(河北金融學院,河北保定 071000)

0 引言

在中小學生的科學教育中,施教者經(jīng)常需要為學生提供相應的事物、場景,以供學生觀察或體驗。在一般傳統(tǒng)教學過程中,提供場景的方式通常由老師語言描述,或是提供較為有限的實物、圖片或是觀看視頻,教學效果很難達到理想效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興的信息技術(shù)與教育教學深度融合,通過精準構(gòu)建仿真場景,甚至是虛擬教師,輔助中小學生解決在學習中遇到的實際難題。早在2008年教育部就將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列入2018年度教學信息化重點工作任務(wù):推動信息化2.0,明確要求全國高校、中小學、職教等深入推進信息技術(shù)與高等教育教學深度融合,推動大數(shù)據(jù),虛擬現(xiàn)實,人工智能等新技術(shù)在教育教學中的深入應用,并落實責任到教育部各職能部門。2019年3月教育部辦公廳在《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》一文中提出:“要培養(yǎng)提升教師和學生的信息素養(yǎng),推動大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、人工智能等新技術(shù)在教育教學中的深入應用。”由此可見,虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育教學的融合勢在必行。增強現(xiàn)實與混合現(xiàn)實技術(shù)通過各種途徑被越來越多的應用于中小學教育,凸顯出其在教育領(lǐng)域的重要價值。教育信息化是教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)源性動力,是教育現(xiàn)代化的核心驅(qū)動力,加快教育現(xiàn)代化,需要教育信息化的質(zhì)變發(fā)展[1]。近年來,隨著AR 與MR 技術(shù)的廣泛應用,通過各種途徑滲透并應用于中小學教育,顯示出了其在教育領(lǐng)域的重要價值。因此該資源分享平臺與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合,打造立體的施教場景,以生動形象的方式來展現(xiàn)整個教學過程,增強了教學的沉浸感,拓展了學生的想象和思維空間,學生學習效果顯著提升。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展,許多平臺已經(jīng)運用互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展帶來的紅利,并逐步轉(zhuǎn)化到教育領(lǐng)域,構(gòu)建出了教育教學的新模式、新理念。2020年初國內(nèi)疫情突發(fā),大中小學立即將線下教學轉(zhuǎn)到線上,進行網(wǎng)課課程學習,并且取得了矚目的效果。信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的作用更為顯著。另外,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育教學中的應用也將越來越成熟,越來越普遍。目前由于各種因素導致我國教育資源的分配并不均衡,一些偏遠地區(qū)的教學資源、教學設(shè)備甚至是教學理念都處于比較落后的狀態(tài)。應對各類教育資源不均衡的問題,應著力互聯(lián)網(wǎng)資源,為學習者打造高效的教學環(huán)境,讓偏遠地區(qū)的學生都能夠享受到與時俱進的教學內(nèi)容[2]。平衡這種資源共享的不平衡性十分重要。因此該平臺結(jié)合教育資源共享和虛擬技術(shù)應用的思想。

目前,已有眾多教學型APP已經(jīng)成功上線。就學而思網(wǎng)校來說,其擁有較為完善的課程體系,教學資源涵蓋量廣泛,實行本地化教研,適合多地區(qū)學生。同時也采用了AI 技術(shù)識別學生聽課狀態(tài)和回答問題的正確率。學而思網(wǎng)校是類似輔助教學平臺中質(zhì)量較為優(yōu)秀的平臺。具備3D動畫課件等,但是其并沒有一套較為完善的虛擬教學資源。就疫情期間線上教學的一段時間內(nèi)學而思網(wǎng)校平臺用戶日活躍量分析來看,在疫情期間學習者對于此類輔助教學APP的使用量和點擊量較平時來說有著成倍的增長,這說明目前在學習者看來此類互聯(lián)網(wǎng)教育平臺只是作為輔助教學平臺,誠然傳統(tǒng)教學及課堂教學就是被學習者最為接受的教學方式,因此無論是發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)教育還是虛擬現(xiàn)實教育,都不能完全的擺脫傳統(tǒng)教育方式。

