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3D（3 Dimensions）是虚拟仿真技术的一个重要方向，是仿真技术、计算机图形学、多媒体技术、网络技术等多种技术的集合。VR有三个“I”特性：交互性（Interaction）、沉浸感（Immersion）和想象（Imagination）。
一、3D/VR教学的优势
传统的多媒体课件，集文本、图片、声音、视频、动画于一体，在教学中发挥了巨大作用。但是，在使用过程中，它也显示出诸多不足。相比传统的多媒体教学模式，3D/VR教学有其独特的优势：
1.形式新颖，提高学习兴趣，延长注意力。3D技术可以构建真实感的学习环境，创设有利于学生主动参与、完整体验学习过程的情境。
2.创建情境，交互式体验学习，提高学习效率。提供一个生动、逼真、形象直观的交互式学习环境和图文声像并茂的多种感官综合刺激。
3.知识立体可视化，降低认知负荷。在教学过程中，能够辅助呈现那些难以讲解的教学场景、在现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，如雷电形成的原因、蚕的生命周期，以及一些不可能出现的场景，如金字塔是如何建成的、晶体的内部结构、天体的形成等。
二、基于沃课3D/VR工具的科学教学模式
当前3D数字化内容制作投入大、周期长、回报慢，致使国内许多3D/VR教育研究企业都停留在3D/VR科普教育上，或者有一些简单的体验课程。为了更好地促进3D技术和虚拟现实技术在课堂上的使用，一方面，需要足够多的3D教学素材；另一方面，需要开发简单易上手的教学内容编辑工具，搭建一个桥梁，连接3D资源与课堂教学软件，以便应用3D/VR技术能够进行常态化教学。我们团队意识到这些问题，联合开发了一些3D/VR教学资源和内容编辑工具，并在实践中探索3D/VR教学工具支持下的科学教学模式。
沃课3D/VR工具集教学内容制作及授课工具于一体，它支持制作纯3D的课件，也兼容普通的2D课件制作，有庞大的在线资源库，支持多种VR设备，可云端存储学习记录。教师可以在常规教学中采用此工具进行备课，从而代替原有以线性方式展示知识点的PPT工具。一方面，在课堂上如果有难以用2D资源呈现的微观和宏观现象，或时间和空间的跨度极大或极小的事物发展过程，3D资源都可以突破展示；另一方面，VR学科工具、3D教育游戏能够提供探究条件和拓展学习空间，丰富教学内容，可以发展学生独立思考及创新能力，为新型的教学模式的开展提供可能。
沃课可以应用于打造一堂高效互动课堂，可以将教学过程分为课前准备、情境创设、互动生成、课外拓展、总结提升和课后反思这几个环节，如下图所示。
课堂应用模式环节分析：
1.课前准备
教师根据课程标准，列出该课时的教学目标和重难点，围绕教学目标组织教学资源。如果教师自己对整堂课没有很好的设计思路，可以查看沃课自带的VR教学课件，直接保存到自己的课件列表中，再根据实际教学情况，稍作修改后形成自己的VR教学课件。如果教师自己愿意设计整堂课，在熟悉PPT工具的基础上快速上手沃课工具，将配套的3D视频、3D图片、3D模型、3D教育游戏、3D学科工具等3D资源，交互习题，2D资源插入到自己的课件中，就可以形成一个完整的教学课件。
2.情境创设
沃课中丰富的3D资源，能够解决现实教学中的情境化、形式化不够理想的缺憾。特别是3D视频这种强感染力的表现形式，通过流畅的故事情节、色彩绚丽的画面、清晰的宏观和微观现象展示、连贯的时空过程跨越，能够迅速抓住学生的眼球，吸引他们的注意力，使他们对接下来的课程内容具有浓厚的兴趣。
例如，利用3D技术可以塑造各种各样的教学场景，如带领学生回到牛顿发现地球重力的苹果树下，感受重力的神奇；带领学生一起环游世界，领略各个洲的地貌、动植物、人文风情；带领学生跟着血液在血管里穿梭，了解各個身体部位；带领学生一起遨游宇宙，观察每一个星系、每一颗星球，等等。
3.互动生成
互动生成是个体智慧与集体智慧的深度融合。互动的形式多种多样，从知识讲授、随堂测验、过程评价，到融合人际互动与人机互动、外互动与内互动。人际互动包括师生互动和生生互动，人际互动在课堂上经常体现为协作学习、小组探究等活动。人机互动主要指人与硬件的互动，这里主要是指人与屏幕之间的互动。通过手指触控大屏一体机的方式，改变了人和信息之间的交互方式，实现人直接与虚拟环境进行交互，增强了学生体验，达到了自然和谐的境界。
