摘 要

本文主要是为了研究中学生在上理科实验课时，由于课程内容的限制很多实验根本无法操作，同时不少实验成本过高，并且实验耗费的时间也比较长，甚至实验也有危险。在这种情况，如果我们使用VR道具来模拟实验，教学效果可能会得到提高。因此，本文对多种教学理论和教学模式进行分析，借此来找到VR科学实验教学模式的理论支持。同时将深度学习和VR教学进行结合，并分析实际的教学案例，找到了深度学习和VR实验教学模式的关系。

本文主要研究了VR科学教学模式教师活动、学生活动、教学流程、教学评价等过程。以及VR科学教学模式的优缺点。

研究结果表明：通过VR技术进行理科实验能提高学习者对理解抽象知识点和概念的理解，激发学习者学习兴趣。因此将VR技术运用到实验中是一种很有效的教学手段。

关键词：深度学习、教学模式、中学理科教学模式、VR

Abstract

The purpose of this paper is to study the middle school students in the course of science experiment. Because of the limitation of the course content, many experiments can not be operated at all. At the same time, many experiments cost too much, and the experiment takes a long time, even the experiment is dangerous. In this case, if we use VR props to simulate the experiment, the teaching effect may be improved. Therefore, this paper analyzes a variety of teaching theories and teaching models to find the theoretical support of VR scientific experiment teaching model. At the same time, it combines deep learning with VR teaching, analyzes the actual teaching cases, and finds the relationship between deep learning and VR experimental teaching mode.

This paper mainly studies the VR science teaching mode teacher activity, student activity, teaching process, teaching evaluation and other processes. And the advantages and disadvantages of VR science teaching mode.

The results show that VR technology can improve learners' understanding of abstract knowledge points and concepts, and stimulate learners' interest in learning. It is a very effective teaching method to apply VR technology to the experiment.

Key words: deep learning、teaching mode,、middle school science teaching mode、VR

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的 1

1.2 研究意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 国内研究现状 2

1.3.2 国外研究现状 3

1.4 研究设计和研究方法 4

第2章 基础理论分析 5

2.1 深度学习 5

2.1.1 深度学习的概念 5

2.1.2 深度学习的特点 5

2.2 教学基础理论分析 6

2.2.1 行为主义教学理论 6

2.2.2 认知主义教学理论 7

2.2.3 情感主义教学理论 7

2.2.4 建构主义教学理论 7

2.3 教学模式的理论分析 8

2.3.1 信息加工教学模式 8

2.3.2 个性发展教学模式 8

2.3.3 合作教学模式 9

2.3.4 行为控制教学模式 9

2.4 教学模式举例 10

2.4.1 传统教学与多媒体教学 10

2.4.2 MOOC教学 10

2.4.3 翻转课堂 10

2.4.4 直播教学 10

第3章 VR科学实验教学模式 12

3.1 VR科学实验教学模式的介绍 12

3.2 教学目的 12

3.3 教师活动 12

3.4 学生活动 13

3.5 评价 13

第4章 教学模式的实际应用 14

4.1 VR实验教学在物理中的应用 14

4.1.1 VR教具准备 14

4.1.2 教学活动 14

4.1.3 教学评价 14

4.2 课例设计 14

4.2.1 知识点讲解阶段 15

4.2.2 VR实验阶段 15

4.2.3 深度学习阶段 15

4.2.4 教学评价阶段 15

第5章 结论与总结 16

5.1 结论 16

5.1.1 VR科学实验教学模式的优点 16

5.1.1 VR科学实验教学模式的缺点 16

5.2 总结 17

参考文献 18

致谢 19

第1章 绪论

现在这个时代信息的爆炸发展，导致人们需要与社会同时进步。简单一点来说，人们应该有深度学习的能力，即对信息与知识的深度加工，对复杂理论的深度领会，对知识体系之间的关系进行构建并且解决实际的复杂问题。深度学习要求我们需要有终身学习的能力。随着我们的时间被碎片化，过去的浅层学习、机械学习这些方法已经无法满足现在信息爆炸的时代，所以深度学习就成为了当今时代的人才们所需要培养的一种能力。并且，随着社会和经济的发展，教育就了当下脍炙人口的话题，并成为了生活的不可替代品，这就表示教育行业将迎来更大的机遇与挑战，同时也代表新的教学手段和教学模式出现。《2019中国教育产业研究报告》中有明确的对中国教育产业的发展做了详细的分析，对教育产业的新机遇进行了深度探讨和研究，并对教育产业的未来发展趋势做出了预测。如VR/AR技术将会运用到教学中，通过VR技术为学生提供真实的教学内容和交互性的体验，使学生体验到沉浸式教学，帮助学生提高教学效率。在《2018年地平线报告中》也提到过VR教学将会成为一种热门的教学方式，它能帮助学生更好的了解抽象知识，提高学生的动手能力和实践能力，培养学习的思维能力。随着技术不断完善和提高，VR/AR教育将运用到更多的领域，如低龄儿童的教学、特殊工作教学、高成本的操作实验教学等。

