增效。
由此可见,探索数字化教学手段的应用方式很有意义。
一、应用数字化硬件小学科学教学中,灵活运用传感器、数字拍摄仪器等硬件设施,助力科学教学改革。
现有传感器类型丰富,与小学科学知识的融合点较多,例如温度传感器、声音传感器、光电门传感器等等,为科学课堂带来丰富的色彩。
讲授“水的沸腾”知识点时,教师需要演示水从加热到沸腾过程中温度的变化情况,让学生理解“沸点”。
通过温度传感器,获取水温变化的数据信息。
将数据记录软件与温度传感器连接,自动记录保存温度传感器反馈的数据,通过分析形成温度变化曲线。
讲授“气体”相关知识时,使用气体传感器测量呼吸前后的气体物质含量。
教学过程中设置“比较空气质量”小实验,使用小工具测量空气中的PM2.5含量,通过气体传感器反馈测量结果。
讲授“力”知识点时,通常采用弹簧秤,但是弹簧秤自重会影响测量结果。
实验过程中采用力传感器,获得更精准的测量结果。
科技在小学教学中的应用案例分享近年来,科技的快速发展已经深刻影响了各个领域,包括教育。
在小学教学中,科技的应用已经成为一种趋势。
本文将分享一些科技在小学教学中的应用案例,以期为教师们提供一些启发和借鉴。
一、虚拟现实(VR)在地理教学中的应用虚拟现实技术是近年来备受瞩目的科技创新之一。
在小学地理教学中,利用VR技术可以为学生提供身临其境的学习体验。
例如,在学习地球的结构时,学生可以通过VR头盔进入一个虚拟的地球内部,观察地球的各个层次,了解地球的构造和地壳运动。
这种沉浸式学习方式可以激发学生的学习兴趣,提高他们的学习效果。
二、编程教育在数学教学中的应用编程教育是培养学生创造力和解决问题能力的重要途径之一。
在小学数学教学中,教师可以引入编程教育的元素,让学生通过编写代码来解决数学问题。
例如,教师可以使用编程软件让学生编写程序来计算圆的面积,通过实践的方式帮助学生理解数学概念和运算规则。
这种创新的教学方式可以培养学生的逻辑思维和问题解决能力。
三、移动设备在语言学习中的应用移动设备的普及使得学生可以随时随地进行学习。
在小学语言学习中,教师可以利用移动设备上的学习应用和资源来辅助教学。
例如,教师可以推荐学生使用语言学习应用来进行单词记忆和语法练习。
同时,学生也可以利用移动设备上的录音功能来进行口语练习,提高他们的语言表达能力。
移动设备的应用可以使语言学习更加便捷和有趣。
四、互动白板在科学实验中的应用互动白板是一种结合了传统白板和电子屏幕的教学工具。
在小学科学实验中,互动白板可以发挥重要作用。
教师可以利用互动白板上的触摸功能,与学生一起进行实验操作和数据记录。
同时,互动白板上的多媒体功能可以展示实验过程中的图片和视频,帮助学生更好地理解和掌握实验内容。
互动白板的应用能够提高科学实验的互动性和趣味性。
五、在线学习平台在综合学科中的应用在线学习平台为学生提供了一个自主学习和合作学习的环境。
在小学综合学科中,教师可以利用在线学习平台来布置作业、分享学习资源和进行讨论。
中小学虚拟实验室对科学教育的促进中小学虚拟实验室是一种基于网络科技和虚拟现实技术的教学工具,可以模拟真实实验环境,让学生在没有实际实验室设备的情况下进行探究性学习。
它为中小学生提供了更广阔的学习空间和更丰富的学习资源,对科学教育的促进具有重要意义。
首先,中小学虚拟实验室可以丰富教学内容,扩展学生的知识面。
通过虚拟实验,学生能够观察和模拟各种实验现象,进行实际操作和探究。
这种亲身体验不仅增强了学生的实践能力,还提高了他们对科学知识的理解和掌握程度。
同时,虚拟实验室可以模拟各种实验场景,包括一些在传统实验室中难以实现或危险的实验,使学生能够接触到更加丰富的科学知识,拓展了学习的广度和深度。
