元宇宙AR技術(shù)賦能小學(xué)航天教育課程開發(fā)與實(shí)踐

元宇宙AR技術(shù)賦能小學(xué)航天教育課程開發(fā)與實(shí)踐一、解構(gòu)小學(xué)航天教育困境（一）航天教育方式與小學(xué)生特點(diǎn)不匹配小學(xué)階段學(xué)生好奇多問、活潑好動，對于航天有著天然的興趣，但是其行為和學(xué)習(xí)缺乏目的性，剛剛轉(zhuǎn)入正規(guī)的學(xué)習(xí)，對于深奧的航天知識學(xué)習(xí)較為困難，需要將復(fù)雜、抽象化的概念轉(zhuǎn)換為直觀、具象化的模型教學(xué)。目前我國航天教育大多是面向公眾普適性的，較少關(guān)注小學(xué)階段細(xì)分群體，開展航天教育活動設(shè)計時并非“玩中學(xué)"為主，忽略學(xué)生年齡特點(diǎn)開展航天教育效果不佳。（二）航天教育課程配套教學(xué)資源不足體現(xiàn)在航天教育場館、相關(guān)設(shè)備、課程體系諸多方面匱乏。我國大部分地區(qū)學(xué)生可接觸到的航天場館較少，專業(yè)設(shè)備也較難普及。航天知識涉略面廣泛、內(nèi)容抽象，傳統(tǒng)的教學(xué)資源難以幫助學(xué)生建構(gòu)起對航天科技的直觀概念，如何直觀調(diào)動感官為兒童帶來視覺、聽覺和觸覺的新奇感受，讓他們更為直接地了解、感受航天是亟待解決的問題。另一方面，航天教育專業(yè)性對部分教師而言具有一定門檻，學(xué)校缺乏系統(tǒng)的航天課程體系指導(dǎo)。小學(xué)航天教育需要變革教學(xué)技術(shù)，也需要進(jìn)一步更新完善課程體系。（三）航天教育活動實(shí)踐性與體驗性不強(qiáng)航天教育是個充滿了趣味性的領(lǐng)域，激發(fā)低年齡段兒童對于太空的好奇心。但是目前形式比較單調(diào)，與學(xué)生的生活世界聯(lián)系不緊密，主要以知識科普為主，讓孩子學(xué)習(xí)航天精神、了解航天科技，而參與式、體驗式、項目式航天教育學(xué)習(xí)活動較少，無法調(diào)動學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗、形成長期的研究興趣，難以真正實(shí)現(xiàn)教科融合，還需要探索多維度多形式航天教育。二、建構(gòu)AR技術(shù)賦能小學(xué)航天教育課程（一）課程內(nèi)容設(shè)計在課程主題設(shè)計時，為了傳播和提升我國航天事業(yè)發(fā)展在學(xué)生心目中的認(rèn)知度和認(rèn)同感，點(diǎn)燃青少年航天夢，激發(fā)好奇心、想象力、探求欲，以火星探索為例，鏈接學(xué)生熟悉的“地球家園”，充分調(diào)動學(xué)生既有的生活體驗，嘗試在火星上給宇航員設(shè)計建造個“家”，關(guān)注與生活息息相關(guān)的衣食住行方面，研究建立人類可以在火星長期生活和工作的科研基礎(chǔ)設(shè)施等，進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計。開展《筑夢航天，火星探索——在火星上給宇航員建個“家”》綜合實(shí)踐課程，通過考察探究、設(shè)計制作等活動方式，讓學(xué)生了解中國火星探索計劃，激發(fā)民族自豪感與愛國之情；探尋地球與火星的自然環(huán)境差異，滋生對地球自然環(huán)境愛護(hù)之心；跨學(xué)科融合設(shè)計能讓宇航員生存和開展科學(xué)研究的火星基地。整體活動設(shè)計如下：圖1《火星家園》航天教育課程內(nèi)容整體設(shè)計在小學(xué)航天教育課程設(shè)計時，形成以問題為導(dǎo)向的、多學(xué)科知識融合運(yùn)用的教與學(xué)模式。在問題解決的過程中，引導(dǎo)學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)和使用航天知識，更需要將所學(xué)的數(shù)學(xué)、科學(xué)、計算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科知識融合運(yùn)用其中，開展跨學(xué)科綜合實(shí)踐活動航天課程?！盎鹦羌覉@制作”跨學(xué)科的實(shí)踐活動課程融合了科學(xué)、技術(shù)、美術(shù)、數(shù)學(xué)、語文和工程等學(xué)科，活動中學(xué)生們需要通過合作式學(xué)習(xí)查找資料，經(jīng)過科學(xué)調(diào)研了解火星基地功能模塊設(shè)計、數(shù)學(xué)計算成比例繪制設(shè)計圖、創(chuàng)意物化制作火星家園模型并展示交流。孩子們立足于自身的生活體驗，發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，為筑夢航天，火星探索，基地建設(shè)建言獻(xiàn)策！以火星基地模型為載體，圍繞衣食住行設(shè)計，貼近學(xué)生生活，同時又要考慮火星和地球不同的自然環(huán)境。學(xué)生主動、積極的調(diào)動多種感官，沉浸在身心整體感知體驗過程中。