在知识讲授过程中，教师可以尝试把难以表现的知识点用3D的形式呈现在3D大屏一体机上，配以口头讲授，以新颖的资源呈现方式吸引学生跟上自己的思路，带领学生一起探索未知的世界；还可以要求学生以小组的形式自主探究，形成结论后上交并在全班汇报。在随堂测验过程中，教师在课堂上一键发布随堂习题后，学生可以在自己的终端上独自作答后提交。最后，基于沃课工具自动形成的测评统计分析结果，教师根据学生的作答情况给出个性化的评价反馈。所有“互动生成”过程动态产生的生成性资源，最终全部保存在云端，用云盘存储起来。
4.课外拓展
由于沃课云端资源的易获取性，在使用沃课工具进行备课时，可以直接添加沃课云资源平台中的3D教育游戏、3D学科工具、3D虚拟实验室等资源。
例如，在学习《蚕的生命周期》这节课的内容时，除了利用3D视频来了解蚕的生长过程外，还可以让学生真正养一次蚕，这样的方式能让学生有更深刻的认识。3D教育游戏《养蚕吧，伙伴》可以通过沃课插入到课件中，学生打开此游戏后，可以探究蚕的生长条件，比如最适宜的温度、最适量的水分等。
5.总结提升
新知识的学习过程，往往符合艾宾浩斯的“遗忘曲线”规律。在多个知识点前后学习的情况下，很多学生难以在自己头脑中形成一个清晰的知识框架图，需要有一个再次总结和提升的过程。教师在总结本堂课的同时，可以根据学生对知识的掌握情况，进行必要的补救教学。学生可以通过总结，了解自己的学习效果，记录下已经掌握的知识点和需要多次巩固学习的知识点，还可以将教师讲授过程中新增的“板中板”中添加的内容、页面标注的笔记、学生的作答反馈统计结果等保存下来，并且可以全部上传到云端。这些记录可以帮助教师和学生更好地进行总结，再次浏览时，即可达到重现知识点、回顾课堂教学内容的目的。
6.课后反思
反思是一个自我建构的过程，不仅教师需要反思自己的教学过程，学生也需要反思自己的学习过程。具备教学过程和学习过程跟踪记录功能的虚拟现实技术的课堂中，反思不再无从下手，不知所措。根据课堂上保留下来的种种生成性资源，教师能够利用反思促进自己优化教学，及时补救，学生也能在反思中查漏补缺，再次学习3D资源。
虚拟现实技术在课堂教学中的应用为教学发展提供了独一无二的优势。虚拟现实技术的不断发展，能够不断地克服其局限，最大限度地体现良好的教学与资源优势。在教育领域应用3D虚拟现实技术需要全新的理念和方法，建立完善的相关标准，构建虚拟教学体系，为教师开发出简单易用的VR资源编辑器，打造VR教学资源系统，从而满足教育行业日益增长的需要。
广东省深圳市福田区教育科学研究院
广东省深圳市未来教育技术创新研究院
广东省深圳未来立体教育科技有限公司（518000）
一、3D/VR教学的优势
传统的多媒体课件，集文本、图片、声音、视频、动画于一体，在教学中发挥了巨大作用。但是，在使用过程中，它也显示出诸多不足。相比传统的多媒体教学模式，3D/VR教学有其独特的优势：
1.形式新颖，提高学习兴趣，延长注意力。3D技术可以构建真实感的学习环境，创设有利于学生主动参与、完整体验学习过程的情境。
2.创建情境，交互式体验学习，提高学习效率。提供一个生动、逼真、形象直观的交互式学习环境和图文声像并茂的多种感官综合刺激。
3.知识立体可视化，降低认知负荷。在教学过程中，能够辅助呈现那些难以讲解的教学场景、在现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，如雷电形成的原因、蚕的生命周期，以及一些不可能出现的场景，如金字塔是如何建成的、晶体的内部结构、天体的形成等。
二、基于沃课3D/VR工具的科学教学模式
当前3D数字化内容制作投入大、周期长、回报慢，致使国内许多3D/VR教育研究企业都停留在3D/VR科普教育上，或者有一些简单的体验课程。为了更好地促进3D技术和虚拟现实技术在课堂上的使用，一方面，需要足够多的3D教学素材；另一方面，需要开发简单易上手的教学内容编辑工具，搭建一个桥梁，连接3D资源与课堂教学软件，以便应用3D/VR技术能够进行常态化教学。我们团队意识到这些问题，联合开发了一些3D/VR教学资源和内容编辑工具，并在实践中探索3D/VR教学工具支持下的科学教学模式。
沃课3D/VR工具集教学内容制作及授课工具于一体，它支持制作纯3D的课件，也兼容普通的2D课件制作，有庞大的在线资源库，支持多种VR设备，可云端存储学习记录。教师可以在常规教学中采用此工具进行备课，从而代替原有以线性方式展示知识点的PPT工具。一方面，在课堂上如果有难以用2D资源呈现的微观和宏观现象，或时间和空间的跨度极大或极小的事物发展过程，3D资源都可以突破展示；另一方面，VR学科工具、3D教育游戏能够提供探究条件和拓展学习空间，丰富教学内容，可以发展学生独立思考及创新能力，为新型的教学模式的开展提供可能。
