数学建模培训心得体会范例6篇

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数学建模培训心得体会

数学建模培训心得体会范文1

学生核心素养提升培训心得体会篇【一】“核心素养”是当前教育领域最受关注的热词之一。近日在第二届“北京教育论坛”上,专家表示,时代变化了,要求变了,呼唤核心素养的出现。讨论中国的核心素养要结合中国社会发展阶段的特点,要适应中国现阶段的国情、校情。哪些素养是需要我们特别关注、我们的学生和国民所需要的。

“核心素养是新课标的来源,也是确保课程改革万变不离其宗的‘DNA’。核心素养将为北京学校带来六大变化。”有关专家表示,六大变化包括:

育人导向更加注重学生理想信念和核心素养的培养;

课堂教学更加关注课程建设综合化、主体化发展趋势;

实践活动;更加关注学生学习体验、动手实践及创新意识的培养;

课业负担将会进一步减轻课业负担,课后作业形式及总量发生较大变化;

学校课程更加贴近学生的生活;

未来将更加注重增加国家课程和地方课程的适应性。

教育部基础教育质量监测中心有关负责人在论坛演讲中表示,“我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”工作报告已经提交教育部,正在接受鉴定。

对于这一国家版“核心素养”具体内容,社会各界充满期待,同时提供了多个方面的建议。据了解,参与“中国学生发展核心素养”制订的专家阵容强大。“我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”项目始于2013年5月,受教育部基础教育二司委托,由北京师范大学林崇德教授牵头组织。项目由北京师范大学牵头,华南师范大学、河南大学、山东师范大学、辽宁师范大学共同承担。

林崇德教授日前出席高中学生发展指导高峰论坛表示,项目组共组织了48场访谈,涉及575位专家,提出了12个指标。其中一级指标有社会参与、自主发展、文化修养。二级指标中社会参与里面有道德品质、社会责任、国家认同、国际理解,自主发展里有身心健康、自我管理、学会学习、问题解决与创新,文化修养里面有语言素养、数学素养、科学技术与信息素养,审美与人文素养等。

不过,最新出炉的“中国学生发展核心素养(征求意见稿)”透露,学生发展核心素养,是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,综合表现为9大素养,具体为社会责任、国家认同、国际理解;人文底蕴、科学精神、审美情趣;身心健康、学会学习、实践创新。

学生核心素养提升培训心得体会篇【二】美国著名未来学家阿尔温·托夫勒曾经指出:“未来的文盲不再是不识字的人,而是没有学会怎样学习的人”。“自主发展”是近日公布的中国学生发展核心素养包含的三大板块之一,而“学会学习”又是自主发展的基本前提。

“学会学习”一直以来是教师与家长对学生的共同期望,换句话说,就是让学生学会钓鱼,而非只享受现成的鱼。具体到基础教育教学实践中,教师怎样才能让学生“学会学习”呢?在我看来,在教学中可以分三分走。

帮助学生学会归纳总结

在新课程标准倡导知识“螺旋式上升”的背景下,有些知识点的跨度比较大,前后联系相隔的时间也比较长。以北师大版《数学》教科书为例,小学四年级开始教授三角形、特殊四边形的性质等知识,要求简单应用;初中八年级要求简单说明原理,广泛应用;九年级要求进行推理证明和灵活应用。在如此长时间的跨度内,如果学生不会总结和梳理,那么必然会形成知识的“交通堵塞”。

随着年级的升高,各学科知识点之间的联系日益增多,学生在老师和家长的帮助下,应当经常整理、复习、归纳和总结所学的相关知识,通过自己的思考,逐步体会知识之间的内在联系,形成简单的知识结构和知识的迁移能力,这也有助于对知识的记忆与理解。如果学生不会归纳总结,在六年级复习时,可能还要翻看三、四、五年级的书本;在九年级中考复习时,可能就无法将七、八、九年级的知识系统归纳梳理并形成自己的知识体系;在高考复习时,可能也不会把初、高中的知识建构成相对完整的知识体系,那么最后复习阶段学生的负担不知要增加多少倍,更不用说触类旁通了。

