數學建模培訓心得體會范例6篇

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數學建模培訓心得體會

數學建模培訓心得體會范文1

學生核心素養提升培訓心得體會篇【一】“核心素養”是當前教育領域最受關注的熱詞之一。近日在第二屆“北京教育論壇”上,專家表示,時代變化了,要求變了,呼喚核心素養的出現。討論中國的核心素養要結合中國社會發展階段的特點,要適應中國現階段的國情、校情。哪些素養是需要我們特別關注、我們的學生和國民所需要的。

“核心素養是新課標的來源,也是確保課程改革萬變不離其宗的‘DNA’。核心素養將為北京學校帶來六大變化。”有關專家表示,六大變化包括:

育人導向更加注重學生理想信念和核心素養的培養;

課堂教學更加關注課程建設綜合化、主體化發展趨勢;

實踐活動;更加關注學生學習體驗、動手實踐及創新意識的培養;

課業負擔將會進一步減輕課業負擔,課后作業形式及總量發生較大變化;

學校課程更加貼近學生的生活;

未來將更加注重增加國家課程和地方課程的適應性。

教育部基礎教育質量監測中心有關負責人在論壇演講中表示,“我國基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究”工作報告已經提交教育部,正在接受鑒定。

對于這一國家版“核心素養”具體內容,社會各界充滿期待,同時提供了多個方面的建議。據了解,參與“中國學生發展核心素養”制訂的專家陣容強大?!拔覈A教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究”項目始于2013年5月,受教育部基礎教育二司委托,由北京師范大學林崇德教授牽頭組織。項目由北京師范大學牽頭,華南師范大學、河南大學、山東師范大學、遼寧師范大學共同承擔。

林崇德教授日前出席高中學生發展指導高峰論壇表示,項目組共組織了48場訪談,涉及575位專家,提出了12個指標。其中一級指標有社會參與、自主發展、文化修養。二級指標中社會參與里面有道德品質、社會責任、國家認同、國際理解,自主發展里有身心健康、自我管理、學會學習、問題解決與創新,文化修養里面有語言素養、數學素養、科學技術與信息素養,審美與人文素養等。

不過,最新出爐的“中國學生發展核心素養(征求意見稿)”透露,學生發展核心素養,是指學生應具備的、能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力,綜合表現為9大素養,具體為社會責任、國家認同、國際理解;人文底蘊、科學精神、審美情趣;身心健康、學會學習、實踐創新。

學生核心素養提升培訓心得體會篇【二】美國著名未來學家阿爾溫·托夫勒曾經指出:“未來的文盲不再是不識字的人,而是沒有學會怎樣學習的人”?!白灾靼l展”是近日公布的中國學生發展核心素養包含的三大板塊之一,而“學會學習”又是自主發展的基本前提。

“學會學習”一直以來是教師與家長對學生的共同期望,換句話說,就是讓學生學會釣魚,而非只享受現成的魚。具體到基礎教育教學實踐中,教師怎樣才能讓學生“學會學習”呢?在我看來,在教學中可以分三分走。

幫助學生學會歸納總結

在新課程標準倡導知識“螺旋式上升”的背景下,有些知識點的跨度比較大,前后聯系相隔的時間也比較長。以北師大版《數學》教科書為例,小學四年級開始教授三角形、特殊四邊形的性質等知識,要求簡單應用;初中八年級要求簡單說明原理,廣泛應用;九年級要求進行推理證明和靈活應用。在如此長時間的跨度內,如果學生不會總結和梳理,那么必然會形成知識的“交通堵塞”。

隨著年級的升高,各學科知識點之間的聯系日益增多,學生在老師和家長的幫助下,應當經常整理、復習、歸納和總結所學的相關知識,通過自己的思考,逐步體會知識之間的內在聯系,形成簡單的知識結構和知識的遷移能力,這也有助于對知識的記憶與理解。如果學生不會歸納總結,在六年級復習時,可能還要翻看三、四、五年級的書本;在九年級中考復習時,可能就無法將七、八、九年級的知識系統歸納梳理并形成自己的知識體系;在高考復習時,可能也不會把初、高中的知識建構成相對完整的知識體系,那么最后復習階段學生的負擔不知要增加多少倍,更不用說觸類旁通了。