沃课可以应用于打造一堂高效互动课堂，可以将教学过程分为课前准备、情境创设、互动生成、课外拓展、总结提升和课后反思这几个环节，如下图所示。
课堂应用模式环节分析：
1.课前准备
教师根据课程标准，列出该课时的教学目标和重难点，围绕教学目标组织教学资源。如果教师自己对整堂课没有很好的设计思路，可以查看沃课自带的VR教学课件，直接保存到自己的课件列表中，再根据实际教学情况，稍作修改后形成自己的VR教学课件。如果教师自己愿意设计整堂课，在熟悉PPT工具的基础上快速上手沃课工具，将配套的3D视频、3D图片、3D模型、3D教育游戏、3D学科工具等3D资源，交互习题，2D资源插入到自己的课件中，就可以形成一个完整的教学课件。
2.情境创设
沃课中丰富的3D资源，能够解决现实教学中的情境化、形式化不够理想的缺憾。特别是3D视频这种强感染力的表现形式，通过流畅的故事情节、色彩绚丽的画面、清晰的宏观和微观现象展示、连贯的时空过程跨越，能够迅速抓住学生的眼球，吸引他们的注意力，使他们对接下来的课程内容具有浓厚的兴趣。
例如，利用3D技术可以塑造各种各样的教学场景，如带领学生回到牛顿发现地球重力的苹果树下，感受重力的神奇；带领学生一起环游世界，领略各个洲的地貌、动植物、人文风情；带领学生跟着血液在血管里穿梭，了解各個身体部位；带领学生一起遨游宇宙，观察每一个星系、每一颗星球，等等。
3.互动生成
互动生成是个体智慧与集体智慧的深度融合。互动的形式多种多样，从知识讲授、随堂测验、过程评价，到融合人际互动与人机互动、外互动与内互动。人际互动包括师生互动和生生互动，人际互动在课堂上经常体现为协作学习、小组探究等活动。人机互动主要指人与硬件的互动，这里主要是指人与屏幕之间的互动。通过手指触控大屏一体机的方式，改变了人和信息之间的交互方式，实现人直接与虚拟环境进行交互，增强了学生体验，达到了自然和谐的境界。
在知识讲授过程中，教师可以尝试把难以表现的知识点用3D的形式呈现在3D大屏一体机上，配以口头讲授，以新颖的资源呈现方式吸引学生跟上自己的思路，带领学生一起探索未知的世界；还可以要求学生以小组的形式自主探究，形成结论后上交并在全班汇报。在随堂测验过程中，教师在课堂上一键发布随堂习题后，学生可以在自己的终端上独自作答后提交。最后，基于沃课工具自动形成的测评统计分析结果，教师根据学生的作答情况给出个性化的评价反馈。所有“互动生成”过程动态产生的生成性资源，最终全部保存在云端，用云盘存储起来。
4.课外拓展
由于沃课云端资源的易获取性，在使用沃课工具进行备课时，可以直接添加沃课云资源平台中的3D教育游戏、3D学科工具、3D虚拟实验室等资源。
例如，在学习《蚕的生命周期》这节课的内容时，除了利用3D视频来了解蚕的生长过程外，还可以让学生真正养一次蚕，这样的方式能让学生有更深刻的认识。3D教育游戏《养蚕吧，伙伴》可以通过沃课插入到课件中，学生打开此游戏后，可以探究蚕的生长条件，比如最适宜的温度、最适量的水分等。
5.总结提升
新知识的学习过程，往往符合艾宾浩斯的“遗忘曲线”规律。在多个知识点前后学习的情况下，很多学生难以在自己头脑中形成一个清晰的知识框架图，需要有一个再次总结和提升的过程。教师在总结本堂课的同时，可以根据学生对知识的掌握情况，进行必要的补救教学。学生可以通过总结，了解自己的学习效果，记录下已经掌握的知识点和需要多次巩固学习的知识点，还可以将教师讲授过程中新增的“板中板”中添加的内容、页面标注的笔记、学生的作答反馈统计结果等保存下来，并且可以全部上传到云端。这些记录可以帮助教师和学生更好地进行总结，再次浏览时，即可达到重现知识点、回顾课堂教学内容的目的。
6.课后反思
反思是一个自我建构的过程，不仅教师需要反思自己的教学过程，学生也需要反思自己的学习过程。具备教学过程和学习过程跟踪记录功能的虚拟现实技术的课堂中，反思不再无从下手，不知所措。根据课堂上保留下来的种种生成性资源，教师能够利用反思促进自己优化教学，及时补救，学生也能在反思中查漏补缺，再次学习3D资源。
虚拟现实技术在课堂教学中的应用为教学发展提供了独一无二的优势。虚拟现实技术的不断发展，能够不断地克服其局限，最大限度地体现良好的教学与资源优势。在教育领域应用3D虚拟现实技术需要全新的理念和方法，建立完善的相关标准，构建虚拟教学体系，为教师开发出简单易用的VR资源编辑器，打造VR教学资源系统，从而满足教育行业日益增长的需要。
广东省深圳市福田区教育科学研究院
广东省深圳市未来教育技术创新研究院
广东省深圳未来立体教育科技有限公司（518000）