基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的小學(xué)信息科技元宇宙教學(xué)初探

【摘要】教育元宇宙的出現(xiàn)，為實(shí)施信息科技課程打開了新的大門，為提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)創(chuàng)造了新的機(jī)遇。本文以“我的學(xué)校我來建”為例，闡述在真實(shí)的問題情境中，如何開展小學(xué)信息科技元宇宙課程。【關(guān)鍵詞】信息科技；元宇宙；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；核心素養(yǎng)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)教授朱嘉明表示，元宇宙應(yīng)用最大的潛在領(lǐng)域其實(shí)是教育。臺(tái)灣科技大學(xué)數(shù)字學(xué)習(xí)與教育研究所黃國(guó)禎教授認(rèn)為元宇宙必將深刻影響未來的中小學(xué)教育。元宇宙教學(xué)是一種以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，可以讓學(xué)生具身性、沉浸式體驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。其中以“我的世界”為代表的開放性沙盒游戲非常適合小學(xué)信息科技元宇宙教學(xué)。此類游戲能夠模擬出各種自然和人工環(huán)境，例如林地、沙漠、城市等，為學(xué)生提供了一個(gè)非常豐富、有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境。同時(shí)此游戲具備互動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中開展實(shí)踐活動(dòng)，自由地探索、建造、創(chuàng)造，增加學(xué)習(xí)的樂趣。小學(xué)信息科技元宇宙課程的教學(xué)優(yōu)勢(shì)小學(xué)信息科技元宇宙課程是以虛擬世界為主、現(xiàn)實(shí)世界為輔的課堂。課程教學(xué)采用雙師型課堂模式，在線教師或NPC導(dǎo)師主要負(fù)責(zé)教學(xué)內(nèi)容的講解和解答學(xué)生問題，課堂教師協(xié)助主講教師管理課堂秩序及數(shù)據(jù)、照片的收集與上傳。虛擬教師在元宇宙中和學(xué)生面對(duì)面，及時(shí)捕捉到學(xué)生的行為反饋，學(xué)生也能夠“站在教師旁邊”觀摩教師的操作演示，提高學(xué)習(xí)效率，這也間接促進(jìn)學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維等素養(yǎng)的形成[1]。在元宇宙課程中學(xué)生能實(shí)現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)。作為虛擬場(chǎng)景中的一個(gè)角色，學(xué)習(xí)直面真實(shí)的問題情境，進(jìn)而鍛煉處理信息的能力。同時(shí)，虛擬世界里可以看到所有同學(xué)的化身，小組成員間共同完成某項(xiàng)工作任務(wù)，可以培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新的能力，為信息科技課程帶來了全新的合作與分享模式?？梢哉f，元宇宙教育是虛擬與現(xiàn)實(shí)的全面交織，它不僅停留于空間的仿真，還把教學(xué)內(nèi)容、角色關(guān)系等現(xiàn)實(shí)要素融入其中[2]。它將項(xiàng)目學(xué)習(xí)的內(nèi)容、項(xiàng)目任務(wù)、小組合作關(guān)系等完整地遷移到元宇宙當(dāng)中去，跨越現(xiàn)實(shí)物理空間的阻礙，通過虛擬世界豐富多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境延伸學(xué)生的感官體驗(yàn)，在交互操作中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和問題解決能力。小學(xué)信息科技元宇宙課程的實(shí)施“我的學(xué)校我來建”元宇宙教學(xué)案例，是在新冠肺炎疫情時(shí)期、家長(zhǎng)不能入校參觀的背景下，以如何向親朋好友展示“我的學(xué)?！敝懈挥刑厣慕ㄖ?、設(shè)施和景觀為目標(biāo)開展的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。本案例的實(shí)踐對(duì)象為21名小學(xué)四年級(jí)學(xué)生，實(shí)踐周期為1學(xué)年，共30課時(shí)，實(shí)踐形式為每周一節(jié)的社團(tuán)課。由于元宇宙具備較低的試錯(cuò)成本，學(xué)生可以通過不斷試錯(cuò)來解決遇到的問題，在項(xiàng)目推動(dòng)下進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)。元宇宙讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)在新世界中體驗(yàn)、探索、學(xué)習(xí)以及與他人互動(dòng)[3]。1.基于學(xué)情，確定項(xiàng)目主題從宣傳我的校園入手，教師利用問卷星發(fā)起在線問卷，設(shè)計(jì)了問題“你認(rèn)為讓家長(zhǎng)了解校園最有效的方法是什么”。