在課堂教學中,教師有目的地完善“幾多幾少”,會對學生獲得學習方法大有裨益。作業少一點,學生看書的時間多一點;重復抄寫少一些,學生自己整理的時間多一些;共性的作業少一些,有針對性的作業多一些;老師講得少一些,學生交流的時間多一些。這種教學方式,能促進學生學會歸納總結。當學生逐漸能夠熟練地進行歸納總結時,就會逐步學會華羅庚所言的“由薄到厚、由厚到薄”的學習方法,其學習能力也會在量變到質變的過程中逐漸得以提高。

引導學生學會知識的遷移

學生不應被動地接受知識,而應當處于主動、積極的知識構建狀態。每個學生都有其特有的個體學習經驗與知識結構,而新學知識和原有知識之間的銜接問題,可通過同化和順應等思維過程得到遷移和解決。

在同化過程中,新知識被已有的知識經驗和結構所解釋,并被納入到結構之中。如初中數學中的有理數、無理數、實數的運算,可納入到小學的加減乘除四則混合運算體系之中。在順應過程中,原有知識結構和經驗按照新知識的生成過程重新組合,使學生的知識結構得到完善和發展,同時又產生新的變化空間。如較小數減去較大數在小學數學中是不成立的,而在初中有理數范圍內相關計算是可以成立的。

初中英語七年級上冊的第一單元是復習準備篇。這個設計就是為了小學、初中英語的銜接,兼顧了城市和農村學生的差異,因為農村和城市學生的英語起始教學時間有很大不同,所以需要教師了解學生,把握進程。這樣的課程設計,就是為了特定學段學生知識的銜接與遷移。

數學建模培訓心得體會范文2

其次,在軍校大學數學教學中,部隊生是一個重要而特殊的群體。這些學生當中有的在高中階段讀的是文科,有的甚至沒有上過高中,有的雖然上過高中,但在入伍的兩年時間內可能已經把高中所學的知識忘得差不多了。因此,一般而言部隊生的數學基礎比較薄弱,學學數學相關課程比較吃力。為了解決這個問題,不少軍校都曾嘗試過多種方法,比如:與生長干部學生合班上課,統一考核,其結果是幾乎每次考核排名靠后的都是部隊生,盡管他們當中的很多人平時學習都很努力,這在某種程度上會打擊部隊生的學習積極性和信心;再如分開上課、單獨考核,但與生長干部學生采用相同的教學計劃和課程標準,這樣做導致某些學生降低了對自己的要求,學習態度不端正,教學效果達不到預期的目標;還有的軍校正嘗試為部隊生制定單獨的教學計劃和課程標準,比如降低教材中某些知識點的要求,將大學數學中的某些課程納入到選學的內容,等等。

再次,由于軍校的特殊性質,軍校當中從事大學數學教學的教師一部分是從軍校畢業的,還有一部分來自地方院校,這些教師的專業素養都非常高,但由于從未學習過教育學、心理學等相關知識,僅僅通過簡單的崗前培訓就走上了講臺,教學基本功尚有欠缺,需要較長的時間加上自己努力方可成為一名成熟的大學數學教師。此外,一部分從師范院校畢業的教師,由于缺少對軍校專業的了解和鉆研,在某種程度上制約了自身的發展。在“教師即研究者”的觀點已深入人心的今天,教學和科研兩方兼顧、博學多才、努力完善自己以滿足日新月異的學生需求,是所有教師的共同心聲??蒲猩喜蝗荼赜绊懙浇虒W,如何讓教學科研相輔相成,有待每一位軍校大學數學工作者繼續努力和探索。通過以上對軍校大學數學課程教學現狀的分析,筆者認為提高軍校大學數學教學質量應該以提升軍校學生的數學素養乃至綜合素養為目的,以調動軍校學生學習積極性、提高學生學習興趣為中心,其根本途徑是加強教師隊伍建設,不斷提高和完善教師自身的能力和素養。