其次,中小学虚拟实验室可以激发学生的学习兴趣,培养他们对科学的热爱和探究精神。
通过虚拟实验,学生可以跨越时间和空间的限制,实现在任何地点、任何时间进行实验的可能。
这种便利性和灵活性让学生更加主动积极地参与学习,增强了他们的学习动力和主动性。
同时,虚拟实验室中的一些交互性设计和游戏化元素也能吸引学生的注意力,使学习过程更加生动有趣,促进学生对科学知识的深入理解。
此外,中小学虚拟实验室还可以提高教师的教学效率和教学质量。
通过虚拟实验,教师可以直观地展示各种实验现象和步骤,解释科学原理,引导学生进行实验设计和结果分析。
教师可以根据学生的实际情况和学习需求,选择适合的虚拟实验内容,个性化地指导学生学习。
同时,虚拟实验室还可以记录学生的操作过程和实验数据,为教师提供详细的学生学习情况和表现反馈,有助于及时调整教学策略和方法,提高教学效果。
总的来说,中小学虚拟实验室对科学教育的促进是多方面的。
它丰富了教学内容,激发了学生的学习兴趣,提高了教师的教学效率和教学质量。
随着科技的不断进步和教育理念的更新,中小学虚拟实验室将在未来发挥更加重要的作用,推动科学教育的发展,培养更多对科学感兴趣的学生和未来科学家。
VR技术小学科学教学设计引言VR(Virtual Reality,虚拟现实)技术是一种现代教育技术,通过模拟现实场景,让学生身临其境地参与其中,从而提高他们对科学知识的理解和学习兴趣。
在小学科学教学中,使用VR技术能够为学生提供全新的学习体验,激发他们的学习热情,提高学习效果。
本文将针对小学科学教学设计一份基于VR技术的教学方案,旨在帮助教师改善教学方式,促进学生的学习发展。
一、教学目标1. 培养学生科学探究能力,提高学生综合应用知识的能力。
2. 培养学生团队合作和沟通能力,培养学生创新和解决问题的能力。
3. 提高学生对科学的兴趣,增强学生对科学知识的记忆和理解能力。
二、教学内容本教学设计将选取小学科学课程中的一些核心内容,包括物质的结构与性质、生物多样性、能量及能量转化等,结合VR技术进行展示和学习。
三、教学方法1. 利用VR技术展示和学习将VR技术应用于课堂教学中,使用虚拟现实技术展现物质的结构和性质、生物多样性等概念,让学生通过VR设备亲自参与其中,体验科学实验和观察现象,提高对科学知识的理解。
2. 情景模拟和角色扮演利用VR技术模拟真实场景,设计情景任务,要求学生通过虚拟现实技术体验并扮演不同的角色,形成真实且具体的学习环境,让学生在虚拟世界中进行科学探索,培养其科学观察和实验能力。
3. 小组合作将学生分成小组,每个小组通过VR技术共同完成教师安排的科学任务,鼓励学生之间的合作和协作,在合作中培养学生的团队精神和互助精神。
四、教学步骤1. 理论知识讲解教师通过课堂讲解介绍物质的结构与性质、生物多样性等相关的理论知识,让学生对知识有一个整体的了解。
2. VR环境体验学生通过VR设备进入虚拟现实环境,亲身体验物质的结构与性质、生物多样性等概念。
教师引导学生进行观察和实验,让学生对相关科学现象有更深入的认识。
3. 情景模拟和角色扮演教师设计情景任务,要求学生通过VR技术在虚拟环境中扮演不同角色,进行科学探索和实验操作。
基于zSpace的虚拟现实技术在小学科学活动课程中的实践探究基于zSpace的虚拟现实技术在小学科学活动课程中的实践探究引言:近年来,随着虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术的迅猛发展,其在教育领域的应用也逐渐受到广泛关注。
尤其是在小学科学活动课程中,利用虚拟现实技术,可以为学生提供更加直观、生动的学习体验,激发其对科学的兴趣和探索精神。
本文将探讨基于zSpace的虚拟现实技术在小学科学活动课程中的实践应用,并分析其对学生学习成效与兴趣的影响。
