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重磅︱湖北省首家学科VR实验室落户武汉睿升学校!

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重磅︱湖北省首家学科VR实验室落户武汉睿升学校!

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  2017年2月13日下午,武汉市教育局副局长王池富、处长汤拥东、科长李益夫;东西湖教育局局长钱家明、副局长潘运安、科长徐全斌来武汉睿升学校视察工作。领导们莅临武汉睿升学校开展座谈的同时还参观了睿升学校新建的VR实验室。
 
湖北省首家学科VR实验室落户武汉睿升学校!
 
武汉市教育局副局长王池富进行仿真体验
 
 
东西湖教育局局长钱家明借助VR设备行走太空
 
 
东西湖教育局副局长潘运安试戴3D视景头盔
 
 
  科技与教育如影随形,教师在课堂上传授知识的方式也在不断演变。从使用“粉笔+黑板”到使用多媒体教室的交互白板,从“全程基本靠讲”的知识单向灌输到配合使用答题器、平板电脑终端进行师生交互。
  VR技术的应用与实现综合了三维图形处理、位置追踪、触觉或力觉反馈、人工智能等多种科学技术,整体实现“沉浸感、交互性、构想性”三大核心技术特征。
 
 
  领导们对睿升VR实验室产生了浓厚的兴趣并给与了高度评价和建设性的建议:希望武汉睿升学校将高科技教学设备和信息化教学手段做互补、融合,针对课堂中不同学科、不同类型的知识点,为教师提供更先进的、适合的、多元化的呈现方式;使学生们通过实验感知对课本知识更容易消化,从而达提升学生的学习兴趣,促进学生学习,学生提高学习成绩。探究式学习开拓学生视野, 使得学生不仅学习上有创新,而且勤于思考,善于实践,更透辟的理解知识点。
  一本书、一张嘴、一支粉笔、三尺讲台的授课形式已成了历史。多媒体数字教室、移动终端智慧教室已经在中小学中逐步推行。睿升学校新建的VR实验室填补了湖北省VR技术的空白,也聚焦了大量教育界乃至社会的关注。
 
 
  2017年2月14日上午,金银湖中学校长聂建军、将军路中学校长余世勋、吴家山四中校长钱力为、东西湖职业技术学校校长朱郧清访问武汉睿升学校,参观了我校光伏发电实验室及VR实验室等实验室。并在VR实验室运用设备体验了天文天体、地壳运动、时间空间等宏观知识点的理解认知及细胞分裂、分子原子、光合作用等微观知识点的观察认知。
  睿升VR实验室知识点呈现方式的升级受到在场校长们的肯定。不少校长们都表示科技革新对教育产生了深刻的影响,教师在课堂上传授知识的方式也在演变提升,VR实验室满足了高效的信息化教学需求。先进的硬件设施促进了学生成绩提升和素质发展,兄弟学校也将学习借鉴。
 
  【到底什么是VR,睿升实验室为什么这么牛?】
  让我们一起揭开VR实验室的神秘面纱~
 
 
  ★VR概念
  VR是Virtual Reality的缩写,即“虚拟现实”,该技术融合了计算机3D图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术,在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境,能使用户具有身临其境的沉浸感和模拟现实环境的交互性,有助于加深感受、启发认知。因此,VR系统环境具备沉浸感、交互性、构想性这三个基本特性。
 
 
  VR虚拟现实的关键技术主要包括模拟环境三维图形处理技术、位置追踪技术、触觉或力觉反馈、智能传感设备各等。VR体验,是基于计算机生成逼真的三维立体虚拟环境,借助VR输入/输出设备体会到人体正常应感应到的视觉、听觉、触觉、力觉、运动等所有感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,并利用位置追踪技术,对头部转动、眼睛、手势等其它行为动作进行采集,由计算机处理体验者动作的相应数据,并做出实时响应和反馈。
 
