一、需求分析

（一）教育部相关政策趋势

 

2019年3月，教育部办公厅关于印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》通知，在“重要任务”部分强调，我国需要深入开展信息素养全面提升行动，培养提升教师和学生的信息素养，推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。推动在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。

2019年1月，“陕西省教育厅关于加强中小学教育技术装备工作的意见”主要任务中明确提出了“加强学科专用教室建设，推进服务STEAM教育及创客教育的创新实验室、服务学科教学的探究实验室、服务公共安全教育的体验教室建设，加快完善学校信息化环境，积极探索激发学生创造性深度学习AR/VR教学环境建设和基于数字化校园的智慧校园建设”。

截至2019年6月，浙江省、广东省、重庆、湖北、北京、深圳、山东、西藏自治区等多省教育部门将VR、人工智能基础编程教育（飞蝶公司自主研发了VR/3D图形化编程软件系统+STEAM编程课程）入了教育装备采购范围，并出台了相应的引导政策文件。

（二）教学过程的痛点需求

当前，我国的传统的K12教育形态，学生在课堂上面对大量抽象的、难懂的、微观的、宏观的知识点，有一部分学生无法快速消化，比较依赖死记硬背、重复记忆的方式，从而导致学习兴趣低、学习效果差。

近几年，教育信息化中也出现了二维视频，3D动画教学模式，可以帮助学生理解抽象的、难懂的知识点，虽然在一定程度上提升了学生的兴趣，但是也存在师生教学互动性差，学生无法做到“真听真看真感受”的体验式学习。

因此市场上出现了一些VR教学的形式，可带领学生沉浸在虚拟世界的知识海洋中进行体验式、互动式学习，通过学生的自我感受和体验学习增强了学生对知识点的理解能力，也提高了学习兴趣。但是这种VR课程内容都采用国外专业的VR软件开发工具开发，VR课件内容开发成本高、难度大，普及困难，严重制约着VR教育行业的发展。

随着人工智能时代的到来，编程课程成为了一些省市学校和培训机构的必学科目。但是，目前市场上的学校和培训机构主要使用的还是国外的Scratch平面编程软件，既无法展现在编程教育中三维场景化物体对象，也不能培养学生基于三维空间想象力、逻辑思维能力。

二、方案简介

为了解决以上问题，我们技术和教研团队结合当前教育行业需求痛点、经过三年多的产品研发迭代和课堂试用，研发出了针对K12教育的 “VR 体验式教学系统”产品，该系统主要由VR智慧教学管理系统，VR编程学堂软件系统，VR 3D优质课程内容三大部分组成。让老师更丰富的教学方式去提升教学效果，为学生搭建一个探究式深度学习VR教学环境。

（一）VR智慧教学管理系统

老师可以实现“一对多”的互动式教学管理，海量的VR教学资源，能更真实地还原各学科知识场景，让书本的知识真正“活”起来，这样既依托于书本，又升华了书本知识，真正做到真听、真看、真感受，让学生变得简单、快乐、高效。

（二）VR编程学堂软件系统

VR 编程学堂软件系统，解决了现有市场上VR课件制作成本高、难度高等问题。老师可通过简单拖拽、拼装即可制作VR校本课程内容；对学生而言，可在三维场景化下进行自主编程，既培养学生的编程技能，又培养了他们的逻辑思维能力，也打破了国外2D Scratch平面编程类软件的市场垄断。

（三）VR 3D优质课程内容

我们配套课程包括素质教育和升学教育课程内容，其中素质教育课程包括了中小学编程教育、STEAM教育、安全教育、科普教育、德育教育等课程内容；升学教育课程里包括了K12小初高的科学、语文、物理、化学、生物、地理、数学等课程，两大类课程共计950多节，领先于市场上其他的友商公司的VR课程数量。

（四）VR创新教育空间方案

通过VR智慧教学管理系统，VR编程学堂软件系统，VR 3D优质课程内容三大部分组成软件产品和VR眼镜设备、VR充电消毒柜、网络及电脑设备等，我们构建VR创新教育教室学习空间以下四套方案：

1、VR智慧教室

    教学目标：将VR技术与教育融合，可将K12教育中抽象概念具体化；将宏观的、微观的、难点的知识点变得可视化，通过场景化交互体验式的教学方式辅助各学科进行体验式教学，让学习变得简单、高效。

    课程设置：VR K12学科课程分为小学、中学、高中各学级学段，主要标准课程 包括但不限于科学、数学、科学、物理、化学、生物、地理、国学、安全教育等标准课程，目前课程资源950余节。