在课堂教学中,教师有目的地完善“几多几少”,会对学生获得学习方法大有裨益。作业少一点,学生看书的时间多一点;重复抄写少一些,学生自己整理的时间多一些;共性的作业少一些,有针对性的作业多一些;老师讲得少一些,学生交流的时间多一些。这种教学方式,能促进学生学会归纳总结。当学生逐渐能够熟练地进行归纳总结时,就会逐步学会华罗庚所言的“由薄到厚、由厚到薄”的学习方法,其学习能力也会在量变到质变的过程中逐渐得以提高。

引导学生学会知识的迁移

学生不应被动地接受知识,而应当处于主动、积极的知识构建状态。每个学生都有其特有的个体学习经验与知识结构,而新学知识和原有知识之间的衔接问题,可通过同化和顺应等思维过程得到迁移和解决。

在同化过程中,新知识被已有的知识经验和结构所解释,并被纳入到结构之中。如初中数学中的有理数、无理数、实数的运算,可纳入到小学的加减乘除四则混合运算体系之中。在顺应过程中,原有知识结构和经验按照新知识的生成过程重新组合,使学生的知识结构得到完善和发展,同时又产生新的变化空间。如较小数减去较大数在小学数学中是不成立的,而在初中有理数范围内相关计算是可以成立的。

初中英语七年级上册的第一单元是复习准备篇。这个设计就是为了小学、初中英语的衔接,兼顾了城市和农村学生的差异,因为农村和城市学生的英语起始教学时间有很大不同,所以需要教师了解学生,把握进程。这样的课程设计,就是为了特定学段学生知识的衔接与迁移。

数学建模培训心得体会范文2

其次,在军校大学数学教学中,部队生是一个重要而特殊的群体。这些学生当中有的在高中阶段读的是文科,有的甚至没有上过高中,有的虽然上过高中,但在入伍的两年时间内可能已经把高中所学的知识忘得差不多了。因此,一般而言部队生的数学基础比较薄弱,学学数学相关课程比较吃力。为了解决这个问题,不少军校都曾尝试过多种方法,比如:与生长干部学生合班上课,统一考核,其结果是几乎每次考核排名靠后的都是部队生,尽管他们当中的很多人平时学习都很努力,这在某种程度上会打击部队生的学习积极性和信心;再如分开上课、单独考核,但与生长干部学生采用相同的教学计划和课程标准,这样做导致某些学生降低了对自己的要求,学习态度不端正,教学效果达不到预期的目标;还有的军校正尝试为部队生制定单独的教学计划和课程标准,比如降低教材中某些知识点的要求,将大学数学中的某些课程纳入到选学的内容,等等。

再次,由于军校的特殊性质,军校当中从事大学数学教学的教师一部分是从军校毕业的,还有一部分来自地方院校,这些教师的专业素养都非常高,但由于从未学习过教育学、心理学等相关知识,仅仅通过简单的岗前培训就走上了讲台,教学基本功尚有欠缺,需要较长的时间加上自己努力方可成为一名成熟的大学数学教师。此外,一部分从师范院校毕业的教师,由于缺少对军校专业的了解和钻研,在某种程度上制约了自身的发展。在“教师即研究者”的观点已深入人心的今天,教学和科研两方兼顾、博学多才、努力完善自己以满足日新月异的学生需求,是所有教师的共同心声。科研上不去势必影响到教学,如何让教学科研相辅相成,有待每一位军校大学数学工作者继续努力和探索。通过以上对军校大学数学课程教学现状的分析,笔者认为提高军校大学数学教学质量应该以提升军校学生的数学素养乃至综合素养为目的,以调动军校学生学习积极性、提高学生学习兴趣为中心,其根本途径是加强教师队伍建设,不断提高和完善教师自身的能力和素养。