一、虚拟现实技术简介虚拟现实技术是一种通过计算机生成的仿真环境,可以使用户沉浸其中。
它通过特殊的设备,如头戴显示器、手持控制器等,模拟出真实世界或虚构世界的视觉、听觉和触觉等感觉,实现用户与虚拟世界的交互。
zSpace作为一种先进的虚拟现实技术,通过使用3D眼镜和激光笔,可以实时交互并触摸虚拟的3D物体,为学生提供更加沉浸、真实的学习体验。
二、基于zSpace的虚拟现实技术在小学科学活动课程中的应用1. 模拟实验室环境传统的小学科学活动课程中,缺乏真实的实验室环境,学生往往只能通过图片、文字来理解实验原理。
而利用zSpace技术,可以将实验室环境模拟出来,学生可以通过虚拟世界的方式亲自进行实验操作,观察实验现象,并通过实时反馈获得相关数据与结果。
这样一来,学生不仅可以更加直观地理解实验原理,还能够培养实验设计和数据分析的能力。
2. 探索自然现象小学科学活动课程中,学生需要探索各种自然现象,如日月食、物体的运动等。
利用zSpace技术,可以将这些自然现象具体地呈现在学生面前,让学生通过观察和实验来深入理解。
他们可以在虚拟环境中调整观察角度、改变条件,亲身体验自然现象的各种变化。
这样的学习方式既能激发学生的学习兴趣,又能培养他们的观察和探索能力。
3. 3D建模与创作利用zSpace技术,学生可以进行3D建模与创作,可以设计并制作自己的虚拟模型。
三维学习:小学四年级下册科学全册教案VR教学设计随着科技的不断发展,虚拟现实(VR)技术得以广泛应用于教育领域。
三维学习,即通过三维虚拟环境模拟真实场景,以增强学习过程的互动性和体验感,让学生更好地掌握知识和技能。
本文旨在探讨针对小学四年级下册科学全册的三维教学设计。
一、三维虚拟教室教育机构可以在课堂中引入三维虚拟教室,通过特殊设备让学生置身于虚拟的科学实验室、天文望远镜等场景中。
学生可以通过手柄、头盔等设备进行互动,观察、探索实验场景,加深对科学实验的实际操作理解和记忆。
同时,这种互动方式也可以激发学生对科学的兴趣和好奇心,提高学习主动性。
二、三虚拟模拟实验除了教室外,可以将虚拟现实技术应用于模拟实验中。
比如在学习水的状态时,学生可以通过设备亲身体验水的三态变化过程,增强其体会和理解。
在学习电流的相关知识时,将电路建模成虚拟场景,让学生在虚拟实验室中自由搭建电路、测量电流等,加深对电路的认识。
在模拟实验的同时,也为实验的难点提供解答,并能及时和生动地演示实验步骤。
三、三维虚拟探索针对自然科学的学习,学生通过虚拟现实技术可以越过时空的限制,观察、探究自然现象和生物世界。
比如学生可以亲自走进生态林区,在虚拟场景中探索植被、动物等生态学知识。
在学习地球科学时,学生可以沉浸在虚拟的地质环境中,观察地层、岩石等,并模拟火山爆发、地震等自然灾害,让学生更深刻地体会科学知识与生活的联系。
四、三维虚拟互动游戏三维虚拟教学还可以与游戏结合,提供带有游戏性质的互动课程,让学生在娱乐中学习。
学生们可以在玩游戏的同时学习科学知识,比如在玩打飞碟游戏时,了解星球、卫星、阶梯式设计等;在玩模拟人体器官游戏时,加深对人体内部结构的了解和记忆。
引入三维虚拟现实技术能够让学生更深入地体验科学知识,提高学习欲望,增加学习兴趣,激发创新思维等。
针对小学四年级下册科学全册,可以通过三维虚拟教学手段,增强学生的探究兴趣、科学探索意识和实践能力,让学生在游戏式的学习中轻松掌握知识。
小学科学教学中使用虚拟实验室的必要性及策略摘要:实验教学是小学科学教学中不可缺失的重要一环,是学生从理论学习走向实践学习的桥梁。
但在实际教学中,一些客观存在的不可避免的因素,往往会制约实验教学的效果。
