以基于虚拟现实的仿真教学环境来辅助小学科学教学

第一篇：以基于虚拟现实的仿真教学环境来辅助小学科学教学

以基于虚拟现实的仿真教学环境来辅助小学科学教学

湖州市凤凰小学 徐明夏

[摘

要] 小学科学教育的宗旨是培养学生的科学素养，然而，目前的小学科学教学却陷入尴尬境地。尽管学校重视学生的科学素养形成，但是学生脱离学校就很难进行实验相关的学习和实践，从而使学生的科学学习停留在知识概念的获得上。虚拟现实作为一种新的媒体形式，它的出现无疑将对小学科学教学产生深远的影响，以它为平台构建仿真教学环境，使学生在家中也可以对任何一个实验开展动手实践，不仅能提高教学效果和教学质量，甚至将会导致人们教育思想和教育观念的巨大革新。

[ 关键词] 虚拟现实、小学科学、仿真教学环境

一、何谓虚拟现实技术

虚拟现实技术（简称VR），又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，具有广阔的应用前景。

二、基于虚拟现实的仿真教学环境的基本构成

基于虚拟现实的仿真教学环境，是指将虚拟现实技术作为一种新的媒体表现形式引入教学软件中，对教学情景、教学实验、技能训练等进行虚拟，利用虚拟场景交互性、多感知性和可操作性等优势来表现教学内容，以充分调动学习者的主动性和创造性，解决教学中的重点、难点问题，促进学习者知识积极建构的新一代CAI教学软件。作为教学软件的一种新型表现形式，基于虚拟现实的教学软件应该是基于HTML的平面结构页面与虚拟现实部分的有机结合。虚拟现实部分是软件的精华所在，平面结构则是与虚拟现实部分相辅相成的必要组成。

三、小学科学在教学实践中经常遇到的问题

小学科学是一门以动手实验为基础的学科，通过实验（演示实验、课外小实验、学生探究实验等）教学来帮助学生了解实验的现象，掌握实验的规律及事物发展变化的过程。但在教学实践中经常遇到一些问题：

1．传统实验的预习与复习较难展开，课外无法复制实验室环境，依靠想象预习复习效果不理想，效率过低；

2．传统实验教学传递渠道单一，互动性不强：传统教学模式大多是教师先把实验教学中的定理和实验步骤详细地安排好，甚至连结论也预先告知学生，然后由老师讲解（动手做），学生看，内容枯燥，形式单一，不能形成互动和调动学生主动参与的积极性；

3．反应抽象的理论及定理，宏观、微观、危险的种种实验，传统实验教学没有有效的辅助工具和仿真环境，难以讲解和表现，例如理化生的各种抽象的定理、公式及规律、化学学科的危险实验、物理学科中无法有效地表现出声波、电场的性质、万有引力作用、牛顿第一定律等一些抽象的规律、原理，老师讲解起来非常困难，学生也难以理解；

4． 部分传统实验过程无法控制，一些反映速度比较快的实验往往是学生没有看仔细就结束了，但由于实验条件的限定又不可能重复地进行演示。

四、虚拟现实在小学科学教学中的应用

近年来，随着虚拟仪器技术、仿真模型技术、网络技术的飞速发展，通过计算机与网络来构建虚拟实验室，在计算机上实现的模拟实验已经成为现实。它可以增强并扩展实验教学的功能，借助数字化校园来实现实验教学的开放与共享，提高实验效果，降低实验成本。把虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃，就教育理论而言，虚拟现实能实现人的临场化，参与者与虚拟环境是互相作用、互相影响的一个整体的两个方面。它营造了自主学习的环境，由传统的以教促学的学习方式。代之以由学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识和技能的新型学习方式。应用虚拟现实技术即可营造虚拟学习环境，这种虚拟的教学环境构建的学习环境，是弥补当今课堂教学不足的有效手段。

在教学中利用虚拟现实技术创建仿真教学场景表现教学中的重点、难点问题，可以提供给学习者以第一人称的感觉，学习者是整个场景的主宰者，他可以充分调动自己的主动性和创造性，根据已有的知识对新知识进行积极的意义建构。基于虚拟现实的仿真教学环境在教学中的应用主要体现在以下几个主要方面：

1.利用虚拟现实技术构建虚拟实验，辅助实验教学

利用虚拟现实技术实现建立理、化、生、地等各种虚拟实验室。（目前网上已有能下载并能使用的虚拟现实的化学仿真实验室、物理仿真实验室、电学仿真实验室等，能完成小学科学中所涉及的各类相关的实验。）在“实验室”里，学习者可以自己动手做各种实验。与现实实验室相比虚拟模拟实验具有以下四个优势: 其一，可以解决在学校教学中因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足的矛盾。

其二，可以彻底打破时间、空间和客观条件的限制。利用仿真技术，可以彻底打破空间的限制，大到宇宙天体，小至原子分子，从宏观到微观，学习者不但可以走近这些物体进行多角度、多侧面的观察，还可以对物体的内部结构进行剖析。利用仿真技术，还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实仿真技术，可以在很短的时间内呈现给学习者观察。

其三，在虚拟实验室做实验，可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。如很多化学实验，具有一定的危险性，稍不注意就会引发安全事故，所以很多时候老师都选择改变实验性质，违背了教学的本意。仿真技术的出现，不仅可以放心的让学生动手参与整个实验，而且其实验成本低还可以反复实验直到掌握。如：可利用化学仿真实验，通过添加组件，搭建反应装置，点燃酒精灯运行实验，从而进行浓盐水蒸发的实验。

