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摘要：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與成熟，其在逐步滲透到教育行業(yè)中。在醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、管理等教學(xué)環(huán)節(jié)均起到一定的作用。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)學(xué)課堂中可以提升學(xué)生求知欲，增強(qiáng)對知識點(diǎn)的描述和難點(diǎn)的解析，擴(kuò)大課堂信息量并增強(qiáng)課堂互動性，從而獲得良好的教學(xué)效果。本文對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對農(nóng)學(xué)課堂教學(xué)提升的作用進(jìn)行了初步探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；農(nóng)學(xué)課堂；整合

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）技術(shù)是一種以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合多種相關(guān)學(xué)科知識體系，形成對真實(shí)環(huán)境和場景的數(shù)字化再現(xiàn)[1]。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，其逐漸成為一種人類認(rèn)知自然、模擬自然，進(jìn)而更好地利用自然的一種強(qiáng)有力手段。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生的學(xué)習(xí)具有巨大的輔助作用[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用可以幫助用戶循序漸進(jìn)地認(rèn)識知識點(diǎn)，使用戶掌握更多的知識，并掌握全新的學(xué)習(xí)過程和認(rèn)知觀念[3]。農(nóng)學(xué)專業(yè)一般面向作物生產(chǎn)，學(xué)習(xí)作物生長發(fā)育和遺傳規(guī)律等方面的基本理論和基本知識。最好的學(xué)習(xí)方式則是理論聯(lián)系實(shí)際，課堂上學(xué)習(xí)作物生長發(fā)育規(guī)律，結(jié)合專業(yè)實(shí)踐課程深化學(xué)習(xí)，從而達(dá)到學(xué)以致用。然而目前農(nóng)學(xué)專業(yè)的課堂學(xué)習(xí)無法達(dá)到與作物生長同步進(jìn)行，課堂學(xué)習(xí)多通過示意圖或照片等形式增加學(xué)生對作物本身的認(rèn)可，這種靜態(tài)的表現(xiàn)形式無法讓學(xué)生有設(shè)身處地的感受。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)學(xué)課堂中，可以借助其感知性、交互性、沉浸性和構(gòu)想性等特點(diǎn)對課堂進(jìn)行優(yōu)化。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的再現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的圖片、視頻和文字的表示方式，使教學(xué)環(huán)境更“接地氣”。學(xué)生可以通過虛擬農(nóng)田進(jìn)行漫游，以實(shí)現(xiàn)更加直觀的觀察與學(xué)習(xí)；通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以打破農(nóng)學(xué)實(shí)踐教學(xué)中時間、季節(jié)和地域的限制，實(shí)現(xiàn)所有作物的隨時隨地學(xué)習(xí)；其次虛擬現(xiàn)實(shí)對顯微環(huán)境的模擬，使原本復(fù)雜的微觀學(xué)習(xí)過程更加生動，更加高效；通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)踐，在農(nóng)學(xué)課堂的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)虛擬植物、虛擬工具和虛擬場景等來增加學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的體驗(yàn)感。

一、運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣會充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，進(jìn)而提高學(xué)生的上課積極性。農(nóng)學(xué)課堂中信息技術(shù)的引入，給教學(xué)過程增加了許多活潑的元素，多媒體、聲音和影像資料等比單純的文字更能吸引學(xué)生。而隨著這些信息技術(shù)的普及，對學(xué)生的吸引力也逐漸下降。新的、更具有感染力的教學(xué)工具需要被引入課堂。教師通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在課堂上向?qū)W生們呈現(xiàn)農(nóng)作物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征或是生長發(fā)育特征，讓學(xué)生在課堂上能夠有身臨其境的感受，將抽象的農(nóng)學(xué)知識具體化、形象化和簡單化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠形象地向?qū)W生展示知識要點(diǎn)，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識的興趣，收到良好的教學(xué)效果。

二、運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破農(nóng)學(xué)課堂教學(xué)難點(diǎn)

農(nóng)學(xué)專業(yè)教學(xué)中，涉及到作物一生的生長規(guī)律變化，單純地用文字或者圖片無法給學(xué)生帶來直觀的感受，課堂理解不夠深刻。同時，作物田間生育時間過長，通過田間學(xué)習(xí)可以增強(qiáng)學(xué)生對作物某一個階段生長特性的認(rèn)識，而無法掌握作物一生的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一種三維虛擬環(huán)境，包括三維的作物細(xì)胞、葉片微觀結(jié)構(gòu)、作物植株形態(tài)[4]。并借助特殊的人機(jī)接口技術(shù)，給學(xué)生和老師帶來視覺、觸覺、聽覺等多通道感官模擬，使課堂中的每個人沉浸在高度的仿真環(huán)境中。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使學(xué)生輕松地掌握作物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生長規(guī)律等知識點(diǎn)，在輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境中掌握每一個知識點(diǎn)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增加農(nóng)學(xué)課堂信息的直觀比較

