3D虚拟增强现实技术在高中物理教学中的应用研究

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  摘要:文章以“3D虚拟增强现实技术在高中物理教学中的应用”作为主要研究对象,展开深入、细致的研究和分析,提出建议和对策,希望能为将其科学、合理应用到高中物理教学中提供参考和依据。
  关键词:3D虚拟增强现实技术;高中物理;教学中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:(2020)-18-257
  3D虚拟增强现实技术可以说是随着计算机技术和互联网技术的产生和发展而出现的一种崭新技术,将其合理应用到高中物理教学中,利于教学情境的创设,利于学生探究能力的改善和提升,利于学生核心素养的提高。
  相对于高中阶段的其他学科而言,物理表现出了一定的学科特殊性,对于学生的思维能力以及理解能力等都有着更高的要求。更为关键的是,一些物理现象复杂抽象,在现实中无法进行操作,无法将其直观呈现,从而影响到学生们的理解,而3D虚拟增强现实技术的出现恰好可以解决上述难题。由此可见,关于3D虚拟增强现实技术在高中物理教学中应用分析显得尤为重要。
  一、3D虚拟增强现实技术利于教学情境的创设
  3D虚拟增强现实技术作为一种新兴的技术,从本质来说就是对于真实场景的模拟,利于激发学生的兴趣,启发学生的深层次思考。在传统的物理教育教学活动中,物理教学情境的创设更多是通过图片或者视频实现的,这种方式虽然能够产生一定的效果,但是不够形象,更没有办法给学生一种身临其境的感觉,不利于其对于物理本质现象的探索。
  通过3D虚拟增强现实技术,所创设的情境更加真实,更加形象,更加直观,尤其是一些无法在现实中感受的情境都可以通过这种新技术得以实现。我们以《失重》的教学为例,只要是在地球上,学生们可以说就无法感受到在“零重力”条件下到底是一种什么感受,但是通过3D虚拟增强现实技术这项崭新的技术,就可以进行实验平台的创设,依托平台,可以实现互动,可以切身感受到在完全没有重力的情况下,物体的运动,从而激发学生的兴趣,使其产生主动探究的动机,为全面、深刻理解知识奠定坚实、有力的基础。
  二、3D虚拟增强现实技术利于课堂互动性的实现
  通过3D虚拟增强现实技术的引入和应用,可以为学生提供一种具有强烈交互性的学习情境,当然这对于学校的硬件设施提出了较高的要求,引入3D虚拟增强现实技术的教学课堂,通过电脑的屏幕,学生们可以自由徜徉在虚拟的世界中,去感受,去交流,去互动,相对于传统的课堂教学而言,这种方式更容易吸引学生的注意力,本质就是一种探究式的教学。
  我們以“电机”的教学为例,在传统的教学中,我们不可能让学生亲自动手对其进行拆卸,因为随时有可能会出现一些不可预料的危险,最多也就是带学生进行实地观摩。但是通过3D虚拟增强现实技术,学生就可以亲自动手进行操作,从而去探究其工作的基本原理以及运行的机制等。从大量研究的成果来看,探究体验式的学习,对于概念的学习具有显著的效果,因为更加利于对大脑产生有效的刺激,在强化理解的同时,提升记忆力。
  三、3D虚拟增强现实技术对于物理实验教学是有效的补充
  物理学是以实验为基础的,在实验过程中启发学生的探究和思考,启发学生去探究现象的本质和规律,但是很多实验无法实现,有一些是具有危险性,有一些则是现实条件根本不允许。但是通过3D虚拟增强现实技术,一些在自然条件下无法实现的得以实现,比如说伽利略的斜面实验,所需要的环境是无摩擦、无阻力,这在现实中根本无法实现,但是通过这项技术,就能够实现理想环境的创造,让学生去感受,去理解,去探究,去揭秘,去找到问题的真正答案。
  还有一些实验无法实施,是源于实验器械高昂的成本,一旦操作不当或者突发一些其它因素,可能导致严重的经济损失,所以教师很少让学生直接进行操作。但是通过3D虚拟增强现实技术,这个问题就得到了妥善解决。
  我们以能量守恒的内容为例,教师就可以依托3D虚拟增强现实技术,让学生进行过程山的自我搭建,而且可以在物体上真实运行,通过对角度的不断调整,去强化对于能量守恒定律的理解。
  还有一点就是通过3D虚拟增强现实技术,可以实现对于历史实验场景的回放,利于学生反复进行探究。物理中有很多现象是稍纵即逝,可能肉眼尚且没有来得及进行观察,就已经结束了。通过这项崭新的技术,就可以很好解决这个问题,可以反复进行回放,学生可以立足自己的实际情况,对难点和重点进行反复探究。
  从上文的论述中,我们可以看出来相对于传统的技术而言,3D虚拟增强现实技术的确具有诸多无可比拟的优势,但是对于教师的综合素养和学校的硬件设施都提出了更高的要求,需要循序渐进,以合理方式将其引入到高中物理的课堂教学中,为全面实现学生核心素养的改善和提升奠定坚实的基础。
  参考文献
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