虚拟实验室借力现代计算机技术、网络技术,几乎弥补了传统实验教学中的大部分缺憾,从而使实验教学在新的时代背景下绽放出新的光芒。
关键词:虚拟实验室;仿真实验室;小学科学实验教学小学科学作为学生获取科学知识、培养实践能力和创新能力最重要的一门学科,越来越受到社会、学校和家长的重视。
重视小学科学必须首先重视科学实验教学,这已经成为了国内外课程改革的一个共同趋势。
为解决传统实验教学中存在的种种弊端,虚拟实验室应运而生。
什么是虚拟实验室?普遍认为虚拟实验室又称为仿真实验室,是一种开放式、网络化、数字化的虚拟实验教学软件或网站。
其所依赖的是Web技术和VR虚拟现实技术,模拟传统实验室,模拟传统器材库,模拟传统实验课程,高度仿真传统实验教学环境,对于教师指导学生进行学习,又或是学生进行自主学习,都能够发挥出高效积极的作用。
一、小学科学教学中使用虚拟实验室的必要性。
(一)成本低廉,维护简单。
让每个学生拥有一个现代化的实验室不再是梦想。
亲自动手配置、连接、测试、操作实验器材,亲历实验的整个过程是很多学生的愿望,但这个愿望却不容易实现。
即使是耗资数万元,配置了两万多件实验器材的小学科学实验室,在很多时候也只能进行分组实验,每个学生只负责实验中的某一个环节或某一项工作。
一节实验课下来,很多学生意犹未尽。
正常的情况下是没有机会让学生反复进行巩固实验的,也没有机会让每个学生单独进行一次实验。
虚拟实验室可以将这个愿望变得简单。
虚拟器材库可以提供一切我们所知的实验器材。
在虚拟实验台上能够进行各个版本的教材中所有的实验操作。
研发和建设这样一个软件或网站的费用,也许不能和建设一个真实的实验室的费用相提并论,但虚拟实验室的可复制性将使我们在拥有多个这样的虚拟实验室的时候,费用变得微乎其微。
虚拟实验技术在小学科学教学中的实践与探索引言:随着科技的不断发展和进步,虚拟实验技术在教育领域逐渐得到了广泛的应用。
本文将探讨虚拟实验技术在小学科学教学中的实践和应用,并分析其对学生学习和教师教学的影响。
一、虚拟实验技术的概念与优势1. 虚拟实验技术的定义虚拟实验技术是指利用计算机仿真技术和虚拟现实技术,通过模拟真实实验的过程和结果,使学生能够在虚拟环境中进行实验操作和观察,达到实践探索的目的。
2. 虚拟实验技术的优势虚拟实验技术相比传统实验具有以下几个明显的优势:- 无时空限制:虚拟实验技术可以随时随地进行实验,不受时间和地点的限制。
- 安全性高:虚拟实验技术避免了一些实验中存在的危险因素,提高了实验的安全性。
- 视觉效果好:虚拟实验技术通过真实的3D模拟,可以提供更加生动逼真的实验效果,激发学生的学习兴趣。
- 实验难度可调:虚拟实验技术可以根据学生的实际情况,调整实验的难度和复杂程度,满足不同层次学生的需求。
- 重复性强:虚拟实验技术可以多次进行实验,帮助学生加深对实验内容的理解和记忆。
二、虚拟实验技术在小学科学教学中的实践1. 虚拟实验技术在实验课上的应用虚拟实验技术可以在实验课上替代部分实际操作的环节,例如一些需要昂贵仪器和器材的实验,通过虚拟实验技术可以让更多的学生有机会进行实验操作。
此外,一些过程复杂或时间较长的实验,也可以通过虚拟实验技术减少实验时间,提高实验效率。
2. 虚拟实验技术在探究课上的应用小学科学教学强调学生的探究精神和实践能力培养,而虚拟实验技术可以为学生提供一个良好的实践平台。
学生可以在虚拟环境中进行各种实验操作,观察实验现象,探索规律,培养科学思维和实验技能。
三、虚拟实验技术对小学科学教学的影响1. 提高学习兴趣和参与度虚拟实验技术通过生动的视觉效果和互动性,能够激发学生的学习兴趣,增加学生对实验的参与度,提高学习效果。
2. 促进理论与实践的结合通过虚拟实验技术,学生可以将课堂中学到的理论知识与具体实践相结合,更好地理解和掌握科学原理,提高知识的实用性。