 
  我校已经完成VST基本平台的搭建及开发和部分课件模块定制开发工作,率先实施的课件模块为物理实训类,包括物理学科虚拟仿真实训课件、可使用交互式方式完成基础力学规律等相关实验。
  其他学科也已跟进,涵盖语文、数字、英语、科学、地理、历史、美术、音乐、物理、化学、生物、信息技术、体育等,如化学仿真实训课件(如常见无机物、物质结构、化学反应等化学基础实验)、数学仿真等课程内容,提供基础教学微课程资源。
 
 
  除了开发课件外我校还按照学生需求定制开发配合VR教学的管理类模组,如“VR教学资源管理系统”,“基础教学仿真实训考核系统”,“基础教学理论训练考核系统”,“VR教学教师端管理系统”,“VR教学资源管理系统”。
 
睿升·VR实验室
一VR+教育
 
  ★高难度教学目标的需求
  利用虚拟现实技术,可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察。例如学生可以乘坐飞船进入虚拟太空,遨游太阳系,以飞船驾驶舱视角近距离观察各个行星,理解真实的天体运行规律,这是电视录像媒体和实物媒体所无法比拟的。
  虚拟技术还可以突破时间的限制,一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如,生物中的孟德尔遗传定律,用果蝇做实验往往要几个月的时间,而虚拟技术在一堂课内就可以实现。另外,地壳运动的原理、生物进化的演变等漫长过程,也可以通过虚拟现实技术得以展现。
 
 
  ★教学实践操作的需求
  以往对于危险的或对人体健康有危害的实验或实践,一般采用视频观看的方式来取代,学生无法直接参与实验,获得感性认识。VR技术可模拟现实中难以实现或者不存在的环境和角色、物体等,消除了以往教学中对学生人身安全、成本消耗的顾虑。在绝对安全、错误可逆可修复性上,利用VR技术的实验课和实践操作上拥有难以比拟的优势。
 
 
  这一点的明显应用就是虚拟实验室,对于那些对条件要求高、在现实中无法实现、危险性极高、产生结果不可逆的试验,VR化学实验可以避免实验所产生的燃烧、爆炸或其它危险和巨大消耗。采用虚拟实验的方式,学生通过亲身操作体验进行学,并且很容易进行错误修正,或对结果做出可逆的改变,而不用担心会有任何物质成本消耗或需要善后的相关工作。
 
  ★自适应探究学习的需求
  虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。例如,在虚拟的化学系统中,学生可以按照自己的假设,将不同的分子组合在一起,电脑便虚拟出组合的物质来。通过这种探索式的学习,学生很有可能发现新的物质。
  利用虚拟技术,学生还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习,从而研究二氧化碳对全球气候的影响规律,或设计出新的电路、新的建筑物。利用虚拟现实技术进行探索学习,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。
 
 
  ★接轨STEAM教育的趋势需求
  未来将趋向STEAM的结构化发展,即Science-科学、Technology-技术、Engineering-工程、Arts-艺术、Mathematics-数学。国际上普遍的观点认为:任何国家在21世纪要保持它的技术优势,首先需保证具有技能资格人才资源的丰富储备,未来的工作者需要熟练地运用数学、科学、技术,以便于高新技术爆发式增长的领域不会出现人才短缺。
 
 
  VR+教育完全契合在科学、技术、工程、数学等学科上的应用优势,其可沉浸的呈现方式、强交互的实践可行性、可发挥自适应性等,尤其适合STEAM课题的设计与创新。
 
  二教育优势
  科技在不断进步,为教育信息化的发展提供了坚实基础和机遇。伴随VR虚拟现实技术、人工智能技术的进一步成熟,虚拟现实在教育中的应用,将大大提高学生学习兴趣和效率,VR教室以其颠覆性的优势迅速成为了教育领域最耀眼的新星。
 
