新型模擬現(xiàn)實資源助力教學創(chuàng)新

當今世界，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(shù)革新，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)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(shù)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(gòu)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、高校或企業(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(shù)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(jié)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(jié)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(jié)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)，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(shù)為代表的新型教學的內(nèi)涵、目標、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(shù)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(guān)的教學實踐的推進。推進XR與教學的融合，需要學校相關(guān)技術(shù)與設備的支持、融合擴展現(xiàn)實技術(shù)，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(guān)教學技術(shù)，提高課堂教學效果。同時，教師還需提升對XR教學的本質(zhì)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