关键词:
虚拟现实(VR)技术
生物学教学
教学设计
摘要:
随着科技的发展和信息化的深入,教育领域也面临着新的挑战和机遇。传统的教学方式已经不能满足学生的学习需求和兴趣,尤其是在生物学这门实践性和探究性较强的学科中,如何利用现代技术手段提高教学效果和质量,激发学生的主动性和创造性,是教育改革的重要课题。虚拟现实(VR)技术作为一种新型的教育技术,能够突破时间和空间的限制,让学生在虚拟环境中体验、观察生物现象和模型,增强学习的情境感和真实感,促进知识的理解和应用,具有很大的发展潜力与教育价值。本研究以建构主义学习理论为指导,根据高中生物学的学科特点和学生认知的发展规律,对新人教版高中生物教材必修一和必修二中适用VR技术教学的内容进行了梳理,选取必修二第四章第一节《基因指导蛋白质的合成》,依托Unity 3D游戏引擎等工具进行教学设计和资源开发,并以H市N中学为例进行了教学实践研究。本文分析了虚拟现实技术与高中生物学科结合的必要性和可行性,并通过问卷调查、访谈等方法收集和分析数据,探索虚拟现实技术在高中生物学教学实践中的效果和意义,旨在更好地解决教学中存在的问题,同时为推动VR技术在高中生物教育中的有效利用提供参考和借鉴。主要研究结果如下:(1)问卷调查和访谈结果显示,学生普遍认为生物学知识难度较大,对实验课兴趣较高且更喜欢融入新兴教育技术的生物学课堂,大多数学生听说过但没接触过VR技术,对于VR技术融入课堂教学表示支持。教师认为VR技术能够有效地支持教学目标的实现,具有设计和开发的必要性,并建议选取微观结构和生理动态过程的内容进行开发。教师还指出相匹配的VR资源缺乏、VR设备数量不足、课堂节奏难以把控、备课难度大是目前使用VR技术教学的难点。(2)结合理论基础、教师调研情况和VR技术的使用要求,梳理出新人教版高中生物学教材的必修一和必修二中适用于VR技术的4个微观结构和7个生理过程。(3)基于Unity 3D等工具设计和开发了《基因指导蛋白质的合成》VR教学资源并进行了教学实践。(4)在实施基于VR技术的高中生物学教学实践之后进行了问卷调研和章节知识测试,实验组学生的学习兴趣和学习积极性有所提高,对于重难点知识的记忆更加牢固,同时实验组成绩显著高于对照组,学生更愿意使用VR课程资源学习生物学知识。这表明基于VR技术的高中生物学教学效果优于传统教学。通过研究表明,VR技术融入高中生物学教学具有良好的实践效果,在一定程度上提高了学生的科学思维能力,促进探究式学习模式的形成。VR技术可以将微观抽象的概念或生理过程具象化、立体化,有利于学生生命观念的养成和科学探究能力的提升。