2 平臺特征

2.1 AR技術(shù)與MR技術(shù)相結(jié)合

混合現(xiàn)實(MR)集成了虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)的最佳特征將現(xiàn)實世界與虛擬世界進行無縫融合產(chǎn)生新的環(huán)境,實現(xiàn)物理(現(xiàn)實)對象和數(shù)字(虛擬)對象共存并實時自然交互。未來混合現(xiàn)實將與遠程教育、STEAM 教育、游戲化學習、真實學習以及協(xié)作學習等結(jié)合,為改善學習方式,提升教學質(zhì)量,促進教育公平提供技術(shù)加持[3]。該平臺通過將VR、AR 與線上教學相聯(lián)系,從而達到線上教學的最大真實化,增強現(xiàn)實技術(shù)加入課程學習中,使得教學更富趣味性,充分調(diào)動了學習者學習的積極性,通過交互式教學,提高學生的參與度,從而提高學習效率,為學習者提供了獨特的學習環(huán)境和大量的學習資源。此外,通過混合現(xiàn)實技術(shù)使得平面世界立體化,抽象世界具體化,解決了傳統(tǒng)教學中學生注意力缺失、被動接受、語言學習后無法運用的教學閉環(huán)問題,在提高學習質(zhì)量和學習效率的同時,豐富學習者的創(chuàng)新力和想象力。

2.2 功能多樣化

平臺具有虛擬教學、虛擬課下活動、智能推送、用戶留言等功能,同時為了保持平臺的可持續(xù)建設(shè)與發(fā)展,會將平臺的功能結(jié)合用戶的主觀評價對本產(chǎn)品進行調(diào)整,升級等,將教育的互動性,個性化學習與平臺相結(jié)合,平臺通過使用優(yōu)質(zhì)的共享資源以及共享形式實現(xiàn)資源共享力度的最大化。例如平臺采用的Scorm軟件資源,其成品可廣泛應用于多種領(lǐng)域。它具有IOS應用功能,可發(fā)布課程用于在iPad瀏覽。還可以發(fā)布HTM5格式,這是最新一代的多媒體互動技術(shù)格式。該課件有三個部分組成:課程導入、內(nèi)容和測試三個部分可以輕松地實現(xiàn)教學互動。例如對二十四節(jié)氣的學習,除了視頻的講解,我們還具備節(jié)氣詩詞、節(jié)氣動畫、節(jié)氣識字三部分學習資源,并將這三部分內(nèi)容融入APK 文件中,學習者可以通過掃描對應的節(jié)氣圖片,在移動端觀看圖片及視頻。在觀看完每個視頻后,還設(shè)置了相應的答題關(guān)卡,答題正確會進入下一個模塊,答題關(guān)卡的設(shè)置,可以幫助學習者更好的了解二十四節(jié)氣。

2.3 泛在學習應用模式

(1)虛擬課下活動,學習者在進行課程學習之后,可以自行根據(jù)興趣自主選擇動畫視頻或VR 教學游戲進行放松,也可以自主選擇自己喜歡的活動相關(guān)視頻資料通過相關(guān)視頻進行學習或者動手操作,在放松的同時也可以增強認知。(2)智能答題模塊,在觀看完每個視頻后,會設(shè)置答題關(guān)卡,答題正確會進入下一個模塊,如若答題錯誤,則需重新觀看視頻。(3)智能推送,平臺可以根據(jù)學生的學習速度、效率、回答問題的正確率以及學習興趣來推送相應的選課信息,學生可以以此為參考。(4)軟件實行積分制度,采用用戶積分制,用戶可以通過獲得的積分可以兌換相應的獎勵,獎品包括部分付費的名師講解視頻、文具等。(5)線上留言,學生可以在聯(lián)網(wǎng)的情況下隨時與老師和同學進行交流,該功能為老師和學生之間的溝通提供了有效途徑,而且此功能也是我們后序?qū)Ξa(chǎn)品不斷完善的保障功能。(6)課后評分制度,用戶觀看視頻后對視頻相應打分,可以作為一個用戶和教師以及教學資源之間的一個互相反饋的功能。

