基于虛擬教學(xué)環(huán)境的小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)方法研究
發(fā)布時(shí)間：2014-09-05 09:27
第一章緒論
1.1問題的提出
1.1.1 "學(xué)科學(xué)教學(xué)中學(xué)習(xí)環(huán)境的作用
任何的學(xué)習(xí)活動(dòng)都發(fā)生在特定的環(huán)境空間中，我們稱之為“學(xué)習(xí)環(huán)境”。學(xué)習(xí)環(huán)境對十學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和效果具有重要的影響作用，適合的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)能夠有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識(shí)習(xí)得和內(nèi)化遷移，并能促使學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)意義和生成能力。小學(xué)科學(xué)課程是一門旨在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的啟蒙課程，新一輪課程改革要求小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)該“回歸生活”，要更加關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活體驗(yàn)的聯(lián)系�？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心，鼓勵(lì)兒童通過動(dòng)手動(dòng)腦“學(xué)”科學(xué)，并目_倡導(dǎo)教師通過豐富多彩的親歷活動(dòng)充實(shí)教學(xué)過程，讓兒童在親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，習(xí)得科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)科學(xué)探究能力，并從中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。在科學(xué)教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境，提供課程學(xué)習(xí)所需要的信息資源、認(rèn)知工具，以及教師、學(xué)生等支持因素，學(xué)生可以進(jìn)行自主、探究、合作、體驗(yàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。
1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用
近年來，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)性能的提高，圖形圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善以及社會(huì)不斷發(fā)展對教育的需求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)開始從航天、軍事等領(lǐng)域進(jìn)入到教育領(lǐng)域并得到越來越廣泛的關(guān)注，也將有關(guān)闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬真實(shí)世界的逼真環(huán)境，使用戶通過多種傳感設(shè)備進(jìn)入到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的自然交互「0。交互性(Interaction、想象性(Imagination不I I沉浸感C Immersion反映了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵特征。傳統(tǒng)的二維的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，如多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程等在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)上能夠更加形象化，激發(fā)學(xué)生興趣，在一定程度上提高了教學(xué)效果，但是不可否認(rèn)，隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及信息化教學(xué)對人機(jī)交互的要求，二維的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在某些特定內(nèi)容的教學(xué)中逐漸顯示出其不足。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的二虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠?yàn)橛脩籼峁┍普娴囊暵狊w驗(yàn)，可以在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)媒體在展示部分教學(xué)內(nèi)容上的缺陷，從Ifn營造一種現(xiàn)代感的學(xué)習(xí)情境，使教育者更容易施展自己的教學(xué)思想，同時(shí)讓學(xué)習(xí)者更加高效地掌握知識(shí)和提高技能。比如，在物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等許多科目中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將教學(xué)中比較抽象的概念或原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來，如物理結(jié)構(gòu)、宇宙空間、生物解I}、機(jī)械操作等，給學(xué)生創(chuàng)造一種可觀測和體驗(yàn)的環(huán)境，將教學(xué)中抽象的概念和原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等生動(dòng)形象得表現(xiàn)出來，比起傳統(tǒng)的二維展示，在特定的教學(xué)內(nèi)容上，更能幫助其把握其實(shí)質(zhì)。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生的“體驗(yàn)”創(chuàng)造了平臺(tái)，學(xué)生在特定的環(huán)境中親身體驗(yàn)、自主探究，不僅提高空間想象力，還培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力和高級(jí)的思維技能�？梢员苊�“滿堂灌”的教育現(xiàn)象，促進(jìn)教師關(guān)十“以學(xué)生為中心”教育觀念的轉(zhuǎn)變。
1.1.3體驗(yàn)學(xué)習(xí)的發(fā)展和應(yīng)用
學(xué)習(xí)的目的不僅僅是使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，使學(xué)生通過知識(shí)的學(xué)習(xí)獲得終生學(xué)習(xí)的興趣、習(xí)慣和能力。我國基礎(chǔ)教育課程改革明確提出改變學(xué)生原有的單一、被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，建立充分調(diào)動(dòng)、發(fā)揮學(xué)生主體性的多樣化的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動(dòng)地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)。“體驗(yàn)學(xué)習(xí)”是以學(xué)習(xí)者為中心，把自己從經(jīng)驗(yàn)或?qū)嵺`中獲得學(xué)習(xí)結(jié)果視為最佳的學(xué)習(xí)方式，并在有意識(shí)思考各種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展知識(shí)、技能和!態(tài)度的過程，是學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)內(nèi)心價(jià)值和煥發(fā)生命活力的發(fā)展過程，它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的親身經(jīng)歷和實(shí)踐，并尤其注重經(jīng)歷或?qū)嵺`之后的“思考”。“體驗(yàn)學(xué)習(xí)”作為一種新的學(xué)習(xí)方式，頁應(yīng)了我國課程改革轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的需要，親身實(shí)踐的過程，有助十加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步的反思及應(yīng)用，有利十強(qiáng)化知識(shí)、提高技能、培養(yǎng)態(tài)度和價(jià)值觀。此外，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的情境性、親歷性、反思性、主體性等特征契合了新課程改革對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的要求，以及虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的沉浸性、開放性，對十虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
