着眼未来,在教育中融入科技手段,已成为不可阻挡的趋势。虚拟现实技术(virtualreality,简称VR)是仿真技术的一个重要方向,应用非常广泛。它通过计算机生成实时动态的三维立体逼真图像,并辅以一系列传感设备模拟出一种虚拟环境,使用户沉浸在虚拟仿真的环境中或与虚拟环境中的对象进行互动,通过用户的多重感知系统——视觉、听觉、触觉、行动感知,甚至包括嗅觉和味觉等——给用户带来接近现实的感官体验。随着时代进步、科技发展,今天的中学生对互联网、各类电子数码产品和高科技技术的运用更加驾轻就熟,并且乐于接受新事物。VR技术因其强大的功能性和沉浸式体验,成为教育领域越来越重要的教学手段。
一、VR技术目前的发展状态
2016年工业和信息化部先后发布《虚拟现实产业发展白皮书5.0》《信息化和工业化融合发展规划(2016—2020)》,全面阐述了国内外虚拟现实产业的发展状况,并提出支持虚拟现实核心技术突破以及产品与应用创新,由此我国开始迅速在技术领域布局支持VR技术的突破和创新。近些年,地方各级人民政府陆续发布了多项关于虚拟现实行业的相关政策,主要集中在VR技术的深度应用和产业融合。教育文化也是VR技术应用的一个重要领域,有部分专家学者就VR技术在教育教学中的融合与发展提出了许多有益的探讨,通过分析VR技术在教育教学中的优势和可能产生的新问题,为VR技术在教育教学领域的应用提供了大量有益的研究成果。
二、VR技术在中学历史教学中的现实需求
历史是一门记载和总结人类发展进程的人文学科。历史学科的特点使得在中学历史教学中,教育工作者常常需要借助文字描述、影像图片、视频音频等进行历史人物、历史场景的再现。但对于一些特殊场景,即便使用多媒体手段也不够生动直观。有条件的情况下,教师可以带领学生到历史遗迹的现场进行考察,到博物馆参观文物展出等作为有益的教学补充,但受到资源的局限以及出于对中学生时间成本、经济成本的考量,这种教学尝试只能是一种调剂,虽能激发学生学习历史的兴趣,却不能有效提高全体学生的学习效率,形成长效激励。VR技术通过计算机和一系列三维交互设备,将已经湮灭在时间长河中的历史场景重新构建,展示在学生眼前,极大地提高了中学生深入学习历史的欲望。VR技术将抽象的知识以更加便于理解的方式呈现出来,能够有效提升学习效率,为学生提供丰富的学习资源,对由于地域、经济等差异形成的教学资源发展不均衡起到弥补作用。VR技术将抽象的知识以更加便于理解的方式呈现出来,相较于大型博物馆、科技馆、剧场、实地考察,投入成本更可控、更容易实施。逼真的虚拟现实与较强的代入感,能够最大限度地调动学生的主动性和积极性,让学生的注意力更加集中,学习的自主性与探索精神也得到提高。在教学中,使用VR技术实现的软硬件一体化方案组合灵活,部署轻松,能够将智能语音和语音识别融入课程,打造维护简单、应用成本低、设备稳定、兼容性强的教学系统。现在,集整班教学、中控平板、支持一体机、个体体验角、VR工作站及教学管理系统于一体的交互式学习体验,正在越来越多的学校成为现实。
三、VR技术在中学历史教学中的发展方向
VR技术应用于教育领域已取得了丰硕的成果,但毕竟发展时间较短,并没有形成系统的教学方法和教学资源。本文尝试提出VR技术在中学历史教学中的发展方向,为VR技术的应用提供一些思路。
(一)历史文物的重建
中学历史知识涉及大量的历史文物,各类教辅材料常以照片的形式呈现给学生,教师再通过语言描述进行细节讲解,这种方式很难激发学生的学习兴趣。例如,在历史课上介绍大禹鼎时,需强调其铭文内容的重要性,但大部分学生无法很好地将文字内容与器物联系起来。通过VR技术,可以将文物直观呈现在学生面前。当学生感受到青铜器的精美,就会对镌刻其上的铭文有更直观的认识,对文字的发展历史就会有更深刻的理解。在这方面,学校可以和博物馆系统进行广泛合作。近些年,许多博物馆在展厅中增加了VR技术的交互应用,如秦始皇兵马俑博物馆通过VR技术给文物上色,参观者扫描二号兵马俑坑、跪射俑、铜车马等即可开启交互模式,利用VR技术使兵马俑、铜车马“活起来”[2];甘肃省博物馆利用交互技术,使参观者可以在虚拟的陶器上绘制图案,模拟制作马家窑彩陶,还可以进入原始人的生活场景,使彩陶的制胚、彩绘过程以及成品的使用变得更加直观。在博物馆上一堂生动的历史课,学生一定会印象深刻。
