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基于STEAM的小学VR校本课程开发优化路径探析

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王媛媛

摘要：steam教育近年来开始在全世界范围内广泛开展，是专门培养广大学生通过跨学科综合思维能力解决实际教学问题的新一代教育教學理念和全新教学方式。在我国，各民族地区、各中小学校多以开设校本课程的方式落实STEAM教育，各个中小学利用人工智能、机器人、3D打印、虚拟现实等技术将校本课程开展的有声有色，基于STEAM理念的VR校本课程可以解决传统教学过程中存在的一些问题，为了使校本课程更好的开展，结合STEAM理念，将VR技术融入校本课程中，探讨VR校本课程开发的目标、内容、课时安排以及教学评价等问题。

关键词：STEAM教育;校本课程;虚拟现实技术;课程开发

中图分类号：A? 文献标识码：A? 文章编号：（2021）-11-406

一、基于STEAM的小学VR校本课程开发概述

1.VR校本课程

学校所要组织建设的小学校本文化课程，是以《中国学生发展核心素养》课程框架理念为基本依据，重点聚焦于能较好地在STEAM课程中落实“科学精神”“学会学习”“实践创新” 这三大素养。致力于不断培养广大学生掌握跨领域学科综合基础知识和跨应用综合能力、提升培养学生综合核心能力素养的综合校本学科课程。培育学生具备核心综合素养能力是本专业课程的科学设计基本宗旨和建设实施过程中的基本目标要求，实际学习中得到的理论分析和学科知识进行有机整合，关注对基础科学知识的正确解释、科学理论探究的有效实践，以及与工程设计的结合，教学过程重体验和创新。

2.VR的基本特点

VR技术融合了计算机网络、视听、多媒体、人工智能等多种信息技术，其实质上就是一种智能化的人机互动界面交互技术。它具备交互性、沉浸性和想象性3个基本特性。在情境教学体验方面，VR虚拟课堂情景教学模拟了任课老师和学生的具体教与学互动过程，或者模拟学生与其他实验教学设备之间的互动，对传统教学课堂的情景体验感进行了弥补。教师利用VR技术，通过学生的背景知识构建他们的技能和能力。让中小学生在一个虚拟的数学三维空间中自由进行想象、创造、探索，提供丰富深度的具有代入性三维学习活动体验，让学习变得直观、形象、生动，最大程度激发学生的学习兴趣和探索热情，形成与传统课堂互补互通的教学体系。。

3.STEAM教学模式分析

STEAM教育是一种具有创新教育形式的现代素质教育，它本身具有纵向跨多门学科的发展特征，是一种以探究式知识学习和新方法研究为主，以重大项目研究驱动和多模式工作为研究主导的素质教育发展模式。在实际应用中，通常需要将学生组建成团队，配备各种不同特长的学生，让他们发挥各自的学科特长，团队协作，共同完成同一项教学任务中的目标。从某种意义上说，STEAM宏观上看是一种采用教学项目项目整体驱动+团队协作的一种综合教学模式，从微观上看，是一种注重培养不同学科特长点和专业的优秀学生，因材施教，个性化综合教学的教学模式。现介绍两种国外常用的STEAM课堂教学模式。

（1）基于设计的学习

基于设计的学习适用于学生探索科学知识时使用。通过在挑战性情境不断激发学生的学习兴趣，学生可以在不断改进的设计中熟练掌握科学知识，锻炼解决问题的能力，培养科学技能，有助于科学素养的提升。

（2）基于问题的学习

基于问题的学习的核心为“学生是教学课堂的主体”。倡导学生具备独立自主参与学习的积极动力和创新能力，以自主问题探究为学习中心，通过团队合作和主动性学习方式开展自主课堂教学。

4.校本课程开发存在的问题

目前国内STEAM教育尚处于理论到实践的摸索阶段。当前的STEAM教育课程在中小学的课堂实施过程中不可避免地出现了以下问题。

（1）对跨学科融合的误解。目前的STEAM教育在对跨学科融合方面存在本质上的误解：部分课程简单地将跨学科知识生硬地灌输给学生，学生缺乏深刻的理解，反而容易失去对课堂的兴趣。

（2）课堂教学活动过程设计不合理。国内的STEAM教育课堂依旧把重点放在对静态基础知识的综合讲解上，学生进行实践学习操作的空余时间相对缺乏，学生的学习依旧处于被动状态。

二、STEAM在小学VR校本课程开发中的应用

1.VR在小学校本课程开发中的作用

（1）利用VR技术的沉浸性、可视化等特性，将校本课程的开发与新兴技术结合，发挥校本课程的优势，在VR技术的支持下，使教学内容更加全面准确地呈现，各种教学资源得以有效结合，相互协调，营造有利于学生学习的环境，可以结合转筒课堂使用的PPT课件、多媒体素材，提高教学效率。VR技术的使用提高了学习者对自身能力的信心，在以后的学习中，可以更加自信，更加积极地进行探究与实践。