加强数学的文化价值教育,提升学生的综合素养

关于数学文化的含义,不同学者从不同的角度有不同的说法,其基本内涵包括数学的思想、精神、方法、观点,以及它们的形成和发展。[6]在大学数学教学中加强数学文化的价值教育旨在提高学生的数学素养。数学素养是人的综合素养的重要组成部分,越来越受到各行各业的重视。军校学生是现代化国防事业的建设者,担负着保家卫国、实现中华民族伟大复兴的光荣使命,学学数学不仅是要掌握其中的数学定理、数学公式以及解题方法和技巧,更重要的是要提高自己的数学素养。教指委在新的大学数学基础课程教学基本要求中也明确提出:“数学不仅是一种工具,而且是一种思维模式;不仅是一种知识,而且是一种素养;不仅是一种科学,而且是一种文化,能否运用数学观念定量思维是衡量民族科学文化素养的一个重要标志。”传统的数学教学中,我们更多地强调学科知识的逻辑性、科学性以及完备性,在一定程度上忽视了数学文化及其教育功能。在军校大学数学课程教学中,加强数学文化的价值教育可以调动学生学习数学的积极性,提高学生学习数学的兴趣,树立学好数学的信心,形成科学的思维方法,有利于学生学习能力、创新能力、工作能力以及处理问题能力的提高,因此极为必要。

(一)展示数学的历史

有人曾经做过统计,数学的发展可以追溯到六千年以前,并且那些至少对数学做过一项确定性贡献的人多达六千至八千名。在大学数学教学过程中适当介绍一些数学史的知识,可以激发学生学习数学的兴趣,增强学生的数学素养和人文情怀。例如,可以在教学过程中结合相关的知识介绍一些数学家的珍闻轶事,因为许多数学家不仅拥有伟大的数学成就,而且拥有高尚的品德;不仅具有很高的数学天赋,而且具有执着的科学追求精神和锲而不舍的钻研精神。再如,在大学数学教学过程中可以适当介绍相关数学概念和数学符号发展历程,以及相关数学定理、方法具体产生的数学史知识等。在数学历史的长河中有无数发人深思的数学典故和妙趣横生的例子,在大学数学教学中介绍这些典故和例子不仅有利于提高学生学习数学的兴趣,树立学好数学的信心,而且有助于使学生了解知识的来由,把握数学的本质,形成数学的思维方式和数学的理性精神。

(二)欣赏数学的美

罗素曾经说过:“数学不仅拥有真,而且拥有非凡的美。”数学美是数学文化的重要内容,主要体现在对称美、简单美、统一美、和谐美、奇异美等方面。例如完全通过数学的方式得到的黄金分割0.618事实上在自然界广泛存在,反映了数学所揭示的和谐与自然界的美是高度一致的。再来看公式eiπ+1=0,它用等号连接了数学中五个重要的常数:0、1、i、π、e,表达了数学各范畴之间很强的联系,反映了数学的统一美。数学家克莱因的一段话给予数学的美以高度评价:音乐能激发或抚慰人的感情,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学使人聪慧,科学可以改善生活,而数学能做到所有的一切。在军校大学数学课程教学中注重对数学美的教育,其价值不仅在于陶冶大学生的情操,激发其学习兴趣,而且能引导其积极向上,献身科学,培养其对美的鉴赏能力,有利于改善他们的思维品质。

(三)领悟数学的思想方法

大学数学的教学是沿袭前人建立的严密逻辑体系推演的,因此在教学过程中不能把数学课仅仅作为一种知识和工具,而要引导学生领悟其中的思想和方法。事实证明,只有领悟了其中的思想和方法,才能真正理解和掌握知识。例如《高等数学》中微积分的思想方法,又如《概率论与数理统计》中参数估计和假设检验的思想方法,掌握这些思想方法,既有利于理解概念的本质,又有利于学生应用知识去解决实际问题。此外,大学数学教学过程中还有许多思想和方法不仅可以用于探究和解决数学问题,也可以广泛应用于解决客观世界中的问题,例如化归的思想和方法,类比的思想和方法,归纳的思想和方法等。掌握这些思想和方法是培养军校学生的创新意识,提高他们的创新能力的重要途径。

