胡潔玲

一、課程定位與價值

STEAM是科學(xué)（Science）、技（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五門學(xué)科的總稱，多學(xué)科的交叉融合。STEAM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)教育的疊加，而是要將五門學(xué)科內(nèi)容結(jié)合形成一個有機整體，從而可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的新精神與踐能力[1]。目前，國內(nèi)比較多的是如何進行STEAM創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，包括從各個學(xué)科進行展開分析，國內(nèi)外現(xiàn)狀開展課程的情況，如何打破課程之間的界限等方面展開。但是在初中階段，因為學(xué)校內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)備的限制，有時候不具備相應(yīng)的全部器材，有些課程的開發(fā)具有局限性，很難進一步繼續(xù)探究。而課外社會實踐的延伸非常好的可以讓學(xué)生利用課內(nèi)知識進行課外的延伸，更加注重了學(xué)生的主動實踐和個體發(fā)展。也更加體現(xiàn)了STEAM課程真正提高學(xué)生能力和核心素養(yǎng)這一最終目的。我將在這個課程中以學(xué)生感興趣的VR技術(shù)為例，嘗試利用課堂教學(xué)和課外社會實踐相互結(jié)合，以實現(xiàn)新的突破，可以更好的培養(yǎng)學(xué)生的能力和科學(xué)素養(yǎng)。而這種課程開展方式也可以借鑒應(yīng)用于其他需要更多社會資源支持的課程開發(fā)。

二、課程綱要

本課程主要從“課堂內(nèi)”和“課堂外”兩條維度展開STEAM課程，以達到課堂內(nèi)外相結(jié)合，更多的利用社會資源，把教育的目的和對學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)最大化。本次課程以VR技術(shù)為例，對STEAM課程在初中可以更有效更可行性的展開做出新的嘗試。

（一）學(xué)情分析

“中小學(xué)整合性STEM教學(xué)設(shè)計原則”中提到的整合性STEM教學(xué)的主要目標必須包含數(shù)學(xué)和（或）科學(xué)內(nèi)容，并關(guān)注各學(xué)科間的聯(lián)系[2]。八年級的學(xué)生已經(jīng)在七上的時候?qū)W習(xí)了凸透鏡的成像原理，在八上也學(xué)習(xí)了視覺的產(chǎn)生過程，但是對于利用已學(xué)的知識來解釋未知事物的能力卻比較弱，還不能把課堂內(nèi)的知識轉(zhuǎn)化為一種服務(wù)于生活的能力。青少年對于VR技術(shù)這樣的新事物具有充分的好奇心，容易調(diào)動起學(xué)習(xí)的積極性和探索意識，也可以以這節(jié)課為契機，激發(fā)學(xué)生對新的科技事物的觀察和思考。對于初步接觸STEAM課程的學(xué)生而言，可以在老師的帶領(lǐng)下把科學(xué)和技術(shù)結(jié)合起來，可以應(yīng)用多種學(xué)科的只是共同來探究嘗試科技前沿技術(shù)。假期間，學(xué)生利用暑期社會實踐小組去嘉興市科技館實地感受VR眼鏡和技術(shù)的實際運用，感受了海底世界，消防滅火等操作，彌補了課堂上器材上的局限性。

（二）課程目標

（三）課程內(nèi)容與實施

1.課堂內(nèi)的課程化實施

（1）找重點：本課時的重點是VR眼鏡成像的原理解釋，利用自己做的眼鏡進行實際體驗。在解釋VR眼鏡成像過程中，需要學(xué)生抽絲剝繭的把眼鏡中成的像和屏幕的像進行比較，利用七上學(xué)過的光學(xué)知識，八上學(xué)習(xí)的視覺的產(chǎn)生原理和最新的技術(shù)結(jié)合起來進行解釋。多學(xué)科的共同結(jié)合，解決實際生活中的問題是這節(jié)課的重點。

（2）探難點：本課時的難點是VR技術(shù)是應(yīng)用思考，產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實的沉浸感的原因解釋。很多學(xué)生聽過VR技術(shù)但是沒有嘗試過，所以對其應(yīng)用思考的也不多。技術(shù)服務(wù)生活，只有讓學(xué)生開闊眼界，認識到科學(xué)與技術(shù)帶給人們的便利和美好才能更加激發(fā)起他們學(xué)習(xí)的熱情。一般學(xué)生結(jié)合以前學(xué)過的知識可以解釋產(chǎn)生3D效果的原因，卻無法解釋為什么頭部位移的變化畫面角度也會變化。課堂上我們利用實際VR眼鏡的使用和地球儀的類比來幫助學(xué)生解釋這一原因。

（3）尋措施：利用傳屏軟件即時讓全班同學(xué)看到眼鏡中播放器所看到的左右眼分開的圖片，以及學(xué)生在實際體驗過程中頭部轉(zhuǎn)動時的畫面，也能幫助學(xué)生理解為什么看起來有沉浸感。一般學(xué)生結(jié)合以前學(xué)過的知識可以解釋產(chǎn)生3D效果的原因，卻無法解釋為什么頭部位移的變化畫面角度也會變化。課堂上我們利用實際VR眼鏡的使用和地球儀的類比來幫助學(xué)生解釋這一原因。