1.1 研究目的

本文选题是为了探究出VR教学在理科实验中的教学模式。通俗一点来说就是这种教学模式下学生与老师的教学活动，教学手段，教学效果等方面的研究。举个例子，在化学中经常要做实验，但是有些实验本身就很危险，比如实验室制取氯气、实验室制取硫酸等。这个时候我们如果使用VR教学，让学生通过VR来进行化学实验，我们会得到怎样的教学效果？与此同时，我们该如何结合深度学习来对教学模式进行分析从而提升教学效果？

1.2 研究意义

在中学教学中，理科实验教学一直是一个让人头疼的问题。不仅如此，中高考题中，实验操作有关的考题也占了不菲的比例，比如选择题，实验操作题和流程题等。因此，教师和学生都很重视实验教学。但是，不少学校重视的地方出现了偏差，它不是让学生多做实验，而是让学生大量的刷题，把题目死记硬背下来，从而达到机械记忆的效果，最后让学生在考试中多得分。这种做法存在很大的问题，因为它不是让学生切切实实去做实验，感受实验的过程甚至去感受实验本身的魅力，而是让学生通过“题海战术”了解实验。这会让学生觉得实验是一个很枯燥乏味的过程，甚至让学生讨厌实验课，使得教学变的本末倒置。不过，由于教学课程改革，学生的学习不再一味体现在成绩上，而是要全面发展，尤其是学生的动手能力。因此，学校也知道了实验的重要性。各大高校也不惜工本购买各种实验原料和实验器材，以此来鼓励学生多动手实验。虽然这样提高了学生的动手能力，但是学生在做实验的过程中,只是照本宣科的进行实验，并没有对实验过程中的各种反应做出思考。这样的实验课教学效果并不是很好，因为实验的目的除了要提高学生的动手能力之外，还要提高学生的思维能力和探索实践能力。因此，机械性实验无法改善当前实验教学的弊病。除此之外，不少实验是课堂中无法实现或者说操作可能会十分复杂，比如物理中的天体运动、生物中的有丝分裂、化学中的微观反应模型等。这些抽象的概念无法通过具体的教学手段表现出来，学习起来是很麻烦的。这些知识对不同人的想象是不同的，同时他们的理解也是不同的，最后所带来的学习效果自然也是不同的。那么，如果我们通过多媒体教学或者是使用更高级的VR教学，不仅可以培养学生的动手实践能力，还可以让学生身临其境获得更好的学习效果。同时深度学习也可以帮助学生对不同的知识点进行联系，这有利于学生在实验的时候更加注重思考。

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内研究现状

在深度学习方面，吴双在《基于深度学习高中物理教学策略方面》中论述了深度学习教学的必要性和深度教学内涵，提出运用理解教学策略，问题导向教学策略，回应教学策略三个核心策略促进学生深度学习。同时他也指出：“深度学习并不追求过度学习，也不等同于无限增加知识的难度，而是克服知识简单、表层处理导致的无效学习，加强学生对学科本质和学科思想方法理解，最终促进学生核心素养的发展。”^[1]他在研究中把深度学习分成了三个阶段：准备阶段、深度加工阶段、学习评价阶段。三个阶段调理清晰的表明了师生关系要平等，教学环境要安全、教学情绪要激情、教学知识要整合、教学思维要发散，教学评价要具体。

在教学模式研究方面，张丽在《关于理科类课程研究性教学模式的若干探索》中提出传统教学模式的种种弊端说明高级应用型创新人才的培养必须以教学模式的改革与创新为前提，为此研究性教学模式应运而生，成为高等教育顺应社会对应用型创新人才需求的必然选择。^[2]王欣欣在《慕课在线课堂———中国传统教学方式的变革》中也说过慕课在线课堂跨越地界、跨越年龄，成功完成中国教育的变轨超车，实现了中国教育的变革。^[3]各种迹象表明传统的教学模式已经不能满足这个高速发展的社会。想要培养推动社会发展的人才就需要改进教学模式。