图：VR智慧教室

2、VR 3D人工智能编程教室

  教学目标：通过VR  3D编程实训仿真平台，为学习加分、为升学助力、掌握编程技能、提升逻辑思维能力、迎接人工智能挑战；

课程设置：主题趣味游戏编程、航天STEAM主题编程、人工智能无人驾驶STEAM等课程；

图：VR 3D人工智能编程教室

3、VR航天STEAM教室

教学目标：基于航天特色STEAM创新教育项目式教学模式，将K12教育中学到的基础数学、物理、地理、信息学等知识与航天学科知识进行深度融合，应用到航天项目创新实践中去，培养学生航天项目的实践创新能力，实现航天科技领域的基础创新人才培养。

航天STEAM课程表

 图：VR 航天STEAM教室

4、VR创客教室

创客空间根据学校需求，通过思考、设计、实现、反思、出品的五大步骤实现创新创客教学；同时，在物理分布上将空间划分为教学设计区、创造加工模块、VR科普及创新力探索区、材料仓储区以及选配置的自由分享区、人工智能实践区、成果展示区6大板块。提供四大资源支持，包括教材手册资源、配套设备与工具、导师资源、大赛辅导资源。实现“科普创新、多元实践、决胜创赛”教学目标。

图：VR+创客空间教室

三、创新特色

（一）VR学科课程内容丰富

公司自主研发了950余节 VR K12 优质学科课程内容，课程内容数量远远领先于市场上其他公司的课程数量。（二）老师可轻松制作VR课件

VR编程学堂软件系统，老师或制作者通过简单拖拽、拼装即可批量制作VR K12各学科课程内容制作，解决了老师制作VR课程内容难度大、成本高的问题。（三）人工智能三维编程软件

自主研发的VR图形化编程软件，学生可在三维场景下简易编程，既锻炼了他们的编程技能、又培养了三维空间逻辑思维能力，同时打破了国外2D Scratch编程软件产品的市场垄断。

（四）教学成果分享与评价

建立了基于大数据技术的VR教学成果分享与评价体系。

四、应用对象

VR体验式创新教育简称“VR智慧教育”，主要应用于智慧教育中的 VR K12学科教育、中小学人工智能教育、 创客教育、STEAM教育、VR安全教育、科普教育、省市科创竞赛技能培训等智慧教育领域。 

（一）VR教育对于学生优势

1、提高学习兴趣

VR引入学校，最终的体验者是学生。让学生戴着VR眼镜完全沉浸到虚拟世界中，暂时"告别“了枯燥的课堂，无疑是能调动学生学习兴趣的最好方式了。

2、增进对知识点的理解

在正常教学过程中，一些知识点中的场景确实是教师无法用语言来描述的，或者说这些场景如果能用VR技术直观地展示出来，效果肯定会比语言描述好。例如让学生直接”进入“人体内部看人体的各个器官显然比老师描述人体器官直观生动了许多，对于人体器官的理解也会更充分，学习起来既有趣，又有效。

3、增强对学习的主动性

当有许多优质的VR教育资源后，学生们肯定会在老师们还未讲到该知识点的时候就想去看这方面的资源了，可能会在课后继续看一下，还会查阅相关的教材知识和课外阅读资料来理解视频中的一些元素，这样一来，肯定会调动学生对学习的主动性。

 

（二）VR教育对教师优势

1、辅助课堂教学

通过VR教育模式，可以帮助老师对非常宏观的、非常微观、非常危险的理化实验等的知识点进行可视化的讲解。例如学生可以看到细胞的分裂、看到DNA的复制、模拟和“欣赏"一些危险物质的爆炸等学习场景。

2、推动教育研究水平提升

对教师而言，要想评职称荣誉就要发一些论文，做一些创新研究。而VR教育这个新生事物进入学校后，老师们可以把它当做一个机会，一方面可以为VR教育实践先行探路，一方面可以将实践心得整理成文字，发表在教育刊物上一些论文，这样对自己和对同行来说，都是受益匪浅的。

（三）VR对于教育局优势

通过互联网+VR，可以推进区域教育信息化水平；提高区域教研水平；促进各省市区县VR教育资源共享。

五、成功案例

（一）西安XXX中学VR创新教室

（二）广州市XXX中学VR创新教室

（三）西安XXX中学VR创客教室

（四）其它VR教室学习空间

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