2.利用虚拟现实技术呈现教学难点，解决教学难点

在教学中应用仿真技术可以直观的呈现教学中的难点问题。这方面的应用主要表现在以下两个方面: 其一，再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，为学习者提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学习者解决学习中的知识难点。如用光的直线传播解释解释日月食的成因时，一般的学生都难以理解，那么用仿真技术的日月食成因的场景，学习者可以任意选择不同的角度来观察宇宙发生日食时太阳、地球、月球三者的任意位置以及光线的传播方向和阴影的产生等现象，宛如在太空中自由探索一般。其二，使抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学习者对抽象概念的理解。如在六年级的材料和结构，学生利用仿真技术可以通过不同的角度观察复杂的三维立体形状。

3.利用虚拟现实技术发散学生思维，培养创新精神

利用虚拟现实技术可以对学习者学习过程中提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟学习者可以直观的观察到这一假设所产生的结果和效果，并判断其在现实中的可行性。一方面会促进新的设计思想付诸实践，另一方面将实验成本节省验证时间。这有利于激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。如电路灯学习中学习者可以将自己的设计作品进行虚拟，对结果进行验证和分析。如：四下《电》单元的电路设计，可以利用电路仿真实验来验证自己的设计。连接正确，小灯泡发光，错误不发光，且并联比串联亮灯实验现象都能进行验证。

4.利用虚拟现实技术创设教学情景，突破教学瓶颈

虚拟现实创设的场景具有较强的沉浸性和交互性，学习者在浏览时能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心的投入到学习环境中去，这非常有利于学习者的技能训练和知识的学习与巩固。如在宇宙教学中，用虚拟现实技术虚拟学习者到太空遨游的情景，让学习者自由与场景中虚拟的进行观察，可达到直观的教学目的，突破言语描述教学的瓶颈。

五、虚拟现实的发展前景

现在，越来越多的计算机公司和研究小组着手开发支持多用户共享场景的浏览器，虚拟现实技术正朝着多用户方向发展，通过一定的编程控制可实现多用户共享一个场景，目前一些基于VRML浏览器已经可以支持简单的多用户系统，如SONY的Community Place。因而可以用仿真技术建立虚拟教室，使学习者在回到家以后，可以通过浏览器进入这个“教室”，随时向教师提问问题，并可与“教室”中的其他学习者展开讨论，进行协作学习，这意味着在不久的将来，不同的学习者在虚拟的实验室里可以进行协同操作，共同设计和完成实验，从而彻底解决学生脱离学校无法进行科学实验、科学探究等。

参考文献

[1] 孙秋冬 郭维芹 常大俊.“虚实结合”实验环境的创建[J].上海第二工业大学学报,2006,23(3):223-228.[2] 郭建才《虚拟现实技术及其在远程教学中的应用》.《中国电大教育》.1999年6月 [3] 石明贵 史红星《关于教育多媒体软件的开发》.《中国远程教育》.2000年1月 [4] 徐红.网络虚拟实验室建设的研究[J].实验科学与技术,2007(8):132-134,147.[5] 李文瑜.一种基于Web环境的虚拟实验室[J].实验技术与管理,2004,21(3):105—108.

第二篇：新媒体辅助小学科学教学初探

新媒体辅助小学科学教学初探

在信息技术突飞猛进并迅速普及的今天，新媒体携带强大信息量不断涌进我们眼帘，给教育教学带来了契机。作为教师，我们应该顺应潮流，大胆运用新媒体为我们的教学服务，提升学生核心素养，促进他们全面、长远发展。近年来，在科学教学中，我尝试了运用在线教育引导学生先学后教、使用微视频帮助学生释疑解惑、利用微信（QQ）个别指导和搭建讨论平台、借助互联网引导学生拓展学习等。事实证明，借助新媒体，对于学生科学素养的提升有着非常重要的现实意义。

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一、引导学生利用在线教育课外自

主学习，让学生真正成为课堂的主人

小学科学是一门以培养学生科学素养为宗旨的综合性课程，在教学中教师要呵护学生的好奇心，激发他们的求知欲，激励他们勇于探索的精神。我们现在处在“互联网+”的时代，电脑和智能手机的普及让大家感受到了现代科技给生活带来的便捷，我们不应该再把学生当作知识的贮存器，而应该引导他们用现有的知识和力量点燃求知的引火线，激发他们探索新知识的持续力。近年来，我放手自己的课堂，每期开学的第一周都带领学生走进电脑室，指导他们如何运用互联网在课外自主学习，尝试“翻转课堂”的教学模式：课外利用“堂堂网”进行自学，初步了解新知识；课堂上在初步了解知识的基础上进行实验验证、联系生活实际讨论等，帮助他们完成知识的内化过程。

如教学《斜面的作用》这一内容时，我在学生利用堂堂网在线教育自主学习的基础上这样组织课堂活动：先让学生

在小组交流的基础上汇报初步认识――斜面在我们生活中运用非常广泛、有省力的作用；紧接着，启发他们设计控制变量的对比实验――对影响斜面省力的因素进行研究（只改变斜面的坡度，指导他们动手实验，分析记录数据）；然后讨论总结实验结论――斜面都有省力的作用，同一高度的斜面坡度越小越省力、坡度越大越不省力；最后，师生一起联系生活具体探讨生活中的斜面，加深对斜面的认识和理解。整堂课，我放手让学生展示自我学习、自我探究所获得的成果，必要时予以适当的启发、点拔，保证了学生借助实验自主探究知识的时间和体验获取知识的情感空间，学生的主体地位得到了充分的体现，学生探究知识的兴趣得到了保证，学习效果很好。