(四)探索数学的应用

华罗庚先生当年说过:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,数学无处不在。”客观世界中凡是涉及数量关系或空间形式的,随处可见对它们的研究都要用到数学。大学数学的教学内容,无疑是前人研究的成果,其知识的产生一般都有相关的应用背景,有些知识的产生虽然仅仅是为了数学研究的需要,但在其发展过程中已经被证实在某些领域具有重大的应用。实践证明,将数学建模思想渗透到教学中去,对增强学生探索数学在客观世界里的应用的愿望,提高学生的学习兴趣和创新实践能力极为重要。[7]课堂教学的主旋律是调动学生学习的积极性,培养他们独立自主、主动探究合作的学习态度,为此,在教学过程中应该给他们思考的空间和时间,把发现问题、分析问题、解决问题的主动权交给他们,以此来达到提高学生数学素养和综合素养的目的。除了课堂教学之外,还可以聘请从事大学数学教育的专家名师举办专题讲座、组织学生参加一些综合性的竞赛(比如数学建模竞赛)等,以多种形式在军队院校加强大学数学的文化价值教育、提高学生的数学素养。

建立科学合理的考核模式,科学、全面地评价学生水平

传统的考核模式不能准确地反映学生平时的学习情况和努力程度,不能全面客观地反映学生实际的学习水平,包括知识的多少、能力的大小和素养的高低,也不利于调动学生学学数学的积极性。作为重要的基础理论课,大学数学应该把考核覆盖到整个教学的全过程,学生最终的成绩既要体现他的考试分数又要体现其平时的学习态度和努力程度;既能反映学生对基本知识基本技能的掌握情况,又能反映其能力和素养的高低。因此,大学数学教学中,改革考核模式,可以采用多个环节多种手段检查、评价学生的学习状况,例如可以采用表1的方案考核学生的学习水平。其中读书报告可以是对某些指定的内容的读后感或者是心得体会,也可以是对教材内容的整理和小结。值得一提的是,据以往的教学经验,读书报告在提高学生数学素养和学学数学的兴趣方面有着重要作用。首先,读书报告要求学生对书本知识进行思考和提炼,加入学生自己的认识和理解,有利于学生对所学知识的理解和掌握;其次,通过读书报告获得的知识易于在学生大脑里留下长效的和系统化的记忆,同时对培养学生的学习能力和创新能力也非常重要。我国古代就有“不闻不若闻之,闻之不若见之,见之不若知之,知之不若行之”的教育思想,读书报告正好反映了这一思想在大学数学教学中的实践。

加强师资队伍建设,提高教师教学能力和水平

数学建模培训心得体会范文3

2019年7月1日至7月5日,东西部协作2019年大通县信息技术骨干教师能力提升培训在南京市雨花台区教师发展中心进行。信息技术素养观转变。从技术应用能力转向信息素养能力,我们不仅要利用技术,更要利用信息素养和信息技术合作。

人工智能时代的教育变革

一、人工智能驱动智慧教育

当前,以人工智能为代表的技术创新进入到一个前所未有的活跃期。当人类社会迈进信息时代的新阶段——人工智能时代,这种工业化的教育体系已经无法满足未来社会对人才的需求,时展迫切需要一场教育变革。换句话说,教育不是由外而内传递知识,而是由内而外觉悟智慧。这就要求,我们必须打破整齐划一的传统教育形态,构建与人工智能时代相适应的智慧教育体系,利用智能技术对学习环境、学习内容、教学方式、管理模式进行系统化改造,为学生提供富有选择、更有个性、更加精准的智慧教育。