總之,這一平臺應用泛在學習理論,寓教于樂,在提高了學習者的學習效率及學習興趣的同時,改變了以往線上教學的方式。

3 優(yōu)勢分析

3.1 與傳統(tǒng)教育有機結(jié)合,增加真實感

基于互聯(lián)網(wǎng)教育是一種創(chuàng)新型的教學模式,是信息科技與現(xiàn)代化教學的有效結(jié)合,無論是創(chuàng)新還是結(jié)合都不能完全背離教學的意義和教學的宗旨。教學資源的共享,也是教學模式的一部分。線上教學和線下教學一個很重要的區(qū)別就是“面對面”溝通問題,因此,要將線上線下教育相結(jié)合,就必須將這個問題考慮到第一位?；ヂ?lián)網(wǎng)教育不能完全脫離于傳統(tǒng)教育,不可否認,互聯(lián)網(wǎng)教育唯有將線上和線下教學相結(jié)合才能更好的發(fā)展。因此,在該平臺中通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用,我們的平臺在教育教學過程中追求最大的“真實性”,通過三維立體的教學資源傳遞給學習者以真實性和沉浸感,很好地解決了不能“面對面”溝通而帶來的效率低下的問題,最大程度的構(gòu)建了線上、線下教學的深度互動。

3.2 課程資源豐富且充滿趣味性

平臺備有豐富的虛擬動畫資源,在課中學習我們設(shè)有VR 課件、VR 視頻,在課后我們有豐富的VR 課余資源,從而提高用戶的使用興趣,豐富用戶的使用感。我們通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),學而思的用戶有60%表示,學而思的視頻講課進程偏快,的確,每個學生的基礎(chǔ)是不同的,就算是基礎(chǔ)相同的學生,對于同樣知識的接受程度和接受能力也是不同的,對此我們的平臺推出對學生進行初檢測,通過學生的回答質(zhì)量,以及反應速度,為學生推出適合學生的一系列課程,保證學生在初次選課時,就能正確快速的選擇適合自己的課程。另外,我們提供多線索搜索服務(wù),使更多符合客戶需求的教學資源,更為容易的呈現(xiàn)在學習者面前。

4 重要意義

4.1 科技與教育結(jié)合,助力教育高速發(fā)展

虛擬現(xiàn)實中小學教育的目標消費群體包括中小學的學生,涵蓋的地區(qū)也包括貧困地區(qū)以及偏遠地區(qū),本項目主要目的就是在中小學教育中應用增強現(xiàn)實技術(shù),利用增強現(xiàn)實技術(shù)助力于教育事業(yè)的發(fā)展,將增強現(xiàn)實技術(shù)加入課程學習中,使得教學更富趣味性,可以充分調(diào)動學生們學習的積極性,實現(xiàn)交互式教學,打破空間限制,增強現(xiàn)實技術(shù)所具有的豐富認知、突破時空、實時交互等教學特性,為學習者提供了更加廣闊的學習環(huán)境和豐富的拓展性資源。

4.2 推進優(yōu)質(zhì)教育資源共享

我國小學學校主要集中于“胡煥庸線”以東地區(qū),各地區(qū)教育資源水平不一,存在資源優(yōu)勢明顯和劣勢突出的顯著差異[4]。項目旨在解決現(xiàn)實世界教學環(huán)境差距大、教育資源分配不平衡等問題,推進優(yōu)質(zhì)教育資源的共享,滿足人們對優(yōu)質(zhì)教育資源的現(xiàn)實需求,利于實現(xiàn)教育資源的公平分配。同時,在受疫情影響的大環(huán)境下,虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育模式有著很大的應用價值,可有效的解決因?qū)W校無法集中教學產(chǎn)生的一系列問題。本平臺能夠有效地創(chuàng)建學習情景、支持合作、促進交流、促進知識表達和應用,從而有效地構(gòu)建一個非常優(yōu)良的學習環(huán)境,突破了傳統(tǒng)的課堂教學形式,有利于促進我國基礎(chǔ)教育事業(yè)的高速發(fā)展,為人才的培養(yǎng)作出貢獻,進而促進社會的高速發(fā)展。

該平臺結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)線上教育趨勢和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢進行研究,將增強現(xiàn)實技術(shù)融入到學習中,通過引入現(xiàn)實技術(shù)的教育教學資源和教學環(huán)境,寓教于樂,提高學者的學習興趣和學習效率,為學習者提供大量的融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學資源。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入到互聯(lián)網(wǎng)教育中,有利于加速改變以往以教師為中心的教學模式,形成交互式溝通學習,最大程度上還原了傳統(tǒng)課堂中“面對面”式溝通,為學習者帶來最大限度的真實體驗感,同時也提高學生在課堂中的參與教學的深度。利用VR技術(shù),從視覺、聽覺充分融入到教學過程中,對學習者進行啟發(fā)式學習。虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入課堂從一定的程度上來說,在推動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)自身的發(fā)展的同時,使學習過程更加簡便,更加具有趣味性。