二、利用微视频释疑解惑，提高课堂效率

科学探究是科学学习最重要的学习方式，教学中要把大部分的时间让学生经历动手探究获取科学知识的过程。

但学生因为年龄小，实际操作技能相对较差。因此我们在具体教学中必须要考虑如何培养他们的动手能力，让他们具备必要的实验操作技能。为此，在教学前，可以将一些实验的操作录制成微视频发送在微信（QQ）群，让学生借助视频了解操作的要点和注意事项，指导学生在课堂上大胆操作，在培养学生操作能力的同时，提高课堂教学效率。如在学习和制作洋葱表皮玻片标本的实验前，可以先把自己制作洋葱表皮玻片标本的微视频发放到班级微信（QQ）群中，让学生了解实验所要的器材和它们的用途，知道制作步骤和注意事项。学生观看视频后，对整个实验过程有了全面的了解，也激发了他们大胆尝试的欲望，为他们具体操作提供了范本，降低了实际操作的难度，保证了实际操作过程中的效果，提高了课堂效率。

三、用好新媒体，搭建学习交流平台，促进学生个性化发展

微信（QQ）群具有信息发布方便、传播速度快、覆盖面广、沟通及时、交流信息可存储等特点。我们可以利用其特点搭建平台，为我们的教与学服务，如开展学习指�А⑽侍馓教帧⒕�验交流、成果分享等活动。在具体的实施过程中，我尝试了这样的做法：每期初，利用校讯通平台公布自己的科学教学交流微信群和QQ群，告知家长建群的目的――学习建议与指导、问题探讨与交流、能力培养与成果分享、提供教学微视频等，明确交流讨论的时间――每周的双休日，引导家长鼓励孩子借助智能手机或电脑在指定时间参与活动。事实证明，借助这一平台，我们可以及时了解参与学生的学习情况，知道他们感兴趣的话题，帮他们澄清迷惑点，适时提供一些适用的方法。学生在这种开放性的学习中，激发了兴趣，拓展了知识面，情感得到了培养。

四、指导学生借助互联网，为课外实践活动提供支撑，提 升学生综合素养

在新媒体携带强大信息量的今天，全面提高学生的科学素养，就应该利用科学课程开放性的特点，借助实践活动培养他们热爱科学、善于思考、求真务实、互助合作、保护环境和呵护健康的生活态度。近几年，我引导学生利用已有科学知识，借助互联网，开展了一系列科学实践活动。如学习有关水资源的内容后，开展了“珍惜水资源、保护泠江河”实践活动，让学生在参观学习、调查研究、实际操作、记录数据、分析比较后撰写出实践报告，最后指导他们查阅资料、归类总结制作了《水资源知识宣传报》，这次实践活动也在省、市科技实践创新大赛中获奖。活动的开展既锻炼了学生，又丰富了他们的生活；既激发他们对科学的好奇心和求知欲，又培养他们亲近科学、体验科学、热爱科学的情感；既训练了他们独立思考、乐于互助合作的能力，又培养了他们保护环境的意识和社会责任感。

综上所述，教学中应该大胆利用新媒体，把课堂延伸，组织学生运用新媒

体开展拓展学习，在实践中培养他们的科学精神和综合能力，促进他们科学素养的稳步提升。

（作者单位：湖南省宁远县第五完全小学）

第三篇：计算机辅助小学数学教学初探

计算机辅助小学数学教学初探

【摘要】：信息时代，对人才的素质的要求越来越高，它促使教学体制、教学方法进行改革。从实施素质教育入手，提高教学质量。树立现代的教育观念，运用现代的教育技术是开展现代教学改革的重要方面。多媒体计算机集文字（TEXT）、图形（GRAPHICS）、图像（IMAGE）、动画（MOVIE）、声音（SOUND）、视频（VIDEO）等功能于一体，表达的信息量大，具有图、文、音、像并茂的优点。在教学过程中运用计算机辅助教学，可使形、声、色浑然一体，创设生动、形象、具有强烈感染力的情境，调动学生学习的积极性，使学生更好地掌握知识，从而提高教学的效果。

关键词：学校 计算机 辅助 小学数学 教育教学

【前言】：由于计算机是人脑的延伸，是人脑思维活动的模拟，是对人类思维活动的结构、功能及其规律的把握，在教学过程中运用计算机辅助教学，可使形、声、色浑然一体，创设生动、形象、具有强烈感染力的情境，调动学生学习的积极性，使学生更好地掌握知识，从而提高教学的效果。下面就此谈谈我多年从事数学教育教学工作的一些粗浅的体会。

一、运用多媒体计算机辅助教学，激发学生学习数学的兴趣。

兴趣是最好的老师，没有兴趣的学习，无异是一种苦役；没有兴趣的地方，就没有智慧和灵感。心理学认为，兴趣是积极探索某种事物的认识倾向，它是学生学习的动力源，是智能和心理发展的催化剂。学生一旦对学习发生强烈的兴趣，就会激发内在的学习愿望和学习动机，就会聚精会神，努力追源，并感到乐在其中。多媒体计算机通过定格、慢放、加速、重复、图像的变化、色彩以及声音配合等效果，充分发挥其直观、形象、新奇、促思等优势，引起学生的好奇心，激发学生求知欲，活跃学生的思维。例如在“分数的基本性质”一课中，一上课老师就说：“同学们，今天我给大家讲一个故事”，一边说一边简单地操作鼠标，与计算机连接的电视机显示器上出现了画面，学生一下子被屏幕上的有趣的画面吸引了，随着萤屏的演示，老师继续讲故事：猴山上的小猴子最喜欢吃猴王做的那些又香又甜的大饼，一天猴王做的大饼刚出炉，它的三个孩子吵着说 “我要吃饼，我要吃饼。”于是猴王把三块大饼分给三只小猴子吃，它先把第一块饼平均切成四块分给老一一块，老二嫌小吵着说“一块太少了，我要两块”，猴王便把第二块饼平均切成八块分给老二两块；老三更贪了吵着 “两块太少了，我要三块”，于是猴王把第三块饼平均切成十二块分给老三三块。同学们，你知道哪只猴子分到的饼多吗？因为有形象的故事情节，有多媒体计算机生动有趣的图象动态显示，使抽象的数学概念形象化，激发学生以极大兴趣投入学习，发展他们的思维，培养运用知识的综合能力。