二、智慧教育的理念内涵

综合已有研究,我们认为,智慧教育是指以“人的智慧成长”为导向,运用人工智能技术促进学习环境、教学方式和教育管理的智慧转型,在普及化的学校教育中提供适切的学习机会,形成精准、个性、灵活的教育服务体系,最大限度地满足学生的成长需要。只有把“人”置于教育的最高关注,发掘人的潜能,唤醒人的价值,启发人的智慧,才能从容应对人工智能时代带来的挑战。智慧教育不仅是教育基础设施的信息化、智能化,而且是教育理念与教育方式的转型升级,从注重“物”的建设向满足“人”的多样化需求和服务转变。

智慧教育包括三个组成部分:一是相互融通的学习场景,利用智能技术打通物理空间与网络空间之间的壁垒,让万物互联,让世界互通,所有学生都可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息;二是灵活多元的学习方式,注重学习的社会性、参与性和实践性,打破学科之间的界限,开展面向真实情境和丰富技术支持的深度学习;三是富有弹性的组织管理,破除效率至上的发展理念,释放学校的自主办学活力,利用人工智能提高教育治理的现代化水平,让学生站在教育的正中央。

虚拟和增强现实(VR/AR)技术在教学中的应用与前景展望

一、虚拟现实和增强现实技术的起源、概念和应用领域

(一)虚拟现实和增强现实技术的起源

虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术描述的就是我们现在熟悉的“虚拟现实”。增强现实(Augmented Reality,简称AR)是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖。

我国虚拟现实技术的研究起步于20 世纪90 年代初。随着计算机图形学、计算机系统工程等的高速发展,虚拟现实技术得到相当的重视。2016 年3 月17 日全国两会授权的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中指出:“大力推进先进半导体、机器人、增材制造、智能系统、新一代航空装备、空间技术综合服务系统、智能交通、精准医疗、高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保、虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化,形成一批新增长点。”

(二)虚拟现实和增强现实的概念、特征和应用领域

1. 虚拟现实技术

虚拟现实,是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说,就是采用计算机技术生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。

虚拟现实具有特性,即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、构想性(Imagination),是一个学科高度综合交叉的科学技术领域。虚拟现实与人工智能 (AI) 技术及其他相关领域技术结合,将会使其还具有智能(Intelligent) 和自我演进演化(Evolution) 特征。头戴式虚拟现实设备,即可观看虚拟现实视频介绍。

虚拟现实涉及门类众多的学科,整合了很多相关技术。虚拟现实是未来科技发展的方向之一,它可以从人的感觉系统上改变现有的空间感。虚拟现实现有的产业链大致可分为硬件设计开发、软件设计开发、资源设计开发和资源运营平台等几种类别。通过虚拟现实关键技术的突破以及“虚拟现实+”的带动,会产生大量行业和领域的虚拟现实应用系统,为网络与移动终端应用带来全新发展,将会推动许多行业实现升级换代式的发展。虚拟现实可以应用于国防军事、航空航天、智慧城市、装备制造、教育培训、医疗健康、商务消费、文化娱乐、公共安全、社交生活、休闲旅游、电视直播等领域中。

2. 增强现实技术

增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新兴技术。增强现实技术基于计算机的显示与交互、网络的跟踪与定位等技术,将计算机形成的虚拟信息叠加到现实中的真实场景,以对现实世界进行补充,使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验。

增强现实具有三大特点,即虚实结合、实时交互和三维配准。

增强现实具有三种呈现显示方式,按距离眼睛由近到远划分分别为头戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空间展示(spatial)。增强现实智能眼镜,扫描二维码可以观看Magic Leap 增强现实演示视频。

