1、收稿日期：基金项目：本文系浙江省高校实验室工作研究项目“基于虚拟现实技术的师范生实践教学改革研究”（项目编号：）。作者简介：王志临（），男，河南周口人，丽水学院实验师，研究方向：信息技术学科教学应用。基于虚拟现实技术的师范生信息化教学能力提升策略研究王志临（丽水学院教师教育学院，浙江丽水）摘 要虚拟现实技术作为一种构建沉浸式虚拟教学场景的技术手段，其沉浸性、想象性、交互性的特点有效支持了学科教师开展教育教学实践。文章首先分析了关于虚拟现实技术教学应用的相关政策，结合虚拟现实技术特点以及应用现状，分析当前我校师范生信息化教学设计与实践中存在的情境创设空洞乏味、教学实践多感官参与受限、教学资源呈现
2、平面化、实验教学难以突破时空限制等问题，结合虚拟现实技术的优势，提出利用虚拟现实技术提升师范生信息化教学能力的几点策略。关键词虚拟现实技术；师范生；信息化教学能力；策略中图分类号 文献标识码 文章编号（）：本刊网址：一、问题的提出近年来，虚拟现实技术在教育教学实践中的地位与作用日益凸显。在教师教育振兴行动计划（年）中提出要充分利用大数据、虚拟现实等新技术，推动教师教育信息化教学服务平台的建设与应用，推动以自主、合作、探究为主要特征的教学方式变革。在 年教育信息化和网络安全工作要点中提出推动大数据、虚拟现实技术等新技术在教育教学中的深入应用，突破传统教育教学中的诸多限制，为教学活动的开展带来新动
3、力。在 年发布的国民经济和社会发展第十四个五年计划中，虚拟现实技术产业被列为十四五数字经济重点产业。自 年以来，北京、河北、山西等省份部分高校陆续设立了虚拟现实技术本科专业，为虚拟现实技术的教育普及与应用创造了条件，基于虚拟现实技术的学科教学应用实践已经成为当前教育研究的热点。虚拟现实技术是借助计算机仿真等技术为学习者模拟出一个三维虚拟环境，学习者借助特定的设备可沉浸在虚拟环境中，并能够实现与虚拟对象间的实时互动。虚拟现实按照其产品形态与技术特性可分为桌面式、沉浸式和分布式虚拟现实系统三大类，其具备的沉浸性、交互性、构想性以及智能化的特征为师生教与学活动的开展带来了新的活力与体验。伴随着众多以
4、虚拟现实技术为基础的教育产品出现，“教育”已经逐渐从“概念设想”向“落地应用”转变，虚拟现实技术已经成为促进教育教学发展的一种新型信息技术手段。但事实上，当前虚拟现实技术在教育教学实践中的应用却远没有达到理想中的效果。在针对我校师范生的问卷调查中发现，超过 的学生无法准确表述出虚拟现实技术的概念，大部分师范生对虚拟现实技术的了解大多是通过电影、网络短视频、专家讲座等途径获得。在大部分师范生眼中，虚拟现实技术一直是“高科技”代名词，让人“望而却步”。当前师范生培养中对学生传授的内容一直还处在“电脑、投影、”为代表的通用信息化平台和工具，虚拟现实技术处于“高深莫测”的定位，被“束之高阁”，超过 的
5、师范生表示他们不知道如何将虚拟现实技术应用到信息化教学设计与实践中。师范生作为未来的教师，是文化知识的传授者，虚拟现实技术知识的应用与普及应该从师范生的培养做起，将师范生作为虚拟现实技术教育应用普及的中坚力量。如果作为未来的教师都不了解虚拟现实技术的知识，那么虚拟现实技术的应用与普及更是举步维艰。作为数字原住民的师范生在虚拟现实技术知识学习与应用中也具备天然的优势。通过调查分析当前我校师范生开展信息化教学能力提升中的若干问题，结合虚拟现实技术的特点与优势，提出几点基于虚拟现实技术的师范生信息化教学能力提升策略，以期为师范生利用虚拟现实技术开展信息化教学实践提供指导与帮助。二、师范生信息化教学能
6、力发展中的问题在 年教育部联合中国移动项目组发布的师范生信息化教学能力标准中，提出师范生在基础技术素养、技术支持学习和技术支持教学三个维度十个方面的能力标准与要求。其中，技术支持教学维度包括师范生教学资源准备，教学过程设计、实践储备三个方面，这也是师范生职后从事课堂教学活动必须具备的重要信息化教学能力之一。本研究通过对我校师范生信息化教学能力方面情况进行问卷调查结合笔者多年来为我校师范生讲授现代教育技术以及现代教育技术技能训练课程经验，对我校师范生的基础技术素养、技术支持学习以及技术支持教学情况有了全面的了解。本文中的师范生主要是指我校小学教育、学前教育、体育教育、音乐教育、思想政治教育、科学