二、运用多媒体计算机辅助教学有利于学生掌握重点，突破难点。

电化教学的核心是要提高教学质量。教学过程中，只有当学生掌握知识的重点，突破

难点的情况下，才能谈得上提高教学质量。利用多媒体计算机突破教学过程中的重点、难点是很好的教学手段。

例如在教学“相遇问题”应用题时，运用软件直观演示辅助教学，创设情境，帮助学生较深刻地理解题目中数量间的关系。教师简单地操作鼠标，屏幕上首先出现了一条铁轨，上面有一辆火车从左往右地行驶，一会儿，另一辆火车也从右往左地驶过来，两列火车在逼真的火车运行时发出的声音中相对开出，直到相遇。这时屏幕上出示了一道应用题：“甲乙两列火车从两地相对行驶，甲车每小时行驶７５千米，乙车每小时行驶６９千米。甲车开出后１小时乙车才开出，再过２小时两车相遇。两地间的铁路长多少千米？”教师再操作鼠标，屏幕上出示了线段图，在线段图上分别标出了每小时火车所行的路程。这样难点在火车形象运行的动态演示和直观的线段图中得以解决，它比老师的任何解释都具有说服力，增强了感观上的剌激。演示一结束，学生们很快就列出正确的算式解答。因此，利用多媒体计算机辅助教学可以使学生清楚地掌握概念，获得正确的结论，并尝到成功的喜悦，强化了学习的兴趣。

三、运用多媒体计算机辅助教学有利于学生思维的发展。

小学生的认识特点是从形象思维为主向抽象思维为主过渡，要使学生理解抽象的数学概念，就必须为学生提供必要的感性材料，使之借助事物的具体形象或表象进行思维，从而逐步理解和掌握知识。而多媒体计算机通过模拟演示，突出实际操作过程，让学生进行观察、比较、分析、综合、抽象和概括，通过引导学生经历获取知识的思维过程，达到培养智能，启迪思维的目的。

例如在“圆柱的认识”教学中，利用软件演示，帮助学生学习圆柱的形成和侧面面积的计算：

①教师操作鼠标，屏幕上出示几个圆柱的实物图；再操作鼠标，圆柱实物图背景消去，剩下闪烁的圆柱立体图，学生从圆柱实物图抽象出圆柱的立体图，初步认识了圆柱。

②操作鼠标，屏幕上出现一个长方形，然后这个长方形绕着它的一条边旋转一周，形成一个圆柱体，让学生掌握圆柱的形成过程和认识圆柱的底和高。

③操作鼠标，圆柱的底面随着闪烁慢慢地从上往下移，让学生认识圆柱不但两个底面的面积相等，而且从上到下的粗细一样，也就是说每个横截面的面积都相等。

④待学生掌握了圆柱的特征后，老师引导学生观察、讨论：把圆柱的侧面展开会是什么图形呢？让学生展开思维，各抒已见，自由发挥；有的认为圆柱侧面展开是长方形，有的认为是平行四边形，有的认为是正方形。到底哪个答案对呢？老师不急着表态，而是操作鼠

标，让学生观察屏幕上的演示：把圆柱的侧面竖着剪开，打开后得到一个长方形。

⑤操作比较：如果把侧面斜着剪能否得到一个长方形？斜着剪得到一个什么样的图形？

⑥思考：这个长方形（或平行四边形）的长（底）和宽（高）与圆柱的什么有关呢？在什么条件下展开后的圆柱体的侧面是个正方形？这时又怎样计算圆柱的侧面面积？学生通过计算机的形象演示、教师提出的问题，结合自己的操作过程和观察比较过程，能有条有理地讲述圆柱侧面面积怎样推导出来。学生通过充分的动眼、动手、动脑、动口，不但弄清楚知识之间的来龙去脉，也活跃和发展了学生的思维。

四、借助多媒体计算机辅助教学，增加课堂密度，强化学习动机。

课堂教学的时间是十分有限的，学生的注意力的集中亦有其规律。借助多媒体计算机信息量大的特点，在教学中精心设计形式多样的练习，进行人机对话，计算机对学生的答案即时作出反应，对的会出示一个小孩子哈哈笑的声音，或会发出掌声、动听的音乐声和以示表扬的说话；做错时，那小孩子会难过得流泪，或发出沉沉的声音表示再动脑筋，重做一次；及时的反馈，使学生很快知道学习结果，满足其求知欲望。这样，不但能增加课堂密度，缩短反馈时间，而且能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，强化学习动机。

