基于项目式学习的小学信息科技元宇宙教学初探

【摘要】教育元宇宙的出现，为实施信息科技课程打开了新的大门，为提升学生学科核心素养创造了新的机遇。本文以“我的学校我来建”为例，阐述在真实的问题情境中，如何开展小学信息科技元宇宙课程。【关键词】信息科技；元宇宙；项目式学习；核心素养著名经济学教授朱嘉明表示，元宇宙应用最大的潜在领域其实是教育。台湾科技大学数字学习与教育研究所黄国祯教授认为元宇宙必将深刻影响未来的中小学教育。元宇宙教学是一种以虚拟现实技术为基础的教学模式，可以让学生具身性、沉浸式体验学习内容。其中以“我的世界”为代表的开放性沙盒游戏非常适合小学信息科技元宇宙教学。此类游戏能够模拟出各种自然和人工环境，例如林地、沙漠、城市等，為学生提供了一个非常丰富、有趣的学习环境。同时此游戏具备互动性强的特点，学生可以在虚拟环境中开展实践活动，自由地探索、建造、创造，增加学习的乐趣。小学信息科技元宇宙课程的教学优势小学信息科技元宇宙课程是以虚拟世界为主、现实世界为辅的课堂。课程教学采用双师型课堂模式，在线教师或NPC导师主要负责教学内容的讲解和解答学生问题，课堂教师协助主讲教师管理课堂秩序及数据、照片的收集与上传。虚拟教师在元宇宙中和学生面对面，及时捕捉到学生的行为反馈，学生也能够“站在教师旁边”观摩教师的操作演示，提高学习效率，这也间接促进学生信息意识、计算思维等素养的形成[1]。在元宇宙课程中学生能实现沉浸式学习。作为虚拟场景中的一个角色，学习直面真实的问题情境，进而锻炼处理信息的能力。同时，虚拟世界里可以看到所有同学的化身，小组成员间共同完成某项工作任务，可以培养学生协同创新的能力，为信息科技课程带来了全新的合作与分享模式。可以说，元宇宙教育是虚拟与现实的全面交织，它不仅停留于空间的仿真，还把教学内容、角色关系等现实要素融入其中[2]。它将项目学习的内容、项目任务、小组合作关系等完整地迁移到元宇宙当中去，跨越现实物理空间的阻碍，通过虚拟世界丰富多样的学习环境延伸学生的感官体验，在交互操作中加强学生对知识的理解和问题解决能力。小学信息科技元宇宙课程的实施“我的学校我来建”元宇宙教学案例，是在新冠肺炎疫情时期、家长不能入校参观的背景下，以如何向亲朋好友展示“我的学校”中富有特色的建筑、设施和景观为目标开展的项目式学习。本案例的实践对象为21名小学四年级学生，实践周期为1学年，共30课时，实践形式为每周一节的社团课。由于元宇宙具备较低的试错成本，学生可以通过不断试错来解决遇到的问题，在项目推动下进行主动学习。元宇宙让学生有更多机会在新世界中体验、探索、学习以及与他人互动[3]。1.基于学情，确定项目主题从宣传我的校园入手，教师利用问卷星发起在线问卷，设计了问题“你认为让家长了解校园最有效的方法是什么”。统计数据显示，85%以上的学生选择了“VR全景校园”，而选择“图文并茂的宣传册”“学校视频宣传片”选项的学生较少。“VR全景校园”的方法，能够虚拟建构学生熟悉的校园，而且可以带领亲朋好友云游校园并实时介绍，这既是学生感兴趣的主题，又是一次宝贵的学习契机。于是，基于真实的问题情境，师生共同确定了项目研究主题——我的校园我来建，开启校园元宇宙搭建之旅。2.需求分析，项目规划在确定项目主题之后，学生需要了解建造房屋的步骤，以设计、建造、装修为主线，进行项目规划，明确项目任务。其中设计环节的前期准备为拍照测量，用以绘制校园布局图。在这一环节，教师指导学生分组分工，将图纸进行区域划分，将全体学生划分为对应数量的小组，填写“小组分工表”，明确每位学生负责的楼层及位置。小组分工后，教师引导学生做好前期准备工作，如填写“拍照计划表”，挑选光线好的时间实地拍摄照片；根据学校的实际情况，确定建筑的规模、结构、布局等，并绘制校园平面草图。3.小组分享，方案交流本环节，教师组织学生分享前期收集到的数据及照片，交流观点，并让每个小组选出代表进行汇报，主要从拍照经验和计算比例两个方面进行阐述。通过拍照经验分享，学生最终总结出了建筑物拍照技巧，确定了换算标准和绘图方法，根据照片或卫星云图描绘出校园主体建筑布局，并标记主要建筑的长宽格数，为后期的实施搭建做好充足的准备。4.小组合作，学习探究学生采取“自主学习+合作探究”的方法，填写导学单，了解沙盘游戏软件“我的世界”的基本操作方法。掌握软件的基本操作后，学生独立完成校园搭建任务。学生学习现代建筑知识，探究“建筑物的搭建顺序”，完成“校园搭建计划表”。5.沉浸元宇宙，完成项目实施施工前，学生要对建筑各部分的换算尺寸再次计算核对，做到心中有数。建造工作要从大到小，先地基、再框架、最后是顶墙和门窗，每个步骤中间要例行检查，防止不必要的错误返工。教师适时回答关于平台操作、材料使用、细节还原技巧等问题，对学生提供指导和帮助。学生分组建设校园环境时，需要注意材料的选择，如跑道可以用红色染色泥土和石英块交替铺设，注意弯道的圆弧线；足球场可以用两种绿色的羊毛铺设，球门网用蜘蛛网制作。学生用不同材料表现校园细节，对于无法精确还原的细节，则抓主要特征做适当取舍和发挥。6.成果分享教师组织学生汇报成果，各小组在彼此分享的过程中发现问题，及时进行修正，完善建筑的功能和效果。学生把基于校园元宇宙生成的VR沉浸式视频分享给家人并介绍自己的学校。教师、学生、家长以及其他人员可以在元宇宙中自创个性化学习空间，开启独特的、个性化的以及泛在的沉浸体验学习[4]。学生将虚拟环境中的校园3D打印出来，后期加工、上色，形成校园沙盘模型。学生制作活动成果展板，记录活动过程与收获。7.活动评价师生按照自我评价、小组评价和教师评价对各小组项目制作过程进行综合型评价。学生从优秀、良好和合格角度，对所搭建的校园建筑是否符合实际比例、是否能够挑选合适的材料合理美化校园、是否完成全部的