新型模擬現(xiàn)實(shí)資源助力教學(xué)創(chuàng)新

當(dāng)今世界，信息技術(shù)發(fā)展日新月異，正加速改變?nèi)祟惖膶W(xué)習(xí)及生活，推動(dòng)各領(lǐng)域發(fā)生深刻變革。新一輪重大信息技術(shù)革新，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)越來越多地用于教育教學(xué)中，同時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）以及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）等虛擬現(xiàn)實(shí)的升級(jí)技術(shù)也開始了積極探索。如何更好地利用新型模擬現(xiàn)實(shí)資源創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法是對(duì)教師教學(xué)的新挑戰(zhàn)也是新機(jī)遇。

教師可利用的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)免費(fèi)資源有哪些

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Extended Reality，簡稱XR）資源是指通過計(jì)算機(jī)將真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境相融合，包括了虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等多種形式。XR通過將多通道信息進(jìn)行融合，創(chuàng)建可交互的三維立體動(dòng)態(tài)場景及行為動(dòng)作仿真，從而使學(xué)生產(chǎn)生沉浸式體驗(yàn)。因其構(gòu)建場景豐富、感官刺激多樣、思維層次深度優(yōu)勢，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知及動(dòng)作技能具有極大的潛力。

XR資源中已經(jīng)有一些可以免費(fèi)獲取的資源，包括國家實(shí)驗(yàn)共享空間網(wǎng)頁虛擬現(xiàn)實(shí)免費(fèi)資源、帶有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的學(xué)科教學(xué)免費(fèi)軟件資源、高?；蚱髽I(yè)團(tuán)隊(duì)混合現(xiàn)實(shí)免費(fèi)試用資源等。其中，國家虛擬仿真教學(xué)課程共享平臺(tái)，是目前許多高校都在使用并應(yīng)用于教育教學(xué)當(dāng)中的。目前，平臺(tái)提供的資源包含了包括自然科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)、工程與技術(shù)科學(xué)、人文與社會(huì)科學(xué)等5個(gè)門類的3200余門VR實(shí)驗(yàn)課程資源。

帶有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的學(xué)科教學(xué)免費(fèi)軟件，也是目前教師授課的重要資源。然而，教學(xué)中軟件使用多停留在動(dòng)態(tài)演示方面，教師對(duì)軟件AR增強(qiáng)效果的應(yīng)用了解并不多。以Geogebra軟件四棱錐教學(xué)為例，學(xué)生完成圖形繪制后，教師可引導(dǎo)學(xué)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(lǐng)域，MR資源也開始不斷推廣，使用有形替代品節(jié)約電子設(shè)備成本，又能讓用戶在交互時(shí)有類似的觸感，還能有效保障實(shí)驗(yàn)的安全性，大大提升了課程教學(xué)的創(chuàng)新性。

在教學(xué)中使用擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)資源存在哪些挑戰(zhàn)

作為免費(fèi)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(xué)時(shí)，還是存在資源案例選配、教學(xué)交互設(shè)計(jì)、創(chuàng)新拓展延伸等方面的挑戰(zhàn)。

第一，免費(fèi)XR資源案例選配方面，教師需要結(jié)合其學(xué)科教學(xué)課例進(jìn)行選配。以物理XR資源選配為例，在進(jìn)行物理教學(xué)案例選配時(shí)，首先要考慮學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)認(rèn)知的熟悉程度。其次，選擇安全性強(qiáng)的、學(xué)生容易理解操作的、能夠促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的案例進(jìn)行教學(xué)。再其次，還需要結(jié)合教師教學(xué)進(jìn)度及內(nèi)容，合理進(jìn)行教學(xué)資源選配。

第二，免費(fèi)XR資源教學(xué)交互設(shè)計(jì)方面，目前尚未有統(tǒng)一的規(guī)范。教師適應(yīng)了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，如何將學(xué)科知識(shí)與XR資源結(jié)合進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，這對(duì)一線教師的教學(xué)設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)。

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

擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)資源推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新的路徑有哪些

XR資源助力教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐是一次全新的技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)當(dāng)中，是教育教學(xué)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(diǎn)從技術(shù)使用、教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)踐及教學(xué)反思四個(gè)方面入手。

在技術(shù)使用方面，目前教師在課堂進(jìn)行XR教學(xué)時(shí)，多是僅在課堂過程中融入擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，沒有充分發(fā)揮擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)沉浸式多模態(tài)等優(yōu)勢。因此，需要通過對(duì)教師進(jìn)行信息化培訓(xùn)，開設(shè)專門課程，深化教師對(duì)以XR技術(shù)為代表的新型教學(xué)的內(nèi)涵、目標(biāo)、結(jié)構(gòu)的理解。優(yōu)化擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)教學(xué)的實(shí)施路徑，強(qiáng)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)與流程變革。

在教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，XR可以讓學(xué)習(xí)者成為創(chuàng)意設(shè)計(jì)者和創(chuàng)造者，沉浸式技術(shù)可以激發(fā)學(xué)生成為新媒體的創(chuàng)造者和探索者。隨著沉浸式技術(shù)的普及，學(xué)生可以借助AR增強(qiáng)攝像拍攝360°視頻，創(chuàng)設(shè)一個(gè)探索沉浸式技術(shù)的應(yīng)用。與此同時(shí)，教師可以進(jìn)行創(chuàng)意性任務(wù)單設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

在教學(xué)實(shí)踐方面，當(dāng)前學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、課時(shí)安排，適應(yīng)傳統(tǒng)教學(xué)組織形式，并沒有兼顧XR資源教學(xué)以及與之密切相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐的推進(jìn)。推進(jìn)XR與教學(xué)的融合，需要學(xué)校相關(guān)技術(shù)與設(shè)備的支持、融合擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提高課堂互動(dòng)的活躍程度。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐過程中，教學(xué)場所不僅僅包括教室教學(xué)，同樣包括實(shí)驗(yàn)室教學(xué)以及元宇宙教學(xué)等路徑。

在教學(xué)反思方面，讓XR教學(xué)更具常態(tài)化和持續(xù)性。教師需在教學(xué)之外進(jìn)行擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源學(xué)習(xí)，熟練掌握相關(guān)教學(xué)技術(shù)，提高課堂教學(xué)效果。同時(shí)，教師還需提升對(duì)XR教學(xué)的本質(zhì)特征、模型框架的認(rèn)識(shí)。

XR教學(xué)作為智能時(shí)代的新型教學(xué)形式，如何廣泛應(yīng)用于學(xué)校教育教學(xué)實(shí)踐并適用于不同學(xué)段、學(xué)科的教學(xué)，還有待后續(xù)進(jìn)一步地開展深入研究。

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

《中國教育報(bào)》2022年10月25日第4版