五、数形结合,变抽象为形象

数和形是数学教学的二大支柱，数形结合思想就是通过数与形（用数解形，以形助数）处理数学问题，从而使问题易于解决。数学的教学内容与其它科目相比较抽象，再加上有些内容的传统教学手段不得力，所以某些内容对于学生而言比较难掌握，这就形成了教学的难点。而教学重点是我们在教学过程中要求学生必须掌握的内容。传统的教学方法在某些教学重点、难点的教上有一定的局限性。计算机辅助数学教学进入课堂，可使抽象的概念具体化、形象化，尤其计算机能进行动态学上有一定的局限性。计算机辅助数学教学进入课堂，可使抽象的概念具体化、形象化，尤其计算机能进行动态的演示，弥补了传统教学方式在直观感、立体感和动态感等方面的不足，利用这个特点可处理其他教学方法难以处理的问题，并能引起学生的兴趣，从而增强他们的直观印象，这就为教师解决教学难点，突破教学重点，提高课堂效率和教学效果提供了一种现代化的教学手段。如在教学《分数的意义》时，为巩固分数的意义，设计了这样一个CAI课件：在美丽的大自然中，果红草绿，苹果树上结了10个又红又大的苹果，有6只辛勤的蜜蜂正一桶一桶的在采蜜，它们一起去采了12桶蜜„„这活泼生动的画面，鲜艳的色彩，延长了学生有意注意的时间，全班学生围绕老师提出的一系列问题展开讨论：（1）你可以把图中的什么看作单位“1”？（2）可以把它平均分为几份？

（3）可以表示这样的几份？（4）用分数表示是谁的几分之几？在学生兴趣盎然、思维活跃的情况下，充分挖掘画面中所提供的素材，说出：可以分别把10个苹果、12桶蜜、6只蜜蜂看作单位“1”，并能把每个“1”平均分成不同的份数，用不同分数表示的过程中自由选择自己喜爱的东西，充分展开思维的翅膀，独立思考问题。这样做不仅较顺利地将具体形象的事物转化成抽象的数学知识，而且培养了学生良好的观察力、注意力、丰富的想象力和创造力，从而调动了学生由数转形，在由形转数的思空间，即：抽象转为形象。又如“相遇问题”历来就是小学数学教学中有相当难度的一类应用题，在教材中既是重点，又是难点。这类应用题既要学生掌握相遇、同时、相向的特点，又要理解路程、相遇时间、和速度之间的关系，而且还要会应用它们之间的关系解题。为了突破这一难点，使学生较好的理解，以往的教学中尽管教师作了很大的努力，或用语言形象描述，或用画图讲解；或根据题目与速度、时间的关系等诸多手段进行教学。但由于学生年龄特点的限制和教学知识本身难度的阻碍，学生掌握起来总是很困难、很勉强。在教学这部分内容时，运用多媒体动态的例题教学，为学生创设视听情境，产生一种化静为动的效果。做法是：开机，屏幕上出现两同学（指示灯在两地连闪两下，强调两地），接着显示两人同时从两地对面走来（强调同时相向而行），最后显示两人同时从两地对面走来（强调同时相向而行），最后通过一分钟一分钟或一小时一小时行程的演示，一直走到两人碰到一起（强调相遇）。多媒体的动态演示，图像准确科学、简洁明了、真实可信，使学生正确、科学地理解了“两人两地同时出发”、“相向而行”、“相遇”等术语的含义，帮助学生正确地掌握了路程与速度、时间之间的关系，让学生顺利完成由自我形成到自我完善的认知过程，大大降低了传统手段靠单一讲解带来的理解上的难度，避免了因实物表演、模具演示不准确、不科学而造成的负面影响。

六、分解图形，化繁为简

教学复杂图形中，学生往往因为视觉受到干扰，无法将需要的部分图形从复杂的图形中分离出来而束手无策。因此，如何将目标图形从背景中分离出来是解决问题的第一步。但在计算机的辅助教学下，就迎刃而解了。如 ：在教学《长方形和正方形的周长和面积》时，利用CAI就能很好地分解和区别它们各自的相同点和不同点。使学生正确地理解“面积”、“周长”的意义，认识常用的长度单位、面积单位，建立起长度单位1米、1分米、1厘米的表象及1平方米、1平方分米、1平方厘米的表象。

七、化反馈，提高效率

教学过程是一个完整的信息传输和控制过程，而控制过程又是通过信息反馈来实现的。利用投影来获取反馈信息是有利的。比如初一的混合运算，尽管运算法则、顺序已学，但作

业中仍很容易出错。如何在课堂上最大限度地纠正这些差错，就显得非常重要。如果请同学上台板演，教师希望练习中有正确的，用以示范，同时也有存在的各种错误，以便纠正，但事实上难以如愿。教学中，学生课堂练习可做在课堂练习本或课本上（若采用实物投影仪），教师巡视时可有选择地抽取典型练习过程在视屏展示台上反映、讲评。其主要功效是反馈及时，讲评效率高。这样，典型错例能尽早发现，及时纠正，做到有的放矢，避免了少数同学上台板演所不便克服的不足。如在教学《角的认识》时，学生最容易犯“角的大小与构成角的两边长短有关”的概念性错误。为了克服学生这一错误的认识，我运用多媒体自制一个CAI课件，很好地解决了这个问题。其做法是：在讲完《角的认识》新课后，反馈练习时，依次出示一组练习（1）根据屏幕上提供的各种图形（图中有的是角，有的是两条没有相交的射线，摆放的形式多种多样）判断哪些是角哪些不是角。结果98%的学生能准确判断；（2）接着出示一组两个大小相等而边的长短不相等的角和两个边的长短相等而大小不等的角的画面，要求学生判断每对角的大小。结果有些学生得到边长的角大这一错误的判断。这说明学生没有真正抓住事物的本质；（3）为了直观验证他们判断的错误，屏幕上出现了一个以黑色为背景的高亮度的角。此时教师提醒学生注意两条边长短变化时这个角的大小有什么变化。学生通过观察屏幕演示自己得出角的大小与边的长短没有关系的结论。这种非常直观的演示，为学生积极思维提供了丰富的素材，是其它手段所无法比拟的。学生根据观察，抓住了解决问题的关键，提高了学生解决问题的能力，达到了巩固新知的目的。