（二）課程資源設(shè)計面向小學(xué)生的《火星家園》航天課程學(xué)習(xí)資源設(shè)計，融入了大量的視頻資源直觀化視覺呈現(xiàn)，結(jié)合教學(xué)主題還有機(jī)結(jié)合了元宇宙360全景博物館展等，實(shí)施課程活動時充分利用信息技術(shù)延展學(xué)生學(xué)習(xí)的虛擬空間。具體課程資源如下圖所示：圖2《火星家園》航天教育課程資源設(shè)計（三）課程評價設(shè)計課程評價設(shè)計踐行表現(xiàn)性評價觀念，強(qiáng)調(diào)過程性評價與多元主體評價，在真實(shí)情境中運(yùn)用評估學(xué)生在探究實(shí)踐過程的真實(shí)表現(xiàn)。通過評價前置導(dǎo)引方向、強(qiáng)化學(xué)習(xí)過程、促進(jìn)能力發(fā)展。課程活動包含項目式作品，因此主要包括學(xué)生表現(xiàn)評價及作品評價！學(xué)生通過該評價表自評、互評其它組作品，教師也結(jié)合該評價表對作品進(jìn)行綜合評價。跨學(xué)科實(shí)踐課程涉及到不同學(xué)科領(lǐng)域，評價作品時也要從多維度多學(xué)科視角評價。最終目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、動手能力、創(chuàng)新意識以及航天精神。三、實(shí)踐成效（一）完善航天教育學(xué)生主體地位課程建設(shè)航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，不僅需要技術(shù)的不斷創(chuàng)新，還需要不斷培養(yǎng)新一代航天人才，航天教育至關(guān)重要。很多學(xué)校都在積極探索航天教育，但是自主研發(fā)航天教育課程專業(yè)性較強(qiáng)對于師資要求較高，航天常規(guī)教學(xué)設(shè)備也比較復(fù)雜。針對我國小學(xué)學(xué)校航天教育普遍存在的諸多問題，本課程活動通過元宇宙AR技術(shù)賦能展開，以火星家園為課程主題，鏈接小學(xué)生生活經(jīng)驗，面向未來設(shè)計火星家園，注重跨學(xué)科知識的融合，在設(shè)計時并在實(shí)施中不斷優(yōu)化和改進(jìn)活動設(shè)計，通過在真實(shí)的問題解決過程中將各學(xué)科知識進(jìn)行有效整合。統(tǒng)整活動模塊，循序進(jìn)階提升，對于小學(xué)群體可接受度高。課程活動設(shè)計基于學(xué)生、基于問題、基于文化生活，實(shí)施方案具體，條理清晰，可操作性較強(qiáng)，為其它學(xué)校開展航天教育課程提供有益參考，具備在其他區(qū)域或?qū)W校推廣的可能性。（二）探索AR技術(shù)賦能航天教育路徑與策略利用信息技術(shù)賦能，豐富教學(xué)資源，讓抽象的航天領(lǐng)域相關(guān)概念得以直觀呈現(xiàn)，有效地建構(gòu)了科學(xué)概念，并實(shí)現(xiàn)課堂由教向?qū)W的轉(zhuǎn)變。基于信息化背景下學(xué)習(xí)方式的變革,充分運(yùn)用先進(jìn)教學(xué)理念手段和現(xiàn)代信息技術(shù)，開設(shè)生動、有趣、互動性及可操作為一體的火星AR體驗活動，可視化直觀呈現(xiàn)幫助學(xué)生建構(gòu)形象。豐富的學(xué)習(xí)資源也為學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)提供便利，實(shí)現(xiàn)活動的拓展普及功能。隨著信息化教學(xué)改革的不斷開展，利用先進(jìn)手段實(shí)現(xiàn)直觀教學(xué)成為了可能。不少學(xué)校已具備多媒體教學(xué)設(shè)備，更為學(xué)生配備平板電腦，本教學(xué)案例所使用的AR軟件、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)等資源，具有兼容性及易得性，教學(xué)中容易獲取并使用，學(xué)生也能輕松操作，具有較強(qiáng)的推廣性。（三）實(shí)踐取向航天教育課程育人成果豐富通過課程實(shí)施培養(yǎng)了一批綜合素養(yǎng)強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)子，對航天形成了更加濃厚的研究興趣，活動能使學(xué)生的手腦創(chuàng)新能力得到充分發(fā)揮和展示。首先，孩子們對活動十分感興趣，完整探究過程中，學(xué)生實(shí)現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)，在思維的碰撞中深入地認(rèn)識事物，更有效地建構(gòu)了科學(xué)概念?；顒渝憻捔撕⒆觽兊膭?chuàng)新精神、動手操作能力和合作意識，學(xué)生綜合實(shí)踐能力得到提升。以開闊的視野豐富學(xué)生的認(rèn)知，以開放的學(xué)習(xí)方式拓展學(xué)生的思維，在航天課程的學(xué)習(xí)