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新型模擬現(xiàn)實資源助力教學創(chuàng)新

發(fā)布時間:2022-10-25 作者:沈忠華 陸吉健 周美美 來源:中國教育報

當今世界,信息技術發(fā)展日新月異,正加速改變?nèi)祟惖膶W習及生活,推動各領域發(fā)生深刻變革。新一輪重大信息技術革新,虛擬現(xiàn)實(VR)技術越來越多地用于教育教學中,同時,增強現(xiàn)實(AR)、混合現(xiàn)實(MR)以及擴展現(xiàn)實(XR)等虛擬現(xiàn)實的升級技術也開始了積極探索。如何更好地利用新型模擬現(xiàn)實資源創(chuàng)新教學設計、教學方法是對教師教學的新挑戰(zhàn)也是新機遇。

教師可利用的擴展現(xiàn)實免費資源有哪些

擴展現(xiàn)實(Extended Reality,簡稱XR)資源是指通過計算機將真實環(huán)境與虛擬環(huán)境相融合,包括了虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等多種形式。XR通過將多通道信息進行融合,創(chuàng)建可交互的三維立體動態(tài)場景及行為動作仿真,從而使學生產(chǎn)生沉浸式體驗。因其構建場景豐富、感官刺激多樣、思維層次深度優(yōu)勢,對增強學生的認知及動作技能具有極大的潛力。

XR資源中已經(jīng)有一些可以免費獲取的資源,包括國家實驗共享空間網(wǎng)頁虛擬現(xiàn)實免費資源、帶有增強現(xiàn)實功能的學科教學免費軟件資源、高?;蚱髽I(yè)團隊混合現(xiàn)實免費試用資源等。其中,國家虛擬仿真教學課程共享平臺,是目前許多高校都在使用并應用于教育教學當中的。目前,平臺提供的資源包含了包括自然科學、農(nóng)業(yè)科學、醫(yī)藥科學、工程與技術科學、人文與社會科學等5個門類的3200余門VR實驗課程資源。

帶有增強現(xiàn)實功能的學科教學免費軟件,也是目前教師授課的重要資源。然而,教學中軟件使用多停留在動態(tài)演示方面,教師對軟件AR增強效果的應用了解并不多。以Geogebra軟件四棱錐教學為例,學生完成圖形繪制后,教師可引導學生切換成AR模式,觀察四棱錐的主視圖、左視圖、俯視圖,從而自測繪制是否正確。在高等教育領域,MR資源也開始不斷推廣,使用有形替代品節(jié)約電子設備成本,又能讓用戶在交互時有類似的觸感,還能有效保障實驗的安全性,大大提升了課程教學的創(chuàng)新性。

在教學中使用擴展現(xiàn)實資源存在哪些挑戰(zhàn)

作為免費XR資源,雖然能解決教師XR資源的第一道挑戰(zhàn),但教師開展教學時,還是存在資源案例選配、教學交互設計、創(chuàng)新拓展延伸等方面的挑戰(zhàn)。

第一,免費XR資源案例選配方面,教師需要結合其學科教學課例進行選配。以物理XR資源選配為例,在進行物理教學案例選配時,首先要考慮學生對物理實驗認知的熟悉程度。其次,選擇安全性強的、學生容易理解操作的、能夠促進學生實驗探究的案例進行教學。再其次,還需要結合教師教學進度及內(nèi)容,合理進行教學資源選配。

第二,免費XR資源教學交互設計方面,目前尚未有統(tǒng)一的規(guī)范。教師適應了傳統(tǒng)的教學方式,如何將學科知識與XR資源結合進行教學設計,這對一線教師的教學設計帶來新的挑戰(zhàn)。

第三,免費XR資源創(chuàng)新拓展延伸方面,情感交互需要重視。在XR的學習環(huán)境中,不僅可以進行學科學習,還可以自己進行創(chuàng)客學習。但在創(chuàng)客過程中,師生之間被頭戴式設備以及其中的XR環(huán)境隔離,無法進行面對面地交流。從而減少了師生間的直接交流,導致了部分情感的流失。因此,在進行拓展延伸時還存在教學場所的確定、師生交流的深淺程度等方面的挑戰(zhàn)。

擴展現(xiàn)實資源推動教學創(chuàng)新的路徑有哪些

XR資源助力教學創(chuàng)新設計與實踐是一次全新的技術應用于教育教學當中,是教育教學方式的改革與創(chuàng)新,需要多方協(xié)同,就教師層面來說,需要重點從技術使用、教學創(chuàng)新設計、教學實踐及教學反思四個方面入手。

在技術使用方面,目前教師在課堂進行XR教學時,多是僅在課堂過程中融入擴展現(xiàn)實技術,沒有充分發(fā)揮擴展現(xiàn)實沉浸式多模態(tài)等優(yōu)勢。因此,需要通過對教師進行信息化培訓,開設專門課程,深化教師對以XR技術為代表的新型教學的內(nèi)涵、目標、結構的理解。優(yōu)化擴展現(xiàn)實教學的實施路徑,強化課堂教學結構與流程變革。

在教學創(chuàng)新設計方面,XR可以讓學習者成為創(chuàng)意設計者和創(chuàng)造者,沉浸式技術可以激發(fā)學生成為新媒體的創(chuàng)造者和探索者。隨著沉浸式技術的普及,學生可以借助AR增強攝像拍攝360°視頻,創(chuàng)設一個探索沉浸式技術的應用。與此同時,教師可以進行創(chuàng)意性任務單設計,促進學生的創(chuàng)新思維。

在教學實踐方面,當前學校的實驗設備、課時安排,適應傳統(tǒng)教學組織形式,并沒有兼顧XR資源教學以及與之密切相關的教學實踐的推進。推進XR與教學的融合,需要學校相關技術與設備的支持、融合擴展現(xiàn)實技術,提高課堂互動的活躍程度。在進行教學實踐過程中,教學場所不僅僅包括教室教學,同樣包括實驗室教學以及元宇宙教學等路徑。

在教學反思方面,讓XR教學更具常態(tài)化和持續(xù)性。教師需在教學之外進行擴展現(xiàn)實教學資源學習,熟練掌握相關教學技術,提高課堂教學效果。同時,教師還需提升對XR教學的本質特征、模型框架的認識。

XR教學作為智能時代的新型教學形式,如何廣泛應用于學校教育教學實踐并適用于不同學段、學科的教學,還有待后續(xù)進一步地開展深入研究。

(作者沈忠華系杭州師范大學經(jīng)亨頤教育學院教授,陸吉健系杭州師范大學經(jīng)亨頤教育學院講師,周美美系杭州師范大學經(jīng)亨頤教育學院碩士研究生)

《中國教育報》2022年10月25日第4版 

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