7、教育专业的师范生。通过对问卷结果与师范生信息化教学设计与实践情况进行分析得出我校师范生在技术支持教学方面在教学情境创设、实践教学体验、教学资源准备以及实验教学活动开展中存在的问题，总结如下：（一）教学情境创设空洞乏味，缺乏吸引力教学情境是教师根据教学内容，为实现教学目标而设定的，帮助学习者提出问题并促进学习者产生积极情感反应的教学过程。在有效的教学情境中，学生能够形成良好的求知欲，促进学生积极参与知识的探索与内化。情境认知理论认为知识不是孤立存在的，主张知识本身要与使用知识的具体情境联系起来。建构主义学习理论也认为，新知识的理解与掌握高度依赖情境，知识在不同的情境下具有不同的意义。因此，教学情
8、境创设对学生进行新知识的理解与掌握至关重要。通过对我校师范生提交的信息化教学设计作业进行分析，大部分师范生创设的教学情境效果不容乐观，创设的教学情境表现出空洞乏味，缺乏吸引力，学生主要还是采用语言描述的方式创设情境，创设的情境过于抽象，缺乏吸引力，很难引起学生思考与提出问题；有些学生创设的教学情境缺乏目的性，创设的情境与学习目标毫无关系等问题。创设情第 卷第 期 总第 期湖 北 开 放 职 业 学 院 学 报（）年 月（下）（）境创设与教学目标、教学问题毫无关联，无法有效引导学习者提出问题，阻碍学生开展知识探究，这也就失去了创设教学情境的意义。（二）教学活动多感官参与限制，缺乏临场感具身认知理
9、论认为，身体各感觉运动器官的协调发挥有助于大脑认知的产生，身体的参与性越多，感觉器官就会越活跃，也就能获取更多的信息，学习者形成的认知也就更丰富。多感官教学理念也认为知识对学习者感官的刺激越多，学习者对新知识的留存率就会越高，相应的学习也会越高效。而作为职前教师的师范生，还没有正式从事实际的课堂教学活动，一般师范生都会有到中小学学课堂中见习与实习的安排，但一般的实习见习安排时间短，学生很难有大量的时间深入到一线课堂，特别是近两年由于新冠疫情的影响，各年级师范生进入中小学校进行教学实践的机会更少。在针对我校师范生的问卷调查中，发现在当前大学一年级和二年级的师范生进入中小学进行见习、实践的次数一般
10、都在 次以内，并且时间都相对比较短。师范生一线教学经验比较缺乏，加上自身知识经验的不足，大部分的课堂教学知识和管理经验的获得都是通过教师的讲授或者通过观看教学活动录像的途径获得，直接来自自身的直接经验或者感性经验的知识偏少。师范生实际教学经验缺乏，真实教学经历不足，缺乏真做、真听、真感受的经验，身心各感官的广泛参与受到限制，造成师范生教学活动临场感不强，很容易造成课堂教学实践“纸上谈兵”的结果。（三）教学资源呈现平面化，缺乏立体感教学资源的呈现由传统的纸质图书、实物模型等发展为电子图书、视频、音频等信息化教学资源，极大地提升了教学资源的呈现效率。特别是随着网络技术的发展，信息化教学资源的更新速
11、度越来越快，信息化教学资源的呈现方式与途径更加多样化。但从知识的表征形式上看，大部分知识的呈现属于抽象表征的方式，还未达到具象表征的程度，受学习空间的制约难以获得具象化表征，学习者并未真切感受到知识的“存在”，不能实现知识与真实事物之间的有效关联。当前教学资源还是通过二维的、平面化的方式进行呈现，学习者处在一个“旁观者”的视角学习与利用教学资源，背诵与记忆是学习者获取知识的常用方式，学习者很难经历对教学资源的全方位的观察、感知体验等的操作过程，难以通过动手操作来感知教学资源从而获得直接的活动经验。结合师范生的信息化教学设计作业以及调查问卷发现，大部分学生都能够通过借助网络查找相关的教学资源进行
