當今世界，信息技術發展日新月異，正加速改變人類的學習及生活，推動各領域發生深刻變革。新一輪重大信息技術革新，虛擬現實(VR)技術越來越多地用于教育教學中，同時，增強現實(AR)、混合現實(MR)以及擴展現實(XR)等虛擬現實的升級技術也開始了積極探索。如何更好地利用新型模擬現實資源創新教學設計、教學方法是對教師教學的新挑戰也是新機遇。
教師可利用的擴展現實免費資源有哪些
擴展現實(Extended Reality，簡稱XR)資源是指通過計算機將真實環境與虛擬環境相融合，包括了虛擬現實、增強現實、混合現實等多種形式。XR通過將多通道信息進行融合，創建可交互的三維立體動態場景及行為動作仿真，從而使學生產生沉浸式體驗。因其構建場景豐富、感官刺激多樣、思維層次深度優勢，對增強學生的認知及動作技能具有極大的潛力。
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XR資源中已經有一些可以免費獲取的資源，包括國家實驗共享空間網頁虛擬現實免費資源、帶有增強現實功能的學科教學免費軟件資源、高校或企業團隊混合現實免費試用資源等。其中，國家虛擬仿真教學課程共享平臺，是目前許多高校都在使用并應用于教育教學當中的。目前，平臺提供的資源包含了包括自然科學、農業科學、醫藥科學、工程與技術科學、人文與社會科學等5個門類的3200余門VR實驗課程資源。
帶有增強現實功能的學科教學免費軟件，也是目前教師授課的重要資源。然而，教學中軟件使用多停留在動態演示方面，教師對軟件AR增強效果的應用了解并不多。以Geogebra軟件四棱錐教學為例，學生完成圖形繪制后，教師可引導學生切換成AR模式，觀察四棱錐的主視圖、左視圖、俯視圖，從而自測繪制是否正確。在高等教育領域，MR資源也開始不斷推廣，使用有形替代品節約電子設備成本，又能讓用戶在交互時有類似的觸感，還能有效保障實驗的安全性，大大提升了課程教學的創新性。
在教學中使用擴展現實資源存在哪些挑戰
作為免費XR資源，雖然能解決教師XR資源的第一道挑戰，但教師開展教學時，還是存在資源案例選配、教學交互設計、創新拓展延伸等方面的挑戰。
第一，免費XR資源案例選配方面，教師需要結合其學科教學課例進行選配。以物理XR資源選配為例，在進行物理教學案例選配時，首先要考慮學生對物理實驗認知的熟悉程度。其次，選擇安全性強的、學生容易理解操作的、能夠促進學生實驗探究的案例進行教學。再其次，還需要結合教師教學進度及內容，合理進行教學資源選配。
第二，免費XR資源教學交互設計方面，目前尚未有統一的規范。教師適應了傳統的教學方式，如何將學科知識與XR資源結合進行教學設計，這對一線教師的教學設計帶來新的挑戰。
第三，免費XR資源創新拓展延伸方面，情感交互需要重視。在XR的學習環境中，不僅可以進行學科學習，還可以自己進行創客學習。但在創客過程中，師生之間被頭戴式設備以及其中的XR環境隔離，無法進行面對面地交流。從而減少了師生間的直接交流，導致了部分情感的流失。因此，在進行拓展延伸時還存在教學場所的確定、師生交流的深淺程度等方面的挑戰。
擴展現實資源推動教學創新的路徑有哪些
XR資源助力教學創新設計與實踐是一次全新的技術應用于教育教學當中，是教育教學方式的改革與創新，需要多方協同，就教師層面來說，需要重點從技術使用、教學創新設計、教學實踐及教學反思四個方面入手。
在技術使用方面，目前教師在課堂進行XR教學時，多是僅在課堂過程中融入擴展現實技術，沒有充分發揮擴展現實沉浸式多模態等優勢。因此，需要通過對教師進行信息化培訓，開設專門課程，深化教師對以XR技術為代表的新型教學的內涵、目標、結構的理解。優化擴展現實教學的實施路徑，強化課堂教學結構與流程變革。
在教學創新設計方面，XR可以讓學習者成為創意設計者和創造者，沉浸式技術可以激發學生成為新媒體的創造者和探索者。隨著沉浸式技術的普及，學生可以借助AR增強攝像拍攝360°視頻，創設一個探索沉浸式技術的應用。與此同時，教師可以進行創意性任務單設計，促進學生的創新思維。
在教學實踐方面，當前學校的實驗設備、課時安排，適應傳統教學組織形式，并沒有兼顧XR資源教學以及與之密切相關的教學實踐的推進。推進XR與教學的融合，需要學校相關技術與設備的支持、融合擴展現實技術，提高課堂互動的活躍程度。在進行教學實踐過程中，教學場所不僅僅包括教室教學，同樣包括實驗室教學以及元宇宙教學等路徑。
在教學反思方面，讓XR教學更具常態化和持續性。教師需在教學之外進行擴展現實教學資源學習，熟練掌握相關教學技術，提高課堂教學效果。同時，教師還需提升對XR教學的本質特征、模型框架的認識。
XR教學作為智能時代的新型教學形式，如何廣泛應用于學校教育教學實踐并適用于不同學段、學科的教學，還有待后續進一步地開展深入研究。
(作者沈忠華系杭州師范大學經亨頤教育學院教授，陸吉健系杭州師范大學經亨頤教育學院講師，周美美系杭州師范大學經亨頤教育學院碩士研究生)