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，85%以上的學(xué)生選擇了“VR全景校園”，而選擇“圖文并茂的宣傳冊(cè)”“學(xué)校視頻宣傳片”選項(xiàng)的學(xué)生較少。“VR全景校園”的方法，能夠虛擬建構(gòu)學(xué)生熟悉的校園，而且可以帶領(lǐng)親朋好友云游校園并實(shí)時(shí)介紹，這既是學(xué)生感興趣的主題，又是一次寶貴的學(xué)習(xí)契機(jī)。于是，基于真實(shí)的問題情境，師生共同確定了項(xiàng)目研究主題——我的校園我來建，開啟校園元宇宙搭建之旅。2.需求分析，項(xiàng)目規(guī)劃在確定項(xiàng)目主題之后，學(xué)生需要了解建造房屋的步驟，以設(shè)計(jì)、建造、裝修為主線，進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃，明確項(xiàng)目任務(wù)。其中設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的前期準(zhǔn)備為拍照測(cè)量，用以繪制校園布局圖。在這一環(huán)節(jié)，教師指導(dǎo)學(xué)生分組分工，將圖紙進(jìn)行區(qū)域劃分，將全體學(xué)生劃分為對(duì)應(yīng)數(shù)量的小組，填寫“小組分工表”，明確每位學(xué)生負(fù)責(zé)的樓層及位置。小組分工后，教師引導(dǎo)學(xué)生做好前期準(zhǔn)備工作，如填寫“拍照計(jì)劃表”，挑選光線好的時(shí)間實(shí)地拍攝照片；根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，確定建筑的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局等，并繪制校園平面草圖。3.小組分享，方案交流本環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生分享前期收集到的數(shù)據(jù)及照片，交流觀點(diǎn)，并讓每個(gè)小組選出代表進(jìn)行匯報(bào)，主要從拍照經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算比例兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。通過拍照經(jīng)驗(yàn)分享，學(xué)生最終總結(jié)出了建筑物拍照技巧，確定了換算標(biāo)準(zhǔn)和繪圖方法，根據(jù)照片或衛(wèi)星云圖描繪出校園主體建筑布局，并標(biāo)記主要建筑的長(zhǎng)寬格數(shù)，為后期的實(shí)施搭建做好充足的準(zhǔn)備。4.小組合作，學(xué)習(xí)探究學(xué)生采取“自主學(xué)習(xí)+合作探究”的方法，填寫導(dǎo)學(xué)單，了解沙盤游戲軟件“我的世界”的基本操作方法。掌握軟件的基本操作后，學(xué)生獨(dú)立完成校園搭建任務(wù)。學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代建筑知識(shí)，探究“建筑物的搭建順序”，完成“校園搭建計(jì)劃表”。5.沉浸元宇宙，完成項(xiàng)目實(shí)施施工前，學(xué)生要對(duì)建筑各部分的換算尺寸再次計(jì)算核對(duì)，做到心中有數(shù)。建造工作要從大到小，先地基、再框架、最后是頂墻和門窗，每個(gè)步驟中間要例行檢查，防止不必要的錯(cuò)誤返工。教師適時(shí)回答關(guān)于平臺(tái)操作、材料使用、細(xì)節(jié)還原技巧等問題，對(duì)學(xué)生提供指導(dǎo)和幫助。學(xué)生分組建設(shè)校園環(huán)境時(shí)，需要注意材料的選擇，如跑道可以用紅色染色泥土和石英塊交替鋪設(shè)，注意彎道的圓弧線；足球場(chǎng)可以用兩種綠色的羊毛鋪設(shè)，球門網(wǎng)用蜘蛛網(wǎng)制作。學(xué)生用不同材料表現(xiàn)校園細(xì)節(jié)，對(duì)于無法精確還原的細(xì)節(jié)，則抓主要特征做適當(dāng)取舍和發(fā)揮。6.成果分享教師組織學(xué)生匯報(bào)成果，各小組在彼此分享的過程中發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行修正，完善建筑的功能和效果。學(xué)生把基于校園元宇宙生成的VR沉浸式視頻分享給家人并介紹自己的學(xué)校。教師、學(xué)生、家長(zhǎng)以及其他人員可以在元宇宙中自創(chuàng)個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，開啟獨(dú)特的、個(gè)性化的以及泛在的沉浸體驗(yàn)學(xué)習(xí)[4]。學(xué)生將虛擬環(huán)境中的校園3D打印出來，后期加工、上色，形成校園沙盤模型。學(xué)生制作活動(dòng)成果展板，記錄活動(dòng)過程與收獲。7.活動(dòng)評(píng)價(jià)師生按照自我評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)對(duì)各小組項(xiàng)目制作過程進(jìn)行綜合型評(píng)價(jià)。學(xué)生從優(yōu)秀、良好和合格角度，對(duì)所搭建的校園建筑是否符合實(shí)際比例、是否能夠挑選合適的材料合理美化校園、是否完成全部的