增强现实的应用领域非常广泛。如在教育领域增强现实可以为学生呈现全息图像、虚拟实验、虚拟环境等;在旅游业增强现实可以帮助游客自助游玩景区,以虚拟影像的形式为游客讲解景区概况、发展历史、人文景观等内容;在零售业中增强现实技术可以实现一键试穿,在网上销售中具有极大的应用空间。增强现实在工业、医疗、军事、市政、电视、游戏、展览等领域都表现出了良好的应用前景。

二、虚拟现实和增强现实技术在教学中的具体应用

虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用潜力巨大、前景广阔,主要体现在运用虚拟现实和增强现实技术具有激发学习动机、创设学习情境、增强学习体验、感受心理沉浸、跨越时空界限、动感交互穿越和跨界知识融合等多方面的优势。虚拟现实和增强现实技术的应用,能够为教育工作者提供全新的教学工具,同时,能激发学生学习新知识的兴趣,让学生在动手体验中迸发出创新的火花。因此虚拟现实和增强现实技术应用于教育行业是教育技术发展的一个新的飞跃, 它营造了自主学习的环境,由传统的“以教促学”的学习方式演变为学生通过新型信息化环境和工具来获取知识和技能的新型学习方式,符合新一轮教学改革的教育理念,有助于学生核心素养的培养。虚拟现实和增强现实设备有多种,这里分别介绍各种设备在教学中的具体应用。

(一)头戴式虚拟现实和增强现实设备在教学中的应用

头戴式虚拟现实设备一般包含头戴式显示器、位置跟踪器、数据手套和其他设备等,分为移动虚拟现实头盔和分体式虚拟现实头盔。国外有脸谱、谷歌、微软、三星等公司的虚拟现实头盔产品,国内有微视酷、蚁视、暴风魔镜、中兴、乐视、华为、小米等100 多种虚拟现实头盔产品。结合国内外的研究报告以及目前虚拟现实教育实践情况,虚拟现实和增强现实技术在生物、物理、化学、工程技术、工艺加工、飞行驾驶、语言、历史、人文地理、文化习俗等教学中均可应用。

学生使用头戴式虚拟现实设备体验学习时具有置身真实情境的沉浸式感觉,能给学生以绝佳的真实体验, 使人如身临其境,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。例如地理学科讲述关于宇宙太空星际运行的课程时,在现实生活中学生无法遨游太空,如果戴上头戴式虚拟现实设备,就可以让学生从各个角度近距离观察行星、恒星和卫星的运行轨迹,观察每个星球的地表形状和内部结构,甚至能够降落在火星或月球上进行“实地” 考察、体验星际之旅等。虚拟现实头戴设备, 手机扫描二维码观可看虚拟现实效果视频。

(三)手持式虚拟现实与增强现实设备在教学中的应用

手持式增强现实设备多采用移动设备与APP 软件相结合的方式。APP 有视+AR、AR、4D 书城、幻视、视AR、尼奥照照等,另外有多种增强现实图书都有相配套的APP,如《机器人跑出来了》《实验跑出来了》《恐龙争霸赛来了》这套“科学跑出来”系列增强现实科普读物有iRobotAR、iScienceAR、恐龙争霸赛来了等多个APP,它们的原理都是采用手机摄像头获取现实世界影像,通过手机在现实世界上叠加虚拟形象的形式,实现增强现实的特殊显示效果。有的APP 中提供了丰富的教育资源,如安全教育、科普读物、识字卡片、益智游戏等,特别适合儿童教育。使用方法有两种:一种是手机APP 与相配套的纸质图书一起使用,用手机摄像头扫描图书上的图片,在手机屏幕上即可呈现出演示效果;另一种使用方法是运用APP 下载增强现实资源并与外界实景叠加即可呈现出演示效果。增强现实特效非常逼真,利用这些APP 进行学习,学习过程具有真实感、体验感、沉浸感,增强了学生学习知识的兴趣,可以达到寓教于乐的教学效果。