虚拟现实技术在小学科学教育中的应用虚拟现实技术在小学科学教育中的应用引言:虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术是一种通过计算机生成的三维环境,让用户可以模拟身临其境的体验。
随着虚拟现实技术的不断发展,它已经开始在各个领域得到广泛应用,并在小学科学教育中展示出巨大的潜力。
虚拟现实技术可以帮助小学生更好地理解和掌握科学知识,增强学习兴趣和互动性,提升教学效果。
一、虚拟实验室的应用虚拟实验室是利用虚拟现实技术模拟真实的实验环境,使学生能够进行实验操作,观察实验现象,探索科学规律。
相比传统实验室,虚拟实验室具有以下几个优势。
首先,虚拟实验室能够提供更广泛的实验内容。
在传统实验室中,受到设备、时间和安全等因素的限制,学生只能进行有限的实验操作。
而虚拟实验室通过电脑模拟,可以模拟各种实验,涵盖更多的实验内容,满足学生的多样化需求。
其次,虚拟实验室能够提供更安全的实验环境。
许多实验操作涉及到危险化学品、高温火焰等,而小学生的安全意识和操作能力有限。
在虚拟实验室中,学生可以在没有任何真实危险的情况下进行实验,降低了事故风险。
最后,虚拟实验室能够提供更多的学习机会。
在传统实验室中,学生的实验机会受限于课时和班级数量等因素,在有限的时间内无法满足每个学生的需要。
而虚拟实验室可以提供随时随地的学习机会,学生可以在家里、图书馆或学校的虚拟实验室中进行实验学习,不受时间和空间的限制。
虚拟实验室的应用可以帮助小学生更好地理解实验原理和科学规律,培养实验能力和科学思维,激发学习兴趣和好奇心。
二、虚拟场景的应用虚拟场景是指通过虚拟现实技术创造的各种场景,可以让学生身临其境地参观各种地方,探索自然奥秘。
虚拟场景的应用在小学科学教育中具有重要意义。
首先,虚拟场景可以提供更丰富的学习资源。
通过虚拟现实技术,学生可以参观到一些传统教材上没有的地方和事物,比如大自然中的地理环境、古代文明的遗址等。
这些丰富的学习资源能够激发学生的好奇心,促进知识的积累和掌握。
以基于虚拟现实的仿真教学环境来辅助小学科学教学
湖州市凤凰小学徐明夏
[摘要] 小学科学教育的宗旨是培养学生的科学素养,然而,目前的小学科学教学却陷入尴尬境地。
尽管学校重视学生的科学素养形成,但是学生脱离学校就很难进行实验相关的学习和实践,从而使学生的科学学习停留在知识概念的获得上。
虚拟现实作为一种新的媒体形式,它的出现无疑将对小学科学教学产生深远的影响,以它为平台构建仿真教学环境,使学生在家中也可以对任何一个实验开展动手实践,不仅能提高教学效果和教学质量,甚至将会导致人们教育思想和教育观念的巨大革新。
[ 关键词] 虚拟现实、小学科学、仿真教学环境
一、何谓虚拟现实技术
虚拟现实技术(简称VR),又称灵境技术,是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。
它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术,模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能,使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中,并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互,创建了一种适人化的多维信息空间,具有广阔的应用前景。
二、基于虚拟现实的仿真教学环境的基本构成