（2）VR技术可以营造与教学内容相关的环境，提高课堂沉浸性，将二维平面无法展示的实验、现象和内容，利用VR方式呈现，在立体三维空间中，学生直观感受知识的魅力，也增加了课堂趣味性。比如，在3D空间内，利用三维建模技术构建已经灭绝的动植物等，学生甚至可以亲手触摸现实生活中看不到的物体，将知识体系更加系统全面的展示出来。

（3）VR技术可以整合多种形式的教学资源，增加了可视化教学的领域。对于单一的视频、文字、图片等教学资源，可以在VR中进行整合叠加，学习者可以选择教学资源，甚至可以将书本中的文字进行立体化呈现。比如，对于书本中的某些微观知识或者肉眼无法观看的现象，在VR中立体化呈现，将知识点分割成不同片段，学习者可以分模块学习，在大量增加教学资源的同时，可以扩大教学的受众范围。

2.VR校本课程开发的应用案例

（1）《第三星球》是一个在线的旅游虚拟现实展示平台，学习者可以通过网络平台选择自己中意的旅游景点学习者通过VR虚拟学习空间进行身临其境的在线景点旅游，让学习者足不出户便能够体验到美丽的自然风光.该应用不仅为旅游等专业的学习者提供了完美的虚拟学习环境，还满足了旅游市场需求的一个创新。

（2）Alpha Muse是音乐可视化合成工具。Alpha Muse的虚拟世界中，学习者探索和收集生物，创建程序乐曲，每个生物都是一个音乐元素，这些元素可以加入学习者的自定义音乐中，学习者可以通过调整和修改歌曲来编辑生物在空间中的飞行轨迹。

三、《创想世界VR编辑器》课程开发路径

1. 课程开发的需求分析

VR校本课程是学校传统课程中较为重要的部分，是K12教育所要求的课程，但与语数外等传统学科不同的是，校本课程的核心理念是增加学生只是阅读范围，培养学生创造力、创新能力和实践动手能力等，利用VR技术特有的三维呈现技术设计开发校本课程，可以更大限度的实现校本课程所倡导的价值，更加有效地培养学生的科学技术意识和主题实践探究能力。结合STEAM教学所倡导的扩学科学习的理念，将“做中学”应用到课程中去，鼓励学生在学习实践和知识探究中努力发现新知、团结合作，从而在更宏观上不断更新科技教育教学的内容，促进学校校本课程的发展。

2. 课程目标的制定

中小学校校本课程体系，以VR技术为课程中心，以信息技术为课程支撑，以应用数学技术为课程基础，以信息工程技术为教学核心，将信息科学、技术与应用数学三个学科内容有机融合，融入现代人文、艺术、社会等科学元素，在一个不同主题的学习活动中，在真实情境下学习、协作、交流，培养学生解决实际问题的思维能力，培养学生自主创新能力，学校培养的不仅仅知识各类专业技能型人才，还有科学家和工程师等各类创新技术人才。

3. 课程内容的组织

虚拟现实技术应在符合课程目标的导向下正确选取合适的课程内容。STEAM教育理论中代表的“做中学”理论认为：所学知识应与现实生活相连接，使学生对于事物有直观感受。因此虚拟现实课程不是一个具体孤立的“计算机软件教学课”，而是从生活实际出发，在理论的指导下形成融合多门不同学科实践可操作性课程，兼顾不同学习者特点，具备教学趣味性和科学探究性。因此在项目的设计中，教师授课不应局限于某一门学科上的问题，要真正体现和突出我国前沿信息技术与现实生活的这种紧密联系，展示出虚拟现实技术的特色和巧妙，让学生进入一种情境，快乐的沉浸在课堂学习中，更好地补充分科课程的局限和边界感。

4. 教学评价

学习效果评价是一种面向每个学生和教师的多元综合评价，对于一个教师来说，在整个课堂中接收的就是信息，观察学生在教学项目实践中的问题探究情况，引导学生动手解决实际问题，从而达到促进教师教会学生反思，并优化课堂教学。

针对学生本身，个人评价和小组的评价并重，学生个人评价可以从个体在学习活动中的态度、思维表现、采用的知识技术的准确度、信息搜集和运用能力等方面进行评价，小组评价主要针对小组的整体合作、组内分工配合、个人参与程度、协作和谐程度等方面进行评价。

四、结语

VR课程作为新技术快速得到广泛的重视和引入，在未来VR技术将渐渐走进中小学，成为学生必须掌握的基本技能之一，目前STEAM教育相关教学体系刚刚起步，渐渐规范，VR课程需要持续探讨研究。为了提高学生综合素养、提高基础教学教学效果、促进基础教育改革需要我们在未来的学习和教学工作中不断努力。

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