（4）謀設(shè)計：以《VR—虛擬現(xiàn)實世界》為例的課堂設(shè)計

1）課堂引入：體驗的學(xué)生上臺帶上VR眼鏡，并且在同學(xué)們的指揮下轉(zhuǎn)動頭部。臺下的學(xué)生觀察電子白板上的即時畫面變化，并且與體驗學(xué)生描述的比較發(fā)現(xiàn)圖像可以根據(jù)頭部的轉(zhuǎn)動呈現(xiàn)各個方向的畫面，而且顯示屏畫面分左右眼。

利用“希沃授課技術(shù)”把顯示器的畫面實時投放到互交式電子白板上，學(xué)生們都很激動。讓學(xué)生把白板上的畫面和體驗學(xué)生描述的畫面相比較，發(fā)現(xiàn)區(qū)別，有利于后續(xù)原理的探究。

2）探索新知：簡單的介紹什么是VR技術(shù)，和為什么會讓體驗者感覺進入虛擬世界。先讓學(xué)生談?wù)刅R技術(shù)可以有哪些應(yīng)用，再從電影、游戲、零售業(yè)、醫(yī)療等方面介紹，同時讓學(xué)生想象該技術(shù)應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域以后會有什么樣的效果。利用電子白板展示VR技術(shù)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用，用最新的實際應(yīng)用圖片給與學(xué)生對最新科技的渴望，激發(fā)他們對技術(shù)和科學(xué)的興趣。

3）探究原理：學(xué)生利用實際的VR眼鏡實物思考、討論、回答VR眼鏡看視頻為什么沒有邊界？為什么需要凸透鏡？為什么看到的是立體圖像？為什么頭轉(zhuǎn)動過程中都有圖像？抽絲剝繭，一步步解決關(guān)鍵原理。從視場角、VR眼鏡的結(jié)構(gòu)、圖像呈現(xiàn)三維立體的原因、頭部轉(zhuǎn)動過程中畫面改變的原因四個方面介紹VR眼鏡的原理。把技術(shù)和科學(xué)中的凸透鏡成像規(guī)律，視覺的產(chǎn)生結(jié)合在一起，體現(xiàn)出STEAM課程的特點。

4）動手制作：每個學(xué)生利用材料包組裝VR眼鏡，在動手過程中再一次清楚了VR眼鏡的內(nèi)部構(gòu)造。實際的動手操作，把技術(shù)和科學(xué)聯(lián)系在一起，體現(xiàn)了STEAM課程多學(xué)科相互協(xié)同合作的目標。

（5）親身體驗：利用自己動手做的VR眼鏡觀看，使這一技術(shù)的體驗從新聞的觀看到班里個別學(xué)生的體驗，到每位學(xué)生的體驗，使學(xué)生們真真能感受現(xiàn)代科技帶給人的好處，也明白了科學(xué)知識在技術(shù)中的應(yīng)用，學(xué)以致用的重要性。

2.課外的活動化實施

（1）找優(yōu)勢：與傳統(tǒng)的學(xué)校教育相比，課外校外社會實踐具有不可比擬的獨特優(yōu)勢：一是實踐資源優(yōu)勢，二是技術(shù)資源優(yōu)勢，三是社會資源優(yōu)勢，四是對社會情境的選擇、平衡和凈化。

（2）用資源：通過利用當?shù)負碛械莫毺氐纳鐣A(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢，充分挖掘當?shù)氐淖匀毁Y源、社會資源、歷史資源、文化資源。

（3）尋平臺：嘉興市有嘉興市圖書館，嘉興市科技館，同濟大學(xué)嘉興分校，嘉興學(xué)院等一系列公共設(shè)施資源可以讓學(xué)生們進行挖掘利用，其中嘉興科技館內(nèi)也有VR眼鏡和相應(yīng)的使用設(shè)施。

（4）謀活動：假期間，學(xué)生利用暑期社會實踐小組去嘉興市科技館，聽取了科技館工作人員的講解，實地感受國內(nèi)較先進的VR眼鏡和技術(shù)的實際運用，感受了海底世界，消防滅火等操作，彌補了課堂上器材上的局限性，并且把課堂內(nèi)學(xué)到的知識原理得到更深的理解運用。

學(xué)生小組分工完成實踐報告和演示文稿，并且回校后在班級進行成果展示和分享。

3.對本次實踐研究的分析和總結(jié)對《VR—虛擬現(xiàn)實的世界》這節(jié)課在課堂內(nèi)外的結(jié)合效果分析利弊，總結(jié)經(jīng)驗，并且對其他STEAM課程在學(xué)校內(nèi)開設(shè)提出可行性的建議。

（四）課程評價

1.課堂學(xué)生制作的VR眼鏡的質(zhì)量；

2.學(xué)生小組合作書寫的社會實踐報告和課堂展示情況。

參考文獻：

[1]余泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究2015，（4）：13～22.

[2]楊亞平，陳晨.美國中小學(xué)整合性STEM教學(xué)實踐的研究[J].外國中小學(xué)教育，2016，（5）58～64.