基于虚拟现实的仿真教学环境,是指将虚拟现实技术作为一种新的媒体表现形式引入教学软件中,对教学情景、教学实验、技能训练等进行虚拟,利用虚拟场景交互性、多感知性和可操作性等优势来表现教学内容,以充分调动学习者的主动性和创造性,解决教学中的重点、难点问题,促进学习者知识积极建构的新一代CAI教学软件。
作为教学软件的一种新型表现形式,基于虚拟现实的教学软件应该是基于HTML 的平面结构页面与虚拟现实部分的有机结合。
虚拟现实部分是软件的精华所在,平面结构则是与虚拟现实部分相辅相成的必要组成。
三、小学科学在教学实践中经常遇到的问题
小学科学是一门以动手实验为基础的学科,通过实验(演示实验、课外小实验、学生探究实验等)教学来帮助学生了解实验的现象,掌握实验的规律及事物发展变化的过程。
但在教学实践中经常遇到一些问题:
1.传统实验的预习与复习较难展开,课外无法复制实验室环境,依靠想象预习复习效果不理想,效率过低;
2.传统实验教学传递渠道单一,互动性不强:传统教学模式大多是教师先把实验教学中的定理和实验步骤详细地安排好,甚至连结论也预先告知学生,然后由老师讲解(动手做),学生看,内容枯燥,形式单一,不能形成互动和调动学生主动参与的积极性;
3.反应抽象的理论及定理,宏观、微观、危险的种种实验,传统实验教学没有有效的辅助工具和仿真环境,难以讲解和表现,例如理化生的各种抽象的定理、公式及规律、化学学科的危险实验、物理学科中无法有效地表现出声波、电场的性质、万有引力作用、牛顿第一定律等一些抽象的规律、原理,老师讲解起来非常困难,学生也难以理解;
4.部分传统实验过程无法控制,一些反映速度比较快的实验往往是学生没有看仔细就结束了,但由于实验条件的限定又不可能重复地进行演示。
四、虚拟现实在小学科学教学中的应用
近年来,随着虚拟仪器技术、仿真模型技术、网络技术的飞速发展,通过计算机与网络来构建虚拟实验室,在计算机上实现的模拟实验已经成为现实。
它可以增强并扩展实验教学的功能,借助数字化校园来实现实验教学的开放与共享,提高实验效果,降低实验成本。
把虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃,就教育理论而言,虚拟现实能实现人的临场化,参与者与虚拟环境是互相作用、互相影响的一个整体的两个方面。
它营造了自主学习的环境,由传统的以教促学的学习方式。
代之以由学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识和技能的新型学习方式。
应用虚拟现实技术即可营造虚拟学习环境,这种虚拟的教学环境构建的学习环境,是弥补当今课堂教学不足的有效手段。
在教学中利用虚拟现实技术创建仿真教学场景表现教学中的重点、难点问题,可以提供给学习者以第一人称的感觉,学习者是整个场景的主宰者,他可以充分调动自己的主动性和创造性,根据已有的知识对新知识进行积极的意义建构。
基于虚拟现实的仿真教学环境在教学中的应用主要体现在以下几个主要方面:
1.利用虚拟现实技术构建虚拟实验,辅助实验教学
利用虚拟现实技术实现建立理、化、生、地等各种虚拟实验室。
(目前网上已有能下载并能使用的虚拟现实的化学仿真实验室、物理仿真实验室、电学仿真实验室等,能完成小学科学中所涉及的各类相关的实验。
)在“实验室”里,学习者可以自己动手做各种实验。
与现实实验室相比虚拟模拟实验具有以下四个优势:
其一,可以解决在学校教学中因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足的矛盾。
其二,可以彻底打破时间、空间和客观条件的限制。
利用仿真技术,可以彻底打破空间的限制,大到宇宙天体,小至原子分子,从宏观到微观,学习者不但可以走近这些物体进行多角度、多侧面的观察,还可以对物体的内部结构进行剖析。