12、备课，但学生还是习惯于使用视频、图片、电子文档等平面二维的信息化教学资源开展教学实践，很少有学生将立体可视化的教学资源或工具应用到教学设计与实践教学中。（四）实验教学难以突破时空限制，操作性学习不足实验操作是师范生教学实践活动的重要组成部分之一。特别是在科学教学活动中，需要做大量的科学实验来帮助学生理解科学学科的知识，而科学实验的抽象性、微观化、模型化的特点，以及对学习者空间认知能力以及实验能力的要求，师生在开展科学学科教与学活动时，总是会受到个人能力、现实资源以及空间环境的限制，相关的科学实验很难突破时空的限制直观地呈现出来。如师范生在探究物体在不同星球环境下的重力加速度测定实验时，由于学习
13、者无法实时模拟不同的太空环境，所以在传统重力加速度的测定实验中只是验证地球环境中的重力加速度数值，而对于月球、火星等星球的重力加速度的数值，教师会要求学生记住相应数据并能够进行计算可以了。在化学教学中，想了解微观分子、原子结构以及相关元素的核外电子的排布情况等在现实环境中这些都很难实现，教师一般是分子原子结构模型或者播放视频动画的方式，让学习者了解相关的知识。跨时空或者微观世界的科学实验或者观察在传统学科实验室由于现实条件的限制很难实现。在对师范生问卷调查中发现，师范生对需要跨时空的，或者需要进入微观世界进行操作的科学实验常常无从下手，在其进行实践设计时大多还是采用视频资源或者使用模拟符号在黑
14、板上进行演示操作。这种呈现方式需要学生具备一定的空间想象能力，学生无法突破时空的限制，不利于学习者对新知识的理解与掌握。三、虚拟现实技术与师范生信息化教学能力（一）虚拟现实技术应用于教学的优势目前，虚拟现实技术在学科教学中的应用实践目前还处于初步探索阶段，其沉浸性、交互性、想象性等的特点为其在学科教学中应用奠定了技术基础。从虚拟现实技术的发展与应用情况来看，虚拟现实技术应用于教育活动主要有以下几方面的优势：教育内容服务定制化随着虚拟现实技术的不断成熟与发展，虚拟现实技术产品层出不穷，虚拟现实技术产品也从实验室走入日常生活。当前，虚拟现实产品的市场规模主要由虚拟现实软硬件产品、内容资源以及应用服
15、务三部分构成。近年来，虚拟现实内容开发主要集中在 游戏和 视频方面，应用于教育教学活动的资源相对还比较少。大部分的虚拟现实教育产品主要是由虚拟现实技术产品供应商根据学科课程标准定制开发的教育资源或者需求方的实际需要定制开发的虚拟现实内容资源，这也是当前虚拟现实技术应用到教育教学的重要途径之一。对于定制类的虚拟现实技术资源，产品开供应商会实时根据学科课程内容的变化或者需求方的要求对虚拟现实技术资源进行及时的更新与维护，虚拟现实教育内容服务可以根据客户的实际需求提供定制化服务。教育教学场景虚拟化沉浸性是虚拟现实技术的重要特点之一，让学习者在沉浸式的学习场景里进行沉浸式学习。物体的运动轨迹和行为动作
16、在虚拟现实技术的加持下模拟拓展到三维立体空间，让学习者近距离、全方位的观察物体的形态结构。虚拟现实技术不仅能够模拟真实世界中的场景，还能够突破时间、空间以及学习者感官的限制，创建当前时空中无法再现的场景或者现实生活中不存在的场景，如为学习者模拟不同重力环境下的物体运动轨迹、探索火山爆发时山体内部运动情况，以及构建恐龙时代的地球生态环境等场景。情境学习理论认为，有意义的知识建构只有在结合了真实教学情境后才能够发生。虚拟现实技术能够为学习者创建三维可视化的真实教学情境，让学习者的虚拟化的教学情境中进行新知识的建构与学习。教学内容呈现立体化、形象化虚拟现实技术可以广泛应用于创设教学情景，增强教学内容的形象性和趣味性，进而促进学生对知识的理解。一般情况下，教学内容一般是通过文字、图片、视频或音频等形式进行呈现，知识的呈现方式始终是平面二维的。借助虚拟现实技术能够将知识内容通过立体的方式进行呈现，教学内容也由传统的二维方式转变为三维立体的方式进行呈现，可以让学习者以“第一人称”的视角参与知识的形成与获取，颠覆传统知识平面化的呈现方式，教学内容呈现更加形象直观，让学习者从不同的视角事物进行观察与体