加強數學的文化價值教育,提升學生的綜合素養

關于數學文化的含義,不同學者從不同的角度有不同的說法,其基本內涵包括數學的思想、精神、方法、觀點,以及它們的形成和發展。[6]在大學數學教學中加強數學文化的價值教育旨在提高學生的數學素養。數學素養是人的綜合素養的重要組成部分,越來越受到各行各業的重視。軍校學生是現代化國防事業的建設者,擔負著保家衛國、實現中華民族偉大復興的光榮使命,學學數學不僅是要掌握其中的數學定理、數學公式以及解題方法和技巧,更重要的是要提高自己的數學素養。教指委在新的大學數學基礎課程教學基本要求中也明確提出:“數學不僅是一種工具,而且是一種思維模式;不僅是一種知識,而且是一種素養;不僅是一種科學,而且是一種文化,能否運用數學觀念定量思維是衡量民族科學文化素養的一個重要標志?!眰鹘y的數學教學中,我們更多地強調學科知識的邏輯性、科學性以及完備性,在一定程度上忽視了數學文化及其教育功能。在軍校大學數學課程教學中,加強數學文化的價值教育可以調動學生學習數學的積極性,提高學生學習數學的興趣,樹立學好數學的信心,形成科學的思維方法,有利于學生學習能力、創新能力、工作能力以及處理問題能力的提高,因此極為必要。

(一)展示數學的歷史

有人曾經做過統計,數學的發展可以追溯到六千年以前,并且那些至少對數學做過一項確定性貢獻的人多達六千至八千名。在大學數學教學過程中適當介紹一些數學史的知識,可以激發學生學習數學的興趣,增強學生的數學素養和人文情懷。例如,可以在教學過程中結合相關的知識介紹一些數學家的珍聞軼事,因為許多數學家不僅擁有偉大的數學成就,而且擁有高尚的品德;不僅具有很高的數學天賦,而且具有執著的科學追求精神和鍥而不舍的鉆研精神。再如,在大學數學教學過程中可以適當介紹相關數學概念和數學符號發展歷程,以及相關數學定理、方法具體產生的數學史知識等。在數學歷史的長河中有無數發人深思的數學典故和妙趣橫生的例子,在大學數學教學中介紹這些典故和例子不僅有利于提高學生學習數學的興趣,樹立學好數學的信心,而且有助于使學生了解知識的來由,把握數學的本質,形成數學的思維方式和數學的理性精神。

(二)欣賞數學的美

羅素曾經說過:“數學不僅擁有真,而且擁有非凡的美?!睌祵W美是數學文化的重要內容,主要體現在對稱美、簡單美、統一美、和諧美、奇異美等方面。例如完全通過數學的方式得到的黃金分割0.618事實上在自然界廣泛存在,反映了數學所揭示的和諧與自然界的美是高度一致的。再來看公式eiπ+1=0,它用等號連接了數學中五個重要的常數:0、1、i、π、e,表達了數學各范疇之間很強的聯系,反映了數學的統一美。數學家克萊因的一段話給予數學的美以高度評價:音樂能激發或撫慰人的感情,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動人心弦,哲學使人聰慧,科學可以改善生活,而數學能做到所有的一切。在軍校大學數學課程教學中注重對數學美的教育,其價值不僅在于陶冶大學生的情操,激發其學習興趣,而且能引導其積極向上,獻身科學,培養其對美的鑒賞能力,有利于改善他們的思維品質。

(三)領悟數學的思想方法

大學數學的教學是沿襲前人建立的嚴密邏輯體系推演的,因此在教學過程中不能把數學課僅僅作為一種知識和工具,而要引導學生領悟其中的思想和方法。事實證明,只有領悟了其中的思想和方法,才能真正理解和掌握知識。例如《高等數學》中微積分的思想方法,又如《概率論與數理統計》中參數估計和假設檢驗的思想方法,掌握這些思想方法,既有利于理解概念的本質,又有利于學生應用知識去解決實際問題。此外,大學數學教學過程中還有許多思想和方法不僅可以用于探究和解決數學問題,也可以廣泛應用于解決客觀世界中的問題,例如化歸的思想和方法,類比的思想和方法,歸納的思想和方法等。掌握這些思想和方法是培養軍校學生的創新意識,提高他們的創新能力的重要途徑。

