方案背景
《全民科學素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》提出實施青少年科學素質(zhì)提升行動。要求，提升基礎(chǔ)教育階段科學教育水平。引導變革教學方式，倡導啟發(fā)式、探究式、開放式教學，保護學生好奇心，激發(fā)求知欲和想象力。完善初高中包括科學、數(shù)學、物理、化學、生物學、通用技術(shù)、信息技術(shù)等學科在內(nèi)的學業(yè)水平考試和綜合素質(zhì)評價制度，引導有創(chuàng)新潛質(zhì)的學生個性化發(fā)展。加強農(nóng)村中小學科學教育基礎(chǔ)設施建設和配備，加大科學教育活動和資源向農(nóng)村傾斜力度。推進信息技術(shù)與科學教育深度融合，推行場景式、體驗式、沉浸式學習。
《義務教育科學課程標準》（2022年版）明確了科學課程的目標是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，主要包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任4個方面。
今年5月教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強新時代中小學科學教育工作的意見》要求，要改進學校教學與服務。按照課程方案開齊開足開好科學類課程，修訂完善課程標準及教材，同時將教輔書納入監(jiān)管體系。強化實驗教學，并廣泛組織中小學生前往科學教育場所，進行場景式、體驗式科學實踐活動。為薄弱地區(qū)、薄弱學校援建科學教育場所，提供設備、器材、圖書、軟件等，并探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段改進和強化實驗教學，彌補優(yōu)質(zhì)教育教學資源不足的狀況。
需求分析
科學對于小學生是神奇的未知領(lǐng)域，科學教學可引領(lǐng)學生獲得對知識的初步認識，有助于培養(yǎng)學生熱愛科學的態(tài)度，提高學習熱情。然而科學課中的某些知識具有很強的抽象性，如太陽系中行星的運轉(zhuǎn)、地球自傳、公轉(zhuǎn)等知識體系，學生理解起來相對困難，極易形成抵觸甚至排斥學習的現(xiàn)象。如何將科學知識體系傳授給學生，了解科學世界的奇妙？如何利用學生的好奇心激發(fā)其對科學知識的探索欲望？如何將科學授課內(nèi)容之外的技能轉(zhuǎn)化為學生的科學素養(yǎng)形成（探究能力、思維能力、動手能力、情感態(tài)度、價值觀、團隊探討協(xié)作等）教師在改變傳統(tǒng)教學方式上急切需要引進新的教學手段。
AI科學科技創(chuàng)新室通過AR增強現(xiàn)實和VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的利用和介入，讓身在現(xiàn)實課堂中的教學者和學習者可以隨心所欲地擁有和走進這個虛擬實驗世界，身臨其境般的操作虛擬物品，將“科學原理”轉(zhuǎn)化為趣味化、游戲化、生活化的知識體系，幫助學生學習相關(guān)的科學知識，達到優(yōu)化教育資源、提高教學質(zhì)量的目的，是一種有效且不必要過多投入的教學手段。
功能介紹
1)
系統(tǒng)組成
AI科學科技創(chuàng)新室依托增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、VR頭盔、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡等技術(shù)，以根據(jù)小學科學1-6年級教材內(nèi)容而開發(fā)的優(yōu)質(zhì)教學資源（或模型）為基礎(chǔ)，搭建AI現(xiàn)場課教學平臺，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，學生在高度仿真的虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學目的。整套平臺系統(tǒng)給使用者營造出一種全新的感官效果，實現(xiàn)虛實結(jié)合、實時交互的教學作用。
2)
教學資源
AI科學科技創(chuàng)新室配套的課程資源涵蓋小學階段地球與宇宙科學、物質(zhì)科學、技術(shù)與工程、生命科學等領(lǐng)域涉及的教學課程，完全匹配1-6年級小學科學教材。
AR教學資源
VR教學資源
AI科學科技創(chuàng)新課程融合最前沿的AR增強現(xiàn)實和VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于課堂教學，能很好的適應和配合教師高效率的創(chuàng)設情景、寓教于樂。針對于課程中需要教師課前準備的模擬實驗，利用現(xiàn)有條件無法真實還原的，或者耗時過長而增加負擔影響課堂效率的，比如宇宙、星空、月相、晝夜交替、天氣變化等等，AR增強現(xiàn)實課程資源貼合教材教學任務，能很方便的輔助教師進行概念解釋，展示模擬實驗及情景導入。以學生為主，教師為知識引導者，增加學生實踐動作操作、探究與討論等。釋放教師教學壓力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、學習興趣。
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