(二)历史古迹的复原
中国古代文化成就辉煌,其中古代建筑独树一帜。在历史遗迹的重建方面,VR技术通过建模,可以生动丰富地体现古建筑复杂的木结构,使斗拱、梁柱、雀替等建筑构件栩栩如生,把古建筑千百年前的面貌呈现于学生面前。学校甚至可以根据需求及预算进行灵活搭配,利用教学管理系统、VR一体机建构虚拟空间,使学生可以更加直观地看到历史场景。如通过圆明园的虚拟现实模型,让学生有身临其境的感受,从而对这段历史的认识更加深刻;使用VR技术展示莫高窟洞窟,建立古迹模型数据库,能够把不便展出的文物进行数字化展示,在虚拟环境中,学生可以近距离观察壁画,既长久保存古迹,又使古迹的信息得到大力推广,使学生对传统文化有更深的理解,萌发爱国热情;如讲解中华文化对世界的影响,选择了韩国首尔的景福宫以及日本法隆寺的金堂和五重塔进行学习,这时,通过VR技术的介入,学生可以畅游在这些建筑中,更加直观地了解这些建筑与中华文化的深厚渊源,其中的知识点将以更加生动的方式被学生了解、记忆,会极大地提升学生的学习效果。
(三)历史事件的呈现
中学历史教学中包含着许多历史事件,这些内容通过文字的描述很难生动、形象地呈现在学生面前,而虚拟现实技术可通过现代科技手段再现这些历史场景。如红军长征、郑和下西洋等,可通过VR技术使学习者产生更强的代入感。戴上VR设备,通过人工营造的全场景体验区,学习者可以看到摇摇欲坠的吊桥,脚底是万丈深渊,瞬间便可体验置身于雪山之巅、风雪交加的真实感受。或在浩瀚无垠的大海航行,或是“亲临”硝烟弥漫的战场,用体验的方式学习,将抽象的理论知识放在场景中,可以直观感受学习的趣味和魅力。随着智慧教育的进一步发展和VR技术的广泛应用,依托越来越优质的素材资源,可构建出教与学之间的互动分享,通过三维建模创造特定的场景,让学生可以和历史人物直接交流。这种对话能使学生对历史人物有更深刻的理解,智能灵活、个性鲜明的教学环境也使学习变得更加有趣。
四、VR技术助力红色教育
VR技术在红色教育方面同样能够带来较好的学习体验和效果。中学历史教材中讲述了许多革命先辈为中华人民共和国奋斗的事迹,教育工作者可以利用VR技术带领学生追寻红色文化,让学生切身参与到革命经典场景中,亲身感受革命的力量。例如,在对中共一大的知识点讲授中,就可以借助VR技术,结合中国共产党第一次全国代表大会会址、浙江嘉兴南湖红船会址,让学生深入体会当时的历史情景,并进行历史知识扩充,呈现画面感,增强带入感,让学生更好地理解中国共产党的成立对中华民族产生的巨大影响。通过VR技术学习党的发展历史,可以让学生体会革命先辈英勇顽强、不怕牺牲的革命英雄主义精神,激发学生的爱国之情、报国之志,充分调动学生的学习积极性;可以提高红色教育的亲和力和吸引力,帮助学生形成历史思维,学会用历史的眼光看待和思考问题,并对红色文化产生更多认同和共鸣,从而升华他们的爱国主义情感。
五、结语
科技的进步让学习也有了更高效便捷的方法。优质丰富的VR内容紧扣教学知识点,全面覆盖教学内容,支持教学和自主学习双模式,使教师能够轻松实现教学进度和课堂纪律管控,学生也能实现自主认知、探索和练习。VR教学已经成为提高学校信息化教学、提升学生学习效率的新手段。VR技术改变了传统教学理念,正在开启新的教学方法,其独特的身临其境的沉浸式互动,正在为信息传达和教育培训带来前所未有的飞跃。
【参考文献】
[1]陈华明,吴建平,方芳,等.虚拟现实技术在历史教学中的应用[J].软件导刊.2019,18(02):190-193+197.
[2]姜欣,徐婧淳.AR增强现实技术在博物馆展示设计中的应用[J].今古文创.2021,(08):76-77.
作者:赵永敏
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