(四)探索數學的應用

華羅庚先生當年說過:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,數學無處不在。”客觀世界中凡是涉及數量關系或空間形式的,隨處可見對它們的研究都要用到數學。大學數學的教學內容,無疑是前人研究的成果,其知識的產生一般都有相關的應用背景,有些知識的產生雖然僅僅是為了數學研究的需要,但在其發展過程中已經被證實在某些領域具有重大的應用。實踐證明,將數學建模思想滲透到教學中去,對增強學生探索數學在客觀世界里的應用的愿望,提高學生的學習興趣和創新實踐能力極為重要。[7]課堂教學的主旋律是調動學生學習的積極性,培養他們獨立自主、主動探究合作的學習態度,為此,在教學過程中應該給他們思考的空間和時間,把發現問題、分析問題、解決問題的主動權交給他們,以此來達到提高學生數學素養和綜合素養的目的。除了課堂教學之外,還可以聘請從事大學數學教育的專家名師舉辦專題講座、組織學生參加一些綜合性的競賽(比如數學建模競賽)等,以多種形式在軍隊院校加強大學數學的文化價值教育、提高學生的數學素養。

建立科學合理的考核模式,科學、全面地評價學生水平

傳統的考核模式不能準確地反映學生平時的學習情況和努力程度,不能全面客觀地反映學生實際的學習水平,包括知識的多少、能力的大小和素養的高低,也不利于調動學生學學數學的積極性。作為重要的基礎理論課,大學數學應該把考核覆蓋到整個教學的全過程,學生最終的成績既要體現他的考試分數又要體現其平時的學習態度和努力程度;既能反映學生對基本知識基本技能的掌握情況,又能反映其能力和素養的高低。因此,大學數學教學中,改革考核模式,可以采用多個環節多種手段檢查、評價學生的學習狀況,例如可以采用表1的方案考核學生的學習水平。其中讀書報告可以是對某些指定的內容的讀后感或者是心得體會,也可以是對教材內容的整理和小結。值得一提的是,據以往的教學經驗,讀書報告在提高學生數學素養和學學數學的興趣方面有著重要作用。首先,讀書報告要求學生對書本知識進行思考和提煉,加入學生自己的認識和理解,有利于學生對所學知識的理解和掌握;其次,通過讀書報告獲得的知識易于在學生大腦里留下長效的和系統化的記憶,同時對培養學生的學習能力和創新能力也非常重要。我國古代就有“不聞不若聞之,聞之不若見之,見之不若知之,知之不若行之”的教育思想,讀書報告正好反映了這一思想在大學數學教學中的實踐。

加強師資隊伍建設,提高教師教學能力和水平

數學建模培訓心得體會范文3

2019年7月1日至7月5日,東西部協作2019年大通縣信息技術骨干教師能力提升培訓在南京市雨花臺區教師發展中心進行。信息技術素養觀轉變。從技術應用能力轉向信息素養能力,我們不僅要利用技術,更要利用信息素養和信息技術合作。

人工智能時代的教育變革

一、人工智能驅動智慧教育

當前,以人工智能為代表的技術創新進入到一個前所未有的活躍期。當人類社會邁進信息時代的新階段——人工智能時代,這種工業化的教育體系已經無法滿足未來社會對人才的需求,時展迫切需要一場教育變革。換句話說,教育不是由外而內傳遞知識,而是由內而外覺悟智慧。這就要求,我們必須打破整齊劃一的傳統教育形態,構建與人工智能時代相適應的智慧教育體系,利用智能技術對學習環境、學習內容、教學方式、管理模式進行系統化改造,為學生提供富有選擇、更有個性、更加精準的智慧教育。

二、智慧教育的理念內涵

綜合已有研究,我們認為,智慧教育是指以“人的智慧成長”為導向,運用人工智能技術促進學習環境、教學方式和教育管理的智慧轉型,在普及化的學校教育中提供適切的學習機會,形成精準、個性、靈活的教育服務體系,最大限度地滿足學生的成長需要。只有把“人”置于教育的最高關注,發掘人的潛能,喚醒人的價值,啟發人的智慧,才能從容應對人工智能時代帶來的挑戰。智慧教育不僅是教育基礎設施的信息化、智能化,而且是教育理念與教育方式的轉型升級,從注重“物”的建設向滿足“人”的多樣化需求和服務轉變。