 
  1.创新VR教学模式
  随着交互白板、答题器、移动学习终端的普及,创新的教学模式越来多的服务于教育工作者,为课堂交互教学带来诸多便利与优势。如提高教学效率和品质、学生更积极参与教学、可开展组织丰富多彩的课堂活动、促使学生扩大知识视野、教学内容的必要拓展等。而VR课堂的深度沉浸和强交互性,开启了以往前所有未有的全新教学模式,其创新体现如下三个方面:
  (1)课堂交互创新
  VST虚拟教室提供教育专用VR设备和教学资源,学生可以在虚拟现实环境下,获得与平常生活体验中不一样的听觉、视觉等感受,并对日常难以接触到的自然环境、历史场景、科学实验等进行虚拟实践。而学生的信息输入也不再局限于课堂测试、口头回答老师问题,在未来,虚拟教室将逐步实现通过视觉、声音、触碰、手势、动作甚至是脑电波等相结合的“多模态”交互方式,彻底突破人机交互、师生交互的二维交互局限性,使教师更有效率的教,使学生更自然轻松的学。
  (2)自主学习创新
  基于创新的教学模式,虚拟教室能充分发挥学生的自主学习意识。包括高标准的VR学科资源、VR专用互动操作平台、VR助手、资源管理平台等,学生可以参与确定对自己有意义的学习目标和学习策略,由内在动力支持和调控从学习中获得强烈而真实的认真体验和情感体验,从而创造性的培养了学生使用独立的分析、实践、创造等方法来实现学习目标。
 
 
  (3)探究式学习创新
  VR的技术特点为探究式学习理念提供了各种创新的可能。与传统教室相比,VST虚拟教室在学生探究学习上具有更强的指向性、实践性、参与性和开放性。
  学生可通过与课堂章节紧扣的虚拟现实环境 ,亲生经历知识点探究过程以获得理性认知和情感体验,这与在平面白板或液晶屏幕上获取图文信息的形式完全不同。VST虚拟教室在教学资源上,注重知识的整体架构,为探究式学习的深度与广度奠定了基础;在VR交互技术上,让学生通过自身探索能够掌握解决问题的方法,最终完成探究学习“创设情境--提出问题--自主探索--协作--测试--课堂小结”的全过程。
 
  2.沉浸式仿真体验
  在传统的多媒体教室教学过程中,通常需要使用PC、移动教学终端、答题器等设备,交互方式是基于键鼠输入、电磁笔书写、按钮按键等,教学资源主要是文字、图片、视频,以及近来应用较为广泛的富媒体资源。
  传统多媒体教室与智慧教室经过长时间的技术积累,在帮助教师教学上,已具备了特定的优势。在帮助学生认知、提高学习体验感、增强代入感方面,虚拟教室更有着不可比拟的优势。
 
 
  在VST虚拟教室里,学生的视觉、听觉与外界隔离,完全排除了外界干扰, 全身心地投入到虚拟现实中去,获得身临其境的感觉。学生可借助专用的VR设备从视觉、听觉和触觉上获得与真实世界相同的感受,跨越时间空间的限制,将抽象化概念具象化,体验高度开放、可交互、沉浸式的三维学习环境。教师可以利用VR课堂上一定程度的体感交互、深度沉浸式教学,达到营造期望意境、加深知识记忆、提升学习效果的教学目的。
 
  3.安全可逆可修正
  在日常教学中一些知识点的切实掌握,往往需要具有一定危险性或代价昂贵的实验来实现。通常情况下,教师会使用视频的方式教学,其效果当然不甚理想。现在,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,则可以免除这种顾虑。
 
 
  学生可以在VST虚拟教室中放心地去做各种危险的或危害人体的实验。例如虚拟的化学实验,可以避免化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险;虚拟的中小安全课,可避免由于学生操作失误,而造成地震、火场、踩踏等紧急情况下的安全事故。学生很容易的进行错误修正或做出改变,而学校也不用担心会有任何物质成本消耗或需要善后的相关工作,VST虚拟教室拥有传统实验室或多媒体教室难以比拟的成本优势。