農(nóng)學(xué)課堂涉及到的作物種類繁多，作物的生育特征容易混淆，而不同的作物往往由不同的教師負(fù)責(zé)，無法實(shí)現(xiàn)比較性教學(xué)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將不同作物的生長特性集成到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中，在課堂上給學(xué)生以直觀的比較性認(rèn)知，更能深入地了解不同作物的生長特性和生長環(huán)境。在教學(xué)各環(huán)節(jié)中可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)傳遞比較信息，從不同作物的比較到相同作物不同生長條件的比較，給學(xué)生以更加全面和直觀的認(rèn)知，達(dá)到好的教學(xué)效果。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對環(huán)境因素的模擬

作物生長受到光、溫、水、氣、肥和土壤等外界環(huán)境因素的影響，這也是農(nóng)學(xué)研究與教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要組成。農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生在了解作物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生長規(guī)律的同時，需要對作物受不同環(huán)境因素影響后發(fā)生的變換有所了解。而不同的環(huán)境因素通過常規(guī)手段很難展示和模擬。目前農(nóng)學(xué)課堂多通過靜態(tài)圖片或是視頻資料進(jìn)行展示，如：作物遭受低溫時的變化、缺水條件的長勢，這雖然能給學(xué)生帶來直觀的感受，但環(huán)境因素改變時，作物的生長動態(tài)較模糊。若將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與作物生長模型相結(jié)合[5]，可以動態(tài)地描述作物在不同外界環(huán)境下的生長過程，使學(xué)生能夠更好地理解作物生長。

五、模擬練習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模擬訓(xùn)練

在軍事領(lǐng)域中有著較好的應(yīng)用，而在教育行業(yè)中模擬練習(xí)也是一個很好的教學(xué)案例。在醫(yī)學(xué)教學(xué)中可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行模擬解剖練習(xí)，在工程領(lǐng)域可以進(jìn)行汽車模擬駕駛測驗(yàn)、模擬裝配訓(xùn)練等[6]。在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)有著更大的模擬練習(xí)前景。如模擬種植練習(xí)，教師可以通過模擬練習(xí)的反饋結(jié)果及時糾正學(xué)生的錯誤行為；模擬實(shí)驗(yàn)練習(xí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)增加學(xué)生對信息的直觀理解，增加真實(shí)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性和安全性。利用虛擬現(xiàn)實(shí)在農(nóng)學(xué)教學(xué)中設(shè)置模擬練習(xí)，一方面降低了練習(xí)的成本，增加了練習(xí)的效率；另一方面教師可以準(zhǔn)確獲得反饋信息，更加容易對測驗(yàn)進(jìn)行管理和評估；更重要的是增加了練習(xí)的效果和實(shí)驗(yàn)的安全性。

六、充分發(fā)揮好虛擬現(xiàn)實(shí)的輔助教學(xué)作用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種教學(xué)手段，始終是一種輔助性手段，教師在農(nóng)學(xué)課堂教學(xué)過程中應(yīng)處理好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)的關(guān)系。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)信息傳遞上具有一定的優(yōu)勢，但過多地依賴虛擬現(xiàn)實(shí)仍會造成如教學(xué)重點(diǎn)不突出、使用疲勞等現(xiàn)象。教師應(yīng)將傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，同時利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)方式，取長補(bǔ)短，合理安排教學(xué)計(jì)劃中虛擬現(xiàn)實(shí)所占的比例。同時，教師應(yīng)提高自身的知識水平，利用好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而不是對其產(chǎn)生依賴。過多地在課堂中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會使學(xué)生產(chǎn)生疲勞感，應(yīng)在傳統(tǒng)教學(xué)手段難以生動形容的部分引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

七、總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對農(nóng)業(yè)人才的需求也發(fā)生了較大的變化。在新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求下，課堂上應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在農(nóng)學(xué)課堂中應(yīng)充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，一方面使用其增強(qiáng)傳統(tǒng)教學(xué)中難以描述的知識點(diǎn)的表達(dá)，另一方面通過其新穎的表達(dá)方式調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)的知識點(diǎn)三維再現(xiàn)，開拓學(xué)生的思維方式，增加學(xué)生的求知欲，讓學(xué)生在互動交流中提高自身綜合素質(zhì)。另外，教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的教學(xué)水平和教學(xué)技能。各種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的研究表明[7，8]，在高校教育中利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以生動形象地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生掌握知識和技能的效率。學(xué)生借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更直觀、更輕松地了解教師的教學(xué)思想和內(nèi)容。就農(nóng)學(xué)課堂教學(xué)內(nèi)容而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入更有利于復(fù)雜教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)和抽象植物結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)表達(dá)；就課堂教學(xué)手段而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了一種更加直觀和形象的信息傳遞方式。總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的、前瞻性的科學(xué)技術(shù)，在農(nóng)學(xué)課堂中將會有很好的應(yīng)用前景。

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作者：劉濤 單位：揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院