智慧教育包括三個組成部分:一是相互融通的學習場景,利用智能技術打通物理空間與網絡空間之間的壁壘,讓萬物互聯,讓世界互通,所有學生都可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息;二是靈活多元的學習方式,注重學習的社會性、參與性和實踐性,打破學科之間的界限,開展面向真實情境和豐富技術支持的深度學習;三是富有彈性的組織管理,破除效率至上的發展理念,釋放學校的自主辦學活力,利用人工智能提高教育治理的現代化水平,讓學生站在教育的正中央。

虛擬和增強現實(VR/AR)技術在教學中的應用與前景展望

一、虛擬現實和增強現實技術的起源、概念和應用領域

(一)虛擬現實和增強現實技術的起源

虛擬現實(VirtualReality,簡稱VR)技術描述的就是我們現在熟悉的“虛擬現實”。增強現實(Augmented Reality,簡稱AR)是指在真實環境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋。

我國虛擬現實技術的研究起步于20 世紀90 年代初。隨著計算機圖形學、計算機系統工程等的高速發展,虛擬現實技術得到相當的重視。2016 年3 月17 日全國兩會授權的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中指出:“大力推進先進半導體、機器人、增材制造、智能系統、新一代航空裝備、空間技術綜合服務系統、智能交通、精準醫療、高效儲能與分布式能源系統、智能材料、高效節能環保、虛擬現實與互動影視等新興前沿領域創新和產業化,形成一批新增長點?!?/p>

(二)虛擬現實和增強現實的概念、特征和應用領域

1. 虛擬現實技術

虛擬現實,是一種基于多媒體計算機技術、傳感技術、仿真技術的沉浸式交互環境。具體地說,就是采用計算機技術生成逼真的視覺、聽覺、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境,用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響,從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗。

虛擬現實具有特性,即沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)、構想性(Imagination),是一個學科高度綜合交叉的科學技術領域。虛擬現實與人工智能 (AI) 技術及其他相關領域技術結合,將會使其還具有智能(Intelligent) 和自我演進演化(Evolution) 特征。頭戴式虛擬現實設備,即可觀看虛擬現實視頻介紹。

虛擬現實涉及門類眾多的學科,整合了很多相關技術。虛擬現實是未來科技發展的方向之一,它可以從人的感覺系統上改變現有的空間感。虛擬現實現有的產業鏈大致可分為硬件設計開發、軟件設計開發、資源設計開發和資源運營平臺等幾種類別。通過虛擬現實關鍵技術的突破以及“虛擬現實+”的帶動,會產生大量行業和領域的虛擬現實應用系統,為網絡與移動終端應用帶來全新發展,將會推動許多行業實現升級換代式的發展。虛擬現實可以應用于國防軍事、航空航天、智慧城市、裝備制造、教育培訓、醫療健康、商務消費、文化娛樂、公共安全、社交生活、休閑旅游、電視直播等領域中。

2. 增強現實技術

增強現實是在虛擬現實的基礎上發展起來的一種新興技術。增強現實技術基于計算機的顯示與交互、網絡的跟蹤與定位等技術,將計算機形成的虛擬信息疊加到現實中的真實場景,以對現實世界進行補充,使人們在視覺、聽覺、觸覺等方面增強對現實世界的體驗。

增強現實具有三大特點,即虛實結合、實時交互和三維配準。

增強現實具有三種呈現顯示方式,按距離眼睛由近到遠劃分分別為頭戴式(head-attached)、手持式(hand-held)、空間展示(spatial)。增強現實智能眼鏡,掃描二維碼可以觀看Magic Leap 增強現實演示視頻。