鑒十此，本文選擇了以體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中創(chuàng)設(shè)二維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，以解決傳統(tǒng)媒體難以解決的問題。
1.2概念界定
1.2.1體驗(yàn)
體驗(yàn)，在不同的學(xué)科中有不同的涵義。在教育學(xué)中，體驗(yàn)既是一種活動(dòng)，也是活動(dòng)的結(jié)果。作為一種活動(dòng)，體驗(yàn)是主體親歷某件事情或?qū)嵺`，這種“親歷”包括親身經(jīng)歷和心理上的經(jīng)歷(如移情、回顧與反思);作為活動(dòng)的結(jié)果，體驗(yàn)是主體從親歷中獲得的認(rèn)識(shí)和情感[3]。本研究涉及到的體驗(yàn)是一種虛擬體驗(yàn)，即學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行親身體驗(yàn)，通過參與特定的學(xué)習(xí)活動(dòng)獲得知識(shí)和情感。
1.2.2學(xué)習(xí)環(huán)境
學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的情況和條件，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，是圍繞學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)的環(huán)境。本研究探討的學(xué)習(xí)環(huán)境不涉及學(xué)習(xí)賴以進(jìn)行的物理環(huán)境，如校園、教室等，}fn是研究與學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)程(如“探索宇宙”單兀的學(xué)習(xí))共存共生的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源的情況和條件。
1.2.3虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境
虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)硬件和軟件建構(gòu)的虛擬學(xué)習(xí)情景和內(nèi)容，學(xué)習(xí)者可以通過多種交互設(shè)備在其中與虛擬事物進(jìn)行交互，獲得逼真的視聽感知，產(chǎn)生身臨其境的感覺。本研究的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境主要是針對小學(xué)科學(xué)課程中用傳統(tǒng)媒體難以展示其細(xì)節(jié)和特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以體驗(yàn)學(xué)習(xí)為理論指導(dǎo)，通過二維虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境的構(gòu)建。
1.3研究現(xiàn)狀
本文編號(hào)：8687
1.1問題的提出
1.1.1 "學(xué)科學(xué)教學(xué)中學(xué)習(xí)環(huán)境的作用
任何的學(xué)習(xí)活動(dòng)都發(fā)生在特定的環(huán)境空間中，我們稱之為“學(xué)習(xí)環(huán)境”。學(xué)習(xí)環(huán)境對十學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和效果具有重要的影響作用，適合的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)能夠有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識(shí)習(xí)得和內(nèi)化遷移，并能促使學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)意義和生成能力。小學(xué)科學(xué)課程是一門旨在培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的啟蒙課程，新一輪課程改革要求小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)該“回歸生活”，要更加關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活體驗(yàn)的聯(lián)系�？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出，科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心，鼓勵(lì)兒童通過動(dòng)手動(dòng)腦“學(xué)”科學(xué)，并目_倡導(dǎo)教師通過豐富多彩的親歷活動(dòng)充實(shí)教學(xué)過程，讓兒童在親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，習(xí)得科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)科學(xué)探究能力，并從中體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。在科學(xué)教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境，提供課程學(xué)習(xí)所需要的信息資源、認(rèn)知工具，以及教師、學(xué)生等支持因素，學(xué)生可以進(jìn)行自主、探究、合作、體驗(yàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。
1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用
近年來，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)性能的提高，圖形圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完善以及社會(huì)不斷發(fā)展對教育的需求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)開始從航天、軍事等領(lǐng)域進(jìn)入到教育領(lǐng)域并得到越來越廣泛的關(guān)注，也將有關(guān)闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬真實(shí)世界的逼真環(huán)境，使用戶通過多種傳感設(shè)備進(jìn)入到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的自然交互「0。交互性(Interaction、想象性(Imagination不I I沉浸感C Immersion反映了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵特征。