八、拓视野, 培养情操

在数学教学工作中，对学生进行思想教育，培养学生的爱国主义思想和辩证唯物主义观点是在数学知识教学的同时必须完成的一个重要任务。在传统的教学过程中，有时会因为时间仓促或语言表达不适而忽略，有时会怕冲淡主题，影响知识点的掌握而不谈。而利用多媒体技术的多功能性，教师可以充分展示自己的想象才能，在课件的制作中，自然、流畅、恰到好处地设计德与美的教育。如：（1）关于爱国主义的培养。如在说明三角形的稳定性时，可展示我国的著名建筑，位于上海的亚洲第一高塔——东方明珠电视塔，培养学生的爱国主义感情。又如在教学七巧板有关知识时，电脑出示由七巧板制成的“动态”图形课件，（有人和小动物在玩、乒乓球员比赛图）可结合七巧板是我国古代的一种图形游戏，它起源于宋代，已有二千五百年的历史了。它是黄伯思创造的，起初叫“燕矶图”，也叫“七星”“易方”，后来就叫做“七巧板”。它不仅代表了中国人的智慧，还得到了世界的赞美。关于审美情操的培养。如音乐的配置，影像的插放，图片的展示，以及动画本身的美感，对学生都可以起到很好的教育效果，激发自己的求知欲望，发愤学习。

九、示范教学，美化板书

示范型的课堂教学中，媒体所起的作用主要是提供给学生进行示范模仿的标准行为，它适用于作图示范模仿教学、查表示范模仿教学、书写格式模仿教学等。如在教学中，教师在黑板上画表、图等较麻烦，对着书讲，示范性又不强。但利用 Word或PowerPiont制作，教师便可在银幕上指点江山，指代明确，学生看得清楚，听得明白，教学效果就事半功倍了

总之，利用多媒体辅助教学，是数学教学改革中的一种新型教学手段，由于其视听结合、手眼并用的特点及其模拟、反馈、个别指导和游戏的内在感染力，故具有极大的吸引力，创设比传统教学更富启发性的教学情境，设计学生动手做数学实验的环境，能灵活自如地进行变式教学，提高课堂教学的效率。有效地使学生领悟数学思想和数学思维方法，启发学生更积极的思考，引导学生自己发现和探索，同时指导讨论交流有机地结合起来。使教师的“讲”更多地由学生积极参与的活动所代替，学生由“听讲”、“记笔记”的被动学习方式更多地变为观察，实验和主动思考，积极思考的学习方式，从而达到知识、能力、素质的全面提高。

实践证明，在教学过程中灵活运用多媒体计算机辅助教学，创设情境，激发学生学习兴趣，突出重点，突破难点，能使数学课上得更生动、更活泼，让学生在轻轻松松之中迈进数学王国的大门。

【参考文献】：

1、李艺.《论计算机辅助教学中现代教育思想的正确体现》.2、林长焕 《多媒体技术与数学教学的有机结合》

3、陶维林 《浅谈电脑辅助中学数学教学的误区》

4、俞怀军 《计算机辅助数学实验课的实践与体会》 【注释】

1、贺乐凡主编：《现代教育原理》，科学出版社，1996年第1版；

2、汪凤雄主编：《现代教育技术简明教程》，四川大学出版社，1998年8月第1版；

3、查有梁主编：《教育模式》，教育科学出版社；

4、田方海主编：《数学教育学》，浙江教育出版社，1993年6月第1版；

5、齐元昌主编：《中国电化教育》，杂志部分期刊；

6、成都市电化教育馆、成都市电研究会主编：《电化教学设计与研究》。

7、华南师大教育系教育学教研室主编：《现代教育学》，广东高等教育出版社，1997年5月修订版。

第四篇：基于虚拟现实技术的三维教学环境研究论文

摘 要：素描作为艺术设计专业的基础课程，在传统的课程教学中，学生要想更好的观察和绘画，需要控制好灯光、明暗等因素。用虚拟现实方法构建的场景能够更轻松的进行交互控制进而成为学生素描教学中重要的观察手段。作者在虚拟现实技术应用的基础上开发的的素描学习

关键词：当代艺术理论论文,文艺理论论文发表,文学理论论文投稿

素描作为艺术设计专业的基础课程，在传统的课程教学中，学生要想更好的观察和绘画，需要控制好灯光、明暗等因素。用虚拟现实方法构建的场景能够更轻松的进行交互控制进而成为学生素描教学中重要的观察手段。作者在虚拟现实技术应用的基础上开发的的素描学习系统，能起到丰富教学手段、改进教学方法和提高教学效率的作用。

介绍

虚拟现实是从英文Virtual Reality一词翻译过来的，简称VR技术。Virtual是虚拟的意思，Reality是真实的意思，合并起来就是虚拟现实。这一词是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代提出的，也称灵境技术或人工环境，国内也有人译为“灵境”或“幻真”。虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身历其境的沉侵感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。随着虚拟现实技术的发展，做为一种新的管理方法和技术，虚拟系统在项目管理进程中正发挥着越来越重要的作用。首先，由于硬件设备投入非常昂贵，虚拟系统通常被用于那些在现实生活中比较危险的教学活动诸如军事、医疗、工程等等。随着技术的更新和发展，在基础教学中，越来越多人使用虚拟现实技术来讲授科学、物理、艺术等等学科。