三、虚拟现实与增强现实技术在教学中应用的优势分析

(一)虚拟现实与增强现实技术为学生自主学习提供了有利条件

虚拟现实和增强现实教学资源存在形式多种多样, 根据采用的设备不同,可以将教学资源保存在网络运营平台、桌面式设备、移动设备和纸质图书里,学生可以在不同的地方采用不同的设备调用虚拟现实和增强现实教学资源进行随时随地的自主学习。如果学生在课堂上有些知识点未能掌握,可以重新学习一遍,增加对知识的巩固和理解,有时学生因为特殊原因未能在课堂上学习,也可以课后弥补,同时可以将虚拟现实和增强现实设备作为载体采用“翻转课堂”或“微课导学”教学模式组织教学,为学生提供自主学习条件,教师也可以从繁重的重复性讲解中解脱出来,有针对性地为学生答疑解惑,有助于传统教学方式的变革。

(二)虚拟现实与增强现实技术为学生提供更加真实的情景

在传统的教学课堂上,知识的传输主要通过文字、图片、声音、动画和视频的形式呈现。遇到比较复杂的情况,比如数学课的立体几何、地理课的天体运动、物理课的磁力线和电力线、化学课的微观粒子结构、生物课的细胞结构等,教师用语言很难把这些知识点表达得非常清晰,同时由于每个学生的理解力不同,教学效果也会因人而异,甚至初次学习这些知识的学生会得到“盲人摸象”般的感受。而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,三维立体效果的呈现可以弥补这样的缺憾,能够把知识立体化,把难以想象的东西直接以三维形式呈现出来,让学生直观感受到文字所表达不出来的知识,真实的情景可以帮助学生对知识的理解和记忆,使学生的想象变得更加丰富。

(三)虚拟现实和增强现实技术能提高学生的学习兴趣

由于虚拟现实和增强现实技术具有视觉、听觉和触觉一体化的感知效果,学生具有真实情境体验、跨越时空界限、动感交互穿越的感受,能身临其境般在书海里遨游,让书本中的内容可触摸、可互动、可感知。身临其境的感受和自然丰富的交互体验不仅极大地激发了学习者的学习动机,更给学习者提供了大量亲身观察、操作以及与他人合作学习的机会,促进了学生的认知加工过程及知识建构过程,有利于实现深层次理解。传统的学习方式让很多学生觉得枯燥乏味, 为了应付考试不得不去死记硬背,但很多知识学生考完之后很快会忘得一干二净,而采用虚拟现实和增强现实技术组织教学,新颖的学习方式和丰富多彩的学习内容能够极大地提升课堂教学的趣味性,生动形象的场景会加强学生的记忆,激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”,兴趣也是学生学习新知识的不竭动力。

(四)虚拟现实和增强现实技术应用能促进优质资源均衡化

我国幅员辽阔,地区之间贫富差距较大,存在教学资源分配不均的情况。经济发达地区无论是软硬件配置, 教学师资和教学资源都非常丰富,而经济落后、地域偏远的山村学校学生连接受最基本的教育都难以实现。各级政府和教育主管部门都在大力推进教育均衡发展,加大教育投资力度,而虚拟现实和增强现实技术应用将是解决城乡教育资源不均衡问题的一把金钥匙,有利于缓解教育资源两极分化,扩大优质资源的分享范围,能让教育资源不再受限于地区和学校,让教育发达地区的名教师通过虚拟现实和增强现实课堂走进山村学校,能通过整体优化教育资源配置,来缩小城乡差距,实现教育公平,同时这也是教育扶贫的较佳途径。

四、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中存在的问题

虽然虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用可以改变传统的教学方式、提高学习兴趣、实现教育均衡发展,但虚拟现实和增强现实技术发展还处在初级应用阶段,在技术瓶颈、资源开发、教学内容和推广普及等方面还存在很多问题。