傳統(tǒng)的二維的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，如多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程等在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)上能夠更加形象化，激發(fā)學(xué)生興趣，在一定程度上提高了教學(xué)效果，但是不可否認(rèn)，隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及信息化教學(xué)對人機(jī)交互的要求，二維的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在某些特定內(nèi)容的教學(xué)中逐漸顯示出其不足。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的二虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠?yàn)橛脩籼峁┍普娴囊暵狊w驗(yàn)，可以在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)媒體在展示部分教學(xué)內(nèi)容上的缺陷，從Ifn營造一種現(xiàn)代感的學(xué)習(xí)情境，使教育者更容易施展自己的教學(xué)思想，同時(shí)讓學(xué)習(xí)者更加高效地掌握知識(shí)和提高技能。比如，在物理、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等許多科目中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將教學(xué)中比較抽象的概念或原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來，如物理結(jié)構(gòu)、宇宙空間、生物解I}、機(jī)械操作等，給學(xué)生創(chuàng)造一種可觀測和體驗(yàn)的環(huán)境，將教學(xué)中抽象的概念和原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等生動(dòng)形象得表現(xiàn)出來，比起傳統(tǒng)的二維展示，在特定的教學(xué)內(nèi)容上，更能幫助其把握其實(shí)質(zhì)。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生的“體驗(yàn)”創(chuàng)造了平臺(tái)，學(xué)生在特定的環(huán)境中親身體驗(yàn)、自主探究，不僅提高空間想象力，還培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力和高級(jí)的思維技能�？梢员苊�“滿堂灌”的教育現(xiàn)象，促進(jìn)教師關(guān)十“以學(xué)生為中心”教育觀念的轉(zhuǎn)變。
1.1.3體驗(yàn)學(xué)習(xí)的發(fā)展和應(yīng)用
學(xué)習(xí)的目的不僅僅是使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，使學(xué)生通過知識(shí)的學(xué)習(xí)獲得終生學(xué)習(xí)的興趣、習(xí)慣和能力。我國基礎(chǔ)教育課程改革明確提出改變學(xué)生原有的單一、被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，建立充分調(diào)動(dòng)、發(fā)揮學(xué)生主體性的多樣化的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生在教師指導(dǎo)下主動(dòng)地、富有個(gè)性地學(xué)習(xí)。“體驗(yàn)學(xué)習(xí)”是以學(xué)習(xí)者為中心，把自己從經(jīng)驗(yàn)或?qū)嵺`中獲得學(xué)習(xí)結(jié)果視為最佳的學(xué)習(xí)方式，并在有意識(shí)思考各種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展知識(shí)、技能和!態(tài)度的過程，是學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)內(nèi)心價(jià)值和煥發(fā)生命活力的發(fā)展過程，它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的親身經(jīng)歷和實(shí)踐，并尤其注重經(jīng)歷或?qū)嵺`之后的“思考”。“體驗(yàn)學(xué)習(xí)”作為一種新的學(xué)習(xí)方式，頁應(yīng)了我國課程改革轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的需要，親身實(shí)踐的過程，有助十加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步的反思及應(yīng)用，有利十強(qiáng)化知識(shí)、提高技能、培養(yǎng)態(tài)度和價(jià)值觀。此外，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的情境性、親歷性、反思性、主體性等特征契合了新課程改革對小學(xué)科學(xué)教學(xué)的要求，以及虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的沉浸性、開放性，對十虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
鑒十此，本文選擇了以體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中創(chuàng)設(shè)二維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，以解決傳統(tǒng)媒體難以解決的問題。
1.2概念界定
1.2.1體驗(yàn)
體驗(yàn)，在不同的學(xué)科中有不同的涵義。在教育學(xué)中，體驗(yàn)既是一種活動(dòng)，也是活動(dòng)的結(jié)果。作為一種活動(dòng)，體驗(yàn)是主體親歷某件事情或?qū)嵺`，這種“親歷”包括親身經(jīng)歷和心理上的經(jīng)歷(如移情、回顧與反思);作為活動(dòng)的結(jié)果，體驗(yàn)是主體從親歷中獲得的認(rèn)識(shí)和情感[3]。本研究涉及到的體驗(yàn)是一種虛擬體驗(yàn)，即學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行親身體驗(yàn)，通過參與特定的學(xué)習(xí)活動(dòng)獲得知識(shí)和情感。
1.2.2學(xué)習(xí)環(huán)境
學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的情況和條件，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，是圍繞學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)的環(huán)境。本研究探討的學(xué)習(xí)環(huán)境不涉及學(xué)習(xí)賴以進(jìn)行的物理環(huán)境，如校園、教室等，}fn是研究與學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)程(如“探索宇宙”單兀的學(xué)習(xí))共存共生的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源的情況和條件。
1.2.3虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境
虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是指利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)硬件和軟件建構(gòu)的虛擬學(xué)習(xí)情景和內(nèi)容，學(xué)習(xí)者可以通過多種交互設(shè)備在其中與虛擬事物進(jìn)行交互，獲得逼真的視聽感知，產(chǎn)生身臨其境的感覺。本研究的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境主要是針對小學(xué)科學(xué)課程中用傳統(tǒng)媒體難以展示其細(xì)節(jié)和特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以體驗(yàn)學(xué)習(xí)為理論指導(dǎo)，通過二維虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)環(huán)境的構(gòu)建。
1.3研究現(xiàn)狀
本文編號(hào)：8687
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