虚拟现实技术长期以来被用于教育和培训工作。Hratman进一步的使用虚拟现实环境来检测学生的空间认知能力。Park et al发现虚拟现实技术制作的地图能够进一步提高学生的空间想象能力。美国芝加哥大学的电子可视化实验室和交互计算环境实验室设计出了一个名为“美妙(NICE)”的儿童教育作品，它是“叙述性、身历其境感、合作互动环境”的简称，其宗旨是“让我们在虚拟世界里一起学习和成长”。因此，我们非常有必要开发一个教育系统，它能够帮助教师减少教学压力。同时这个教学系统还能够提高学生的学习积极性，激发学生的学习动力，给学生提供一种直观的交互学习环境，进而能很好的完成我们的最终教育目标。

研究目的在传统的素描教学中，有很多相互影响的因素。教师通常需要去发现并纠正学生的种

种问题，这会增加教师的工作量。同时因为学生经常被动的接收建议，这也会降低他们主动发现问题的能力。为了有效的解决上述问题，我们研究应用3D虚拟现实技术开发了此款交互式素描学习系统。

在本次研究中，我们希望通过开发素描学习系统最终达到下列研究目标：

(1)通过应用素描学习系统的实时交互技术，有效减少教师的教学压力，也能够在一定程度上弥补中学美术教师短缺的问题。

(2)通过展现素描学习系统的趣味性和交互教育功能，能够有效的吸引学生的注意力，提高学生的学习积极性。

(3)素描学习系统的在线学习功能能打破时间和空间的限制，同时虚拟现实技术在空间、阴影、材质表现等方法具有很大的优势，这些都能有效弥补传统媒体在互动交流方面的不足。

系统构建

本系统由以下三部分组成：

1.第一部分：模型

根据课程目标和课程内容的需求，为了训练学生基础的素描造型能力，我们通常将各种各样的物体细分成一个个基本的单元。这些虚拟模型通常由平面和曲面构成。例如圆锥体、球体、圆柱体是由曲面构成的三维物体，而正方体、四棱锥、六棱柱是由平面构成的三维物体。众所周知，这两类物体是最基本的几何体。使用几何体的目的在于将复杂的物体分解成简单基本单元，比如人头就可以看做是由球体、圆柱体、长方体等基本单元构成的复杂对象。

学生依靠所学到的经验，将真实生活的物体分解成简单的几何体并进行重构。这种训练可以增强学生在素描绘画中的观察和分析能力。

2.第二部分：构建虚拟现实交互操作环境

为了顺应在线学习的新趋势，我们可以将素描学习系统开发成网络学习的平台，学生可以通过因特网或局域网进行在线学习，它可以弥补传统学习方法在时间和空间方面的不足。我们希望通过消除学生在自然观察过程中所遇到的各种相互干扰的因素，同时给学生提供互动的学习环境，以此提高学生的学习积极性。

我们所开发的系统属于桌面虚拟现实系统，这套人机交互系统的硬件设备是屏幕、鼠标、键盘。在软件方面，虚拟现实技术能特供特殊的空间概念，实时三维图片的灯光/阴影计算功能、纹理贴图计算功能能够为素描教学提供一种非常真实的交互学习环境。

3.第三部分：纸质练习

我们的研究采用探究式的学习策略：研

第五篇：以环境促进有效教学

以环境促进有效教学

人创造环境，同样环境也创造人——马克思

学习，是一项受到多方面因素影响的事情。教师的教学理念，教学方法，学生的学习兴趣，学习方法等等，无不对学生的学习起着一定程度的影响。很多时候，教师们都致力于改进教学方法，提高学生的学习兴趣，引导学生改进学习方法等方面，以促进学生更好的学习，更加牢固地掌握相关的知识。但是，我们往往忽略了一个重要的因素，那就是学生的学习环境。学生的学习环境在潜移默化中对学习的效果起着至关重要的影响。创造良好的学习环境，可以有效地促进学生的学习，达到良好的学习效果，促进有效教学。经过相关的教学实践，我发现，我们可以尝试通过以下的几个方面来为学生创造一个有效的学习环境。

一、家庭环境

有的时候，我们会听到有些家长抱怨孩子回家不好好学习，只想着看电视玩游戏。但是，请反思一下，你为孩子创造有效的学习环境了吗？比如，孩子回到家准备学习的时候，你是不是在津津有味地玩手机，看电视？又或者正在高声讲电话?还是在电脑上玩游戏看网页？如果是，请放下你手中的手机、鼠标或者电视遥控，积极为孩子营造一个良好的学习环境。

为孩子准备一处安静的，光线适中的可供学习的地方。要配备一套书桌，摆上几本适合孩子阅读的书籍，让孩子想看书时可抬头取书，为孩子阅读提供便利。当孩子在学习的时候，家长也进入学习的状态当中，可以看看书或者阅读报纸等等。这样一来，孩子学习起来就专心得多了。当这样的行为变成习惯，学生学习时精神集中，对将来更深入学习产生长久、有效的促进作用。

二、教室环境

布置适宜的教室环境。教学不应该在下课铃声响起后便随之停止，我们可以利用教室的各项设施来延续教学效果。教师可以准备与当时教学相切合的内容布置教室的环境，比如教室的宣传栏、窗沿、墙壁，甚至地板等等来进行布置。内容可以是课文片段，可以是重点词语，也可以是心得体会等等。

例如，在教授人教版小学语文第八册第一单元时，便可以对教室环境进行相应的布置。该单元的教学目标是：“欣赏祖国大好河山，体会作者对山山水水的热爱之情；体会作者怎样用优美词句表达情意”。那么，在预习阶段便可进行如下的准备。首先在教室的宣传栏张贴有关祖国山水风景的照片以及介绍。另外，将单元几篇课文当中优美的句子，或者使用了写作手法的句子等等打印出来，做适当的设计和修饰张贴在教室墙壁的四周。这样一来，学生在不知不觉当中，就能将本阶段正在学习的重要内容进行反复学习，烂熟于心，将记忆保持在脑海之中。

