VR虚拟实验在科学与安全教育的创新与实践.docxVIP

VR虚拟实验在科学与安全教育的创新与实践

一、案例概述：虚实融合，突破教学难点，打造教学新模式

VR虚拟实验融合5G、3D、VR、人工智能等技术，应用中央电化教育馆研虚拟实验教学平台与安全教育平台，进行科学、安全等学科虚拟实验教学研究，突破时间和空间限制，解决高成本、高危险、高难度实验和教师研训等项目的实施痛点，丰富实验教学的手段和方式，建立本校虚拟实验教学机制体系。目前已组建一支6人的教研团队，围绕科学实验、安全校本精品课例，应用于1-6年级科学教学、安全教育、教师研训、科学社团课、课后服务、线上研学等场景，并且与智慧校园建设结合，营造了良好的科技创新环境，形成“课程、实验室、服务”三位一体的创新教育体系。

二、建设架构：创设虚实融合的校本特色课程体系

（-）建设目标：促进新型教学模式与VR技术的深度结合

打造一套线上+线下、教师+学生均可使用的校园实验模拟仿真平台，打破传统实验存在的实验安全、互动不足、抽象实验难以展示体验等条件束缚，构建稳定安全的实验模拟操作环境，有效拓展实验教学广度和深度，科学助力实验教学质量提升，建立本校虚拟实验教学机制体系，促进新型教学模式与信息化的深度结合。

（二）建设原则：打造可靠、实用、可扩展的虚拟实验室

主体性：以学生为主体，创设能让常规学科验证型实验转化成探究型实验，在教师的引导下自主选择探究课题，自主实施探究实验。

实用性：可服务全校科学教学及安全教学。打破传统实验的条件束缚，教师可以随时随地，反复教学使用，不受实验资源限制，零安全顾虑，经济省心；满足学生多次、随时学习实验的需求，让学生更好、更快掌握实验技能。

扩充性：本项目系统架构设计合理，考虑设计充分考虑今后扩展的要求。在满足现有系统互联的前提下，能够很好的适应未来信息化技术增长的需要。

（三）建设内容：构建基于5G+VR的实验教学应用体系

基于5G+VR的实验教学应用体系，包含智慧黑板、11套VR教学终端、央馆中小学虚拟实验教学平台、VR安全教育资源及配套教材、5G服务等。VR虚拟实验室由云网基础层、支撑平台层、应用平台层、应用终端层构成。

云网基础层：有效构建5G网络下的虚拟实验教学环境，VR外设通过5G网络与虚拟实验教育平台链接，师生通过VR外设即可访问实验平台。通过本地工作站实现实时计算与渲染，保障流畅的交互体验。为虚拟装配、教学、实训提供了更多可能。

支撑平台层：平台服务包含央馆中小学虚拟实验教学平台、VR安全教育平台。

应用平台层：平台内置丰富的教育资源，小学科学资源超过576项，包括演示视频36项，实拍课件258项，3D课件154项，VR课件128项。安全教学课程12节。系统连接传统教学、探究教学、练习实操、考试等多个学习场景，形成提升教学效果的正向循环。

应用平台层资源及功能应用情况如下：

实验微课课件包括实拍实验和3D模拟操作演示实验，由专业老师真人操作或专业老师使用3D交互课件结合重难点复现操作步骤，再通过在线视频播放器播放；3D实验交互课件支持同步教学3D实验仿真课件的调用，通过提供实验过程中的各类仿真操作功能，模拟实验仪器的使用、实验现象的发生，充分创造出一个形象逼真的仿真教学环境；VR实验仿真交互课件利用先进的VR技术，通过硬件设备支撑和空间布局的设计，为用户营造一个沉浸式的学习场景，通过虚拟实验教学应用软件调用VR实验颗粒，提供VR仿真交互操，模拟实验现象的发生，实现对传统教学的创新实践；创编系统是虚拟实验教学应用的扩展能力,开放了器材库中的所有3D/VR实验器材元件，通过虚拟实验教学应用软件向授权用户全方位、多角度真实展示，满足教师开展实验探究式教学的需求；教师培训课程资源包含课例征集、训练营、国家级培训、区域级培训等模块；VR安全教育配套了《VR校园安全教育实践教程》，以“中小学生命防护安全教育”为主要内容，以VR虚拟现实技术为实现手段，实现观察与思考、VR实践与探索；数据分析及展示提供虚拟实验相关的综合性数据收集、分析、统计、展示等功能，能够综合了解虚拟实验应用情况，科学有效的统筹实验教学活动。

应用终端层：包含1套智慧黑板，11套VR教学终端，一组5?6名学生参与，可满足10组教学需求。

三、实践成效：多维拓展，实现科学与安全教育精彩绽放

（-）打造智能化、适应性虚拟实验教学环境

将虚拟实验室与传统实验教学有机融合，将原实验室中不容易实现、实现过程不安全、实现过程不易观察的实验过程在虚拟实验环境中进行完成，提高学校科学及安全教学的信息化水平。探索基于大数据、“互联网+”、虚拟现实、人工智能等技术构建学校实验教学新模式，实现学校实验教学信息化、现代化。

（二）打造虚实融合的教学策略

在虚拟仿真实验教学中，教师不需要将一系列软硬件、