(一)虚拟现实设备应用中的眩晕问题

人们在使用虚拟现实设备时会出现眩晕感,从硬件结构来看,由于现在的科技还无法做到高度还原真实场景,许多用户使用配置达不到要求的虚拟现实产品时会产生眩晕感;虚拟现实界面中的视觉反差较大,实际运动与大脑运动不能够正常匹配,影响大脑对所呈现影像的分析和判断,从而产生眩晕感;虚拟现实设备的内容有相当一部分资源是从PC电脑版上移植过来的,UI 界面不能很好地匹配虚拟现实设备,不同的系统处理上也无法达到协调统一,画面感光线太强或太弱都不能让用户接受;虚拟现实设备帧间延迟跟不上人的运动,会有微小的延迟感,当感官与帧率不同步时也会让使用者产生眩晕感。

(二)虚拟现实和增强现实技术在教学中资源短缺

目前虚拟现实和增强现实产业刚起步,软硬件设施不完备,开发人员技术力量不足,很多学校未配备虚拟现实和增强现实设备;中小学校的很多教师还没有接触过虚拟现实和增强现实,不知道如何在教学中应用,更谈不上如何去开发虚拟现实和增强现实教学资源。因此,针对中小学教学所开发的虚拟现实资源很少,课程资源短缺是虚拟现实和增强现实在中小学推广的最大瓶颈。但随着虚拟现实和增强现实技术的迅猛发展,将虚拟现实和增强现实技术应用于教学势在必行,未来虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用势必带来课堂教学方式的颠覆性改变。

(三)虚拟现实和增强现实教学平台和资源的设计重形式轻内容

当前很多虚拟现实教育平台都只是在一个3D 视频或虚拟现实软件游戏的基础上构成虚拟现实教学。虽然学生在虚拟世界玩得津津有味,课堂气氛很活跃,学生互动、交流和讨论很热烈,表面上看学生得到了沉浸式的体验感,但是有些虚拟现实教育平台所提供的知识点讲解还停留在现实世界中,课本内容的单调、枯燥并没有因软件的存在而得到缓解,知识要点的讲解没有变得更加生动、有趣和有针对性,这种只重视形式而不重视内容、教与学完全脱节的虚拟现实课堂只能称为“伪虚拟现实课堂”。

(四)虚拟现实和增强现实设备价格较高和技术条件限制导致普及困难

企业的前期研发成本较高、设备销售量较少,导致多数虚拟现实和增强现实设备销售价格居高不下, 很多学校因资金问题望而却步,无力购买售价高昂的虚拟现实和增强现实设备,进而导致虚拟现实和增强现实技术在学校的推广普及步履艰难。大多数虚拟现实软件普遍存在语言专业性较强、通用性较差和易用性差等问题。受硬件局限性的影响,虚拟现实软件开发花费巨大且效果有限。另外在新型传感应用、物理建模方法、高速图形图像处理、人工智能等领域,都有很多问题亟待解决。三维建模技术也需进一步完善,大数据与人工智能技术的融合处理等都有待进一步提升。以上诸多原因的存在制约了虚拟现实和增强现实技术在中小学教学中的推广和普及。

五、虚拟现实和增强现实技术在教学应用中的前景展望

虚拟现实和增强现实技术发展对未来教学形式的影响

随着科学技术的迅猛发展,在云计算、雾计算、物联网、“互联网+”、大数据、人工智能突飞猛进的新时代背景下,虚拟现实和增强现实技术与人工智能、大数据和物联网融合,将会让虚拟现实和增强现实技术应用如虎添翼。

随着虚拟现实和增强现实软硬件设备的性能提升和价格降低,会有更多的教育投资公司开发出更加丰富多彩的教学资源,让虚拟现实和增强现实技术快速走进中小学课堂,在教学中大面积应用普及。依托其具有的沉浸性、交互性、构想性、虚实结合、实时交互和三维配准等超级体验感的优势,教师的教学方式和学生的学习方式都将会发生改变。虚拟现实和增强现实技术在教学中的应用普及将会颠覆传统的教育方法和教学形式,具有巨大的应用潜力与应用前景。