增強現實的應用領域非常廣泛。如在教育領域增強現實可以為學生呈現全息圖像、虛擬實驗、虛擬環境等;在旅游業增強現實可以幫助游客自助游玩景區,以虛擬影像的形式為游客講解景區概況、發展歷史、人文景觀等內容;在零售業中增強現實技術可以實現一鍵試穿,在網上銷售中具有極大的應用空間。增強現實在工業、醫療、軍事、市政、電視、游戲、展覽等領域都表現出了良好的應用前景。

二、虛擬現實和增強現實技術在教學中的具體應用

虛擬現實和增強現實技術在教學中的應用潛力巨大、前景廣闊,主要體現在運用虛擬現實和增強現實技術具有激發學習動機、創設學習情境、增強學習體驗、感受心理沉浸、跨越時空界限、動感交互穿越和跨界知識融合等多方面的優勢。虛擬現實和增強現實技術的應用,能夠為教育工作者提供全新的教學工具,同時,能激發學生學習新知識的興趣,讓學生在動手體驗中迸發出創新的火花。因此虛擬現實和增強現實技術應用于教育行業是教育技術發展的一個新的飛躍, 它營造了自主學習的環境,由傳統的“以教促學”的學習方式演變為學生通過新型信息化環境和工具來獲取知識和技能的新型學習方式,符合新一輪教學改革的教育理念,有助于學生核心素養的培養。虛擬現實和增強現實設備有多種,這里分別介紹各種設備在教學中的具體應用。

(一)頭戴式虛擬現實和增強現實設備在教學中的應用

頭戴式虛擬現實設備一般包含頭戴式顯示器、位置跟蹤器、數據手套和其他設備等,分為移動虛擬現實頭盔和分體式虛擬現實頭盔。國外有臉譜、谷歌、微軟、三星等公司的虛擬現實頭盔產品,國內有微視酷、蟻視、暴風魔鏡、中興、樂視、華為、小米等100 多種虛擬現實頭盔產品。結合國內外的研究報告以及目前虛擬現實教育實踐情況,虛擬現實和增強現實技術在生物、物理、化學、工程技術、工藝加工、飛行駕駛、語言、歷史、人文地理、文化習俗等教學中均可應用。

學生使用頭戴式虛擬現實設備體驗學習時具有置身真實情境的沉浸式感覺,能給學生以絕佳的真實體驗, 使人如身臨其境,讓書本中的內容可觸摸、可互動、可感知。例如地理學科講述關于宇宙太空星際運行的課程時,在現實生活中學生無法遨游太空,如果戴上頭戴式虛擬現實設備,就可以讓學生從各個角度近距離觀察行星、恒星和衛星的運行軌跡,觀察每個星球的地表形狀和內部結構,甚至能夠降落在火星或月球上進行“實地” 考察、體驗星際之旅等。虛擬現實頭戴設備, 手機掃描二維碼觀可看虛擬現實效果視頻。

(三)手持式虛擬現實與增強現實設備在教學中的應用

手持式增強現實設備多采用移動設備與APP 軟件相結合的方式。APP 有視+AR、AR、4D 書城、幻視、視AR、尼奧照照等,另外有多種增強現實圖書都有相配套的APP,如《機器人跑出來了》《實驗跑出來了》《恐龍爭霸賽來了》這套“科學跑出來”系列增強現實科普讀物有iRobotAR、iScienceAR、恐龍爭霸賽來了等多個APP,它們的原理都是采用手機攝像頭獲取現實世界影像,通過手機在現實世界上疊加虛擬形象的形式,實現增強現實的特殊顯示效果。有的APP 中提供了豐富的教育資源,如安全教育、科普讀物、識字卡片、益智游戲等,特別適合兒童教育。使用方法有兩種:一種是手機APP 與相配套的紙質圖書一起使用,用手機攝像頭掃描圖書上的圖片,在手機屏幕上即可呈現出演示效果;另一種使用方法是運用APP 下載增強現實資源并與外界實景疊加即可呈現出演示效果。增強現實特效非常逼真,利用這些APP 進行學習,學習過程具有真實感、體驗感、沉浸感,增強了學生學習知識的興趣,可以達到寓教于樂的教學效果。