利用仿真技术,还可以突破时间的限制,一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实仿真技术,可以在很短的时间内呈现给学习者观察。
其三,在虚拟实验室做实验,可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。
如很多化学实验,具有一定的危险性,稍不注意就会引发安全事故,所以很多时候老师都选择改变实验性质,违背了教学的本意。
仿真技术的出现,不仅可以放心的让学生动手参与整个实验,而且其实验成本低还可以反复实验直到掌握。
如:可利用化学仿真实验,通过添加组件,搭建反应装置,点燃酒精灯运行实验,从而进行浓盐水蒸发的实验。
2.利用虚拟现实技术呈现教学难点,解决教学难点
在教学中应用仿真技术可以直观的呈现教学中的难点问题。
这方面的应用主要表现在以下两个方面:
其一,再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,为学习者提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学习者解决学习中的知识难点。
如用光的直线传播解释解释日月食的成因时,一般的学生都难以理解,那么用仿真技术的日月食成因的场景,学习者可以任意选择不同的角度来观察宇宙发生日食时太阳、地球、月球三者的任意位置以及光线的传播方向和阴影的产生等现象,宛如在太空中自由探索一般。
其二,使抽象的概念、理论直观化、形象化,方便学习者对抽象概念的理解。
如在六年级的材料和结构,学生利用仿真技术可以通过不同的角度观察复杂的三维立体形状。
3.利用虚拟现实技术发散学生思维,培养创新精神
利用虚拟现实技术可以对学习者学习过程中提出的各种假设模型进行虚拟,通过虚拟学习者可以直观的观察到这一假设所产生的结果和效果,并判断其在现实中的可行性。
一方面会促进新的设计思想付诸实践,另一方面将实验成本节省验证时间。
这有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。
如电路灯学习中学习者可以将自己的设计作品进行虚拟,对结果进行验证和分析。
如:四下《电》单元的电路设计,可以利用电路仿真实验来验证自己的设计。
连接正确,小灯泡发光,错误不发光,且并联比串联亮灯实验现象都能进行验证。
4.利用虚拟现实技术创设教学情景,突破教学瓶颈
虚拟现实创设的场景具有较强的沉浸性和交互性,学习者在浏览时能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心的投入到学习环境中去,这非常有利于学习者的技能训练和知识的学习与巩固。
如在宇宙教学中,用虚拟现实技术虚拟学习者到太空遨游的情景,让学习者自由与场景中虚拟的进行观察,可达到直观的教学目的,突破言语描述教学的瓶颈。
五、虚拟现实的发展前景
现在,越来越多的计算机公司和研究小组着手开发支持多用户共享场景的浏览器,虚拟现实技术正朝着多用户方向发展,通过一定的编程控制可实现多用户共享一个场景,目前一些基于VRML浏览器已经可以支持简单的多用户系统,如SONY的Community Place。
因而可以用仿真技术建立虚拟教室,使学习者在回到家以后,可以通过浏览器进入这个“教室”,随时向教师提问问题,并可与“教室”中的其他学习者展开讨论,进行协作学习,这意味着在不久的将来,不同的学习者在虚拟的实验室里可以进行协同操作,共同设计和完成实验,从而彻底解决学生脱离学校无法进行科学实验、科学探究等。
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