在某阶段教学结束后，可以让学生将学习所得做成“所得卡”，悬挂在教室墙壁空白处，学生总结学习收获的同时，能回顾自己所学，并且看到自己的不足与收获，一步步成长，刺激学生的学习积极性。同时，学生之间也能够交流彼此的心得体会，学他人之所长，补己之短，一举多得。

三、课堂环境

创建生动的课堂环境，能够有效地调动学生的学习积极性，促进有效教学。

语言是沟通的利器。首先，教师在课堂上授课时须注意教学语言不要过于呆板单

一、严厉无趣。试着用一种更为轻松幽默的的教学语言去开展教学。面对学生的回答时，我们可以用幽默的语言去点评。甚至，当学生违反课堂纪律时，我们也可以转换方法，不妨用幽默的语言去教育他，或许会有你意想不到的效果。

其次，教学时可以结合游戏特点进行教学，活跃气氛，寓教于乐。将教学环节设计为游戏环节，让学生在游戏中边玩边学习。例如，在讲授人教版小学语文第七册第八单元《飞向蓝天的恐龙》这一课时，我便采用了一种游戏的方式开展学。首先将全班学生分为八个小组，并各自取一个自己喜欢的名字。然后，将课文的关键问题“恐龙是如何飞向蓝天的”分解为几个小问题，分别作为游戏闯关的重要关卡。游戏采取必答和抢答两种回答方式。每完成一道问题，便是通过一关，可以获得一次游戏奖励，一步一步深入学习。游戏结束，学生们也得出了结论：“在中生代时期，恐龙的一支经过漫长的演化，最终变成了凌空翱翔的鸟儿。”最后，清点每个人所获得的游戏奖励，评出名次，颁发奖状。学生们在一片欢呼声中结束了本课的学习。这样的教学方式，符合当下学生的兴趣，让学习变成一件快乐的事情，使学生更容易接受新的知识，并且印象深刻。让学生在紧张的学习中感受学习的乐趣，让学生对下次的学习充满期待。

再者，灵活运用多媒体手段深化课堂的氛围。作为新时代的教师，在课堂上应该能够与时俱进，灵活使用多媒体手段。例如，图片，音乐，视频等等。在讲授人教版小学语文第七册第四单元课文《和我们一样享受春天》时，便充分运用了多媒体教学手段。在课堂初始，边引用《狼》音乐片段作为导入，渲染课堂气氛。战争年代，对我们学生来说是遥远而陌生的，借助多媒体手段，拉近了学生与文本内容的距离，让学生感受到战争的可怕，从而发出“远离战争，呼吁和平”的呼声。教学过程中，播放关于战争的视频和图片，让学生直接感受到文中所涉及到的战争场面，给学生留下了直观又深刻的感受。授课的最后，播放关于呼吁和平的歌曲，学生一边倾听一边写下自己的感受，并与同学老师一起交流。整个课堂的氛围十分浓郁，学生在音乐中加深自己的感受。

也不妨，让学生变成“老师”。让课堂变成属于学生的课堂，而不是只属于老师的课堂。让学生学生上台充当教师身份讲解有关的课文内容，然后发表自己的见解。其他的学生听后可以向“老师”提问，也可以进行辩论。不同“老师”的切入点不同，讲解方式也有所差异，观点也不尽相同。他们可以畅所欲言发表自己的观点，也可以交流学习他人的观点，求同存异，各取所长。随着这种方式的逐渐推进，学生慢慢乐在其中，能够勤于动脑，勇于发表自己的观点，对于他人不同的观点，也能兼收并存。不知不觉中实现学习能力的巨大提升。

四、活动环境

开展相关的主题活动，让学生在动态的活动环境中进行学习，强化学习效果。结合课文的教学内容，可开展“主题阅读”活动、“背书小明星”竞赛活动、成语接龙活动、角色体验活动、知识抢答活动等等。

例如，在教授人教版小学语文第七册第三单元课文时，便开展了“主题阅读”活动。该单元课文是童话故事，单元写作也是要求学生发挥自己的想象力和创造力写一篇童话故事。而这几篇童话故事的中心，都是关于人物的品质问题。在学习本单元时，组织学生搜集关于人物品质的其他童话故事，如《渔夫和金鱼的故事》《农夫与魔鬼》，或者学生感兴趣的其他关于品质的童话故事。然后，让学生进行对比阅读。在对比阅读当中，分析人物的特点，以及不同童话故事的异处与相同点。通过广泛的主题阅读活动，学生能够更加明确，理解童话故事的特点，也为学生下一步创作童话做好了铺垫。

再如，在教授人教版小学语文第十册第六单元课文《半截蜡烛》时，可以采用课本剧的方式去开展教学。本课引导学生分小组进行角色演绎。角色分为：伯诺德夫人(法国的一位家庭妇女)，杰克(伯诺德夫人的儿子)，杰奎琳(伯诺德夫人的女儿)，三个德国军官(一个少校,两个中尉)，一共六位。让学生提前在课下预习时分组排练，然后在课堂上分组演绎。这样一来，将静态的课文变成了动态的课本剧，整个过程变得生动有趣。学生在排练的过程中揣摩人物的心理，演绎人物的表情和动作，更好地理解，学习该篇课文。教师在课堂上，所要做的便就是引导和点评了。这样有效的教学，又何乐不为呢？

教学是一项以人为工作对象的工作，充满了复杂性和未知性。而环境，对人起到很大的影响作用。在教学过程中，我们可以从家庭环境、课堂环境、活动环境这几个方面入手，在教学过程当中适时地选择与运用，有的放矢，贴近学生的实际，开展教学工作，从而提升学生的学习能力，促进有效教学。