三、虛擬現實與增強現實技術在教學中應用的優勢分析

(一)虛擬現實與增強現實技術為學生自主學習提供了有利條件

虛擬現實和增強現實教學資源存在形式多種多樣, 根據采用的設備不同,可以將教學資源保存在網絡運營平臺、桌面式設備、移動設備和紙質圖書里,學生可以在不同的地方采用不同的設備調用虛擬現實和增強現實教學資源進行隨時隨地的自主學習。如果學生在課堂上有些知識點未能掌握,可以重新學習一遍,增加對知識的鞏固和理解,有時學生因為特殊原因未能在課堂上學習,也可以課后彌補,同時可以將虛擬現實和增強現實設備作為載體采用“翻轉課堂”或“微課導學”教學模式組織教學,為學生提供自主學習條件,教師也可以從繁重的重復性講解中解脫出來,有針對性地為學生答疑解惑,有助于傳統教學方式的變革。

(二)虛擬現實與增強現實技術為學生提供更加真實的情景

在傳統的教學課堂上,知識的傳輸主要通過文字、圖片、聲音、動畫和視頻的形式呈現。遇到比較復雜的情況,比如數學課的立體幾何、地理課的天體運動、物理課的磁力線和電力線、化學課的微觀粒子結構、生物課的細胞結構等,教師用語言很難把這些知識點表達得非常清晰,同時由于每個學生的理解力不同,教學效果也會因人而異,甚至初次學習這些知識的學生會得到“盲人摸象”般的感受。而采用虛擬現實和增強現實技術組織教學,三維立體效果的呈現可以彌補這樣的缺憾,能夠把知識立體化,把難以想象的東西直接以三維形式呈現出來,讓學生直觀感受到文字所表達不出來的知識,真實的情景可以幫助學生對知識的理解和記憶,使學生的想象變得更加豐富。

(三)虛擬現實和增強現實技術能提高學生的學習興趣

由于虛擬現實和增強現實技術具有視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果,學生具有真實情境體驗、跨越時空界限、動感交互穿越的感受,能身臨其境般在書海里遨游,讓書本中的內容可觸摸、可互動、可感知。身臨其境的感受和自然豐富的交互體驗不僅極大地激發了學習者的學習動機,更給學習者提供了大量親身觀察、操作以及與他人合作學習的機會,促進了學生的認知加工過程及知識建構過程,有利于實現深層次理解。傳統的學習方式讓很多學生覺得枯燥乏味, 為了應付考試不得不去死記硬背,但很多知識學生考完之后很快會忘得一干二凈,而采用虛擬現實和增強現實技術組織教學,新穎的學習方式和豐富多彩的學習內容能夠極大地提升課堂教學的趣味性,生動形象的場景會加強學生的記憶,激發學生的學習興趣?!芭d趣是最好的老師”,興趣也是學生學習新知識的不竭動力。

(四)虛擬現實和增強現實技術應用能促進優質資源均衡化

我國幅員遼闊,地區之間貧富差距較大,存在教學資源分配不均的情況。經濟發達地區無論是軟硬件配置, 教學師資和教學資源都非常豐富,而經濟落后、地域偏遠的山村學校學生連接受最基本的教育都難以實現。各級政府和教育主管部門都在大力推進教育均衡發展,加大教育投資力度,而虛擬現實和增強現實技術應用將是解決城鄉教育資源不均衡問題的一把金鑰匙,有利于緩解教育資源兩極分化,擴大優質資源的分享范圍,能讓教育資源不再受限于地區和學校,讓教育發達地區的名教師通過虛擬現實和增強現實課堂走進山村學校,能通過整體優化教育資源配置,來縮小城鄉差距,實現教育公平,同時這也是教育扶貧的較佳途徑。

四、虛擬現實和增強現實技術在教學應用中存在的問題

雖然虛擬現實和增強現實技術在教學中的應用可以改變傳統的教學方式、提高學習興趣、實現教育均衡發展,但虛擬現實和增強現實技術發展還處在初級應用階段,在技術瓶頸、資源開發、教學內容和推廣普及等方面還存在很多問題。

(一)虛擬現實設備應用中的眩暈問題

人們在使用虛擬現實設備時會出現眩暈感,從硬件結構來看,由于現在的科技還無法做到高度還原真實場景,許多用戶使用配置達不到要求的虛擬現實產品時會產生眩暈感;虛擬現實界面中的視覺反差較大,實際運動與大腦運動不能夠正常匹配,影響大腦對所呈現影像的分析和判斷,從而產生眩暈感;虛擬現實設備的內容有相當一部分資源是從PC電腦版上移植過來的,UI 界面不能很好地匹配虛擬現實設備,不同的系統處理上也無法達到協調統一,畫面感光線太強或太弱都不能讓用戶接受;虛擬現實設備幀間延遲跟不上人的運動,會有微小的延遲感,當感官與幀率不同步時也會讓使用者產生眩暈感。

(二)虛擬現實和增強現實技術在教學中資源短缺

目前虛擬現實和增強現實產業剛起步,軟硬件設施不完備,開發人員技術力量不足,很多學校未配備虛擬現實和增強現實設備;中小學校的很多教師還沒有接觸過虛擬現實和增強現實,不知道如何在教學中應用,更談不上如何去開發虛擬現實和增強現實教學資源。因此,針對中小學教學所開發的虛擬現實資源很少,課程資源短缺是虛擬現實和增強現實在中小學推廣的最大瓶頸。但隨著虛擬現實和增強現實技術的迅猛發展,將虛擬現實和增強現實技術應用于教學勢在必行,未來虛擬現實和增強現實技術在教學中的應用勢必帶來課堂教學方式的顛覆性改變。

(三)虛擬現實和增強現實教學平臺和資源的設計重形式輕內容

當前很多虛擬現實教育平臺都只是在一個3D 視頻或虛擬現實軟件游戲的基礎上構成虛擬現實教學。雖然學生在虛擬世界玩得津津有味,課堂氣氛很活躍,學生互動、交流和討論很熱烈,表面上看學生得到了沉浸式的體驗感,但是有些虛擬現實教育平臺所提供的知識點講解還停留在現實世界中,課本內容的單調、枯燥并沒有因軟件的存在而得到緩解,知識要點的講解沒有變得更加生動、有趣和有針對性,這種只重視形式而不重視內容、教與學完全脫節的虛擬現實課堂只能稱為“偽虛擬現實課堂”。

(四)虛擬現實和增強現實設備價格較高和技術條件限制導致普及困難

企業的前期研發成本較高、設備銷售量較少,導致多數虛擬現實和增強現實設備銷售價格居高不下, 很多學校因資金問題望而卻步,無力購買售價高昂的虛擬現實和增強現實設備,進而導致虛擬現實和增強現實技術在學校的推廣普及步履艱難。大多數虛擬現實軟件普遍存在語言專業性較強、通用性較差和易用性差等問題。受硬件局限性的影響,虛擬現實軟件開發花費巨大且效果有限。另外在新型傳感應用、物理建模方法、高速圖形圖像處理、人工智能等領域,都有很多問題亟待解決。三維建模技術也需進一步完善,大數據與人工智能技術的融合處理等都有待進一步提升。以上諸多原因的存在制約了虛擬現實和增強現實技術在中小學教學中的推廣和普及。

五、虛擬現實和增強現實技術在教學應用中的前景展望

虛擬現實和增強現實技術發展對未來教學形式的影響

隨著科學技術的迅猛發展,在云計算、霧計算、物聯網、“互聯網+”、大數據、人工智能突飛猛進的新時代背景下,虛擬現實和增強現實技術與人工智能、大數據和物聯網融合,將會讓虛擬現實和增強現實技術應用如虎添翼。

隨著虛擬現實和增強現實軟硬件設備的性能提升和價格降低,會有更多的教育投資公司開發出更加豐富多彩的教學資源,讓虛擬現實和增強現實技術快速走進中小學課堂,在教學中大面積應用普及。依托其具有的沉浸性、交互性、構想性、虛實結合、實時交互和三維配準等超級體驗感的優勢,教師的教學方式和學生的學習方式都將會發生改變。虛擬現實和增強現實技術在教學中的應用普及將會顛覆傳統的教育方法和教學形式,具有巨大的應用潛力與應用前景。

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