虚拟现实技术在中职数学三角函数教学中的创新实践

虚拟现实技术在中职数学三角函数教学中的创新实践

                       东莞市经济贸易学校 梁杰荣 523000

摘要：随着科技的飞速发展，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术正逐步渗透到教育领域，为传统的教学方式带来了前所未有的变革。在中职数学三角函数教学中，虚拟现实技术以其独特的沉浸性、交互性和直观性，为学生提供了全新的学习体验，有效提升了教学效果。本文旨在探讨虚拟现实技术在中职数学三角函数教学中的创新实践，以期为中职数学教学提供有益参考。

关键词：中职数学；三角函数；虚拟现实技术

引言

中职教育旨在培养具备一定专业技能和综合素养的应用型人才，数学作为基础学科对学生后续专业课程学习及职业能力发展至关重要，三角函数作为中职数学重要内容，广泛应用于机械制造、建筑工程、电子技术等专业领域，然而三角函数概念抽象，涉及众多公式与图像变换，学生理解和掌握难度较大。虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR）技术作为新兴信息技术，能创建高度逼真的虚拟环境，让学生身临其境地参与学习过程，为突破三角函数教学困境提供了新途径。

一、虚拟现实技术的特点

1.沉浸性：虚拟现实技术凭借其强大的模拟能力，可构建出一个高度逼真的虚拟环境，让用户仿佛穿越时空，真切置身于现实场景之中。在中职数学三角函数教学里这种沉浸感能迅速抓住学生的注意力，使他们全身心投入到三角函数的学习任务中。当学生仿佛漫步于三角函数构建的奇妙数学世界，外界的干扰被有效隔绝，思维完全聚焦于知识本身，这种高度的专注能极大地提升学习效果，让学生更深入地理解三角函数的内涵与规律。

2.交互性：虚拟现实技术为用户开辟了丰富的交互渠道，手势、语音等都能成为与虚拟环境互动的桥梁。在中职数学三角函数教学中学生能通过这些交互方式，主动探索三角函数的奥秘，他们可以像科学家一样用手势操控虚拟的三角函数图像，用语音询问函数性质，这种主动参与打破了传统教学的被动模式。学生在与虚拟环境的互动中，自主学习能力和探究精神得到培养，学习不再枯燥，而是充满乐趣与挑战。

3.直观性：虚拟现实技术拥有将抽象概念和原理具象化的神奇能力，以直观的方式呈现给用户，对于中职数学中抽象性较强的三角函数概念，这一特性尤为重要。借助虚拟现实技术，复杂的三角函数公式和图像不再是晦涩难懂的符号，而是变得生动形象、一目了然。学生可以通过视觉、听觉等多种感官，直观地感受三角函数的变化规律和内在联系，从而更轻松地理解和学习，为后续的深入研究和应用奠定坚实基础。

二、虚拟现实技术在中职数学三角函数教学中的创新实践

（一）构建虚拟三角函数课堂

传统的三角函数课堂往往以教师讲授为主，学生被动接受知识。而虚拟现实技术则可以构建一个全新的虚拟三角函数课堂，让学生成为学习的主体。

1.创建虚拟教学环境：利用虚拟现实技术可以创建一个三维的虚拟数学教学环境，在这个环境中学生可以自由地移动、观察和交互，例如可以创建一个虚拟的数学实验室，里面摆放着各种数学工具和模型，供学生使用和学习。

2.实现三维函数图像展示：三角函数图像是理解三角函数性质和变化规律的关键，然而传统的二维图像往往难以全面展示函数的特性和变化，利用虚拟现实技术可以将三角函数图像以三维的形式呈现出来，学生可以通过VR头盔进入虚拟环境，从不同角度观察函数图像的变化，更加直观地理解函数的性质。

3.开展互动式教学活动：在虚拟三角函数课堂中教师可以设计各种互动式教学活动，如小组讨论、角色扮演、实验操作等，学生可以在虚拟环境中进行分组讨论，共同解决数学问题；或者扮演不同的角色如数学家、工程师等，通过模拟实际情境来应用三角函数知识。

（二）利用虚拟现实技术进行三角函数概念教学

三角函数概念抽象且难以理解，是中职数学教学中的难点之一，虚拟现实技术可以通过直观展示和交互操作，帮助学生更好地理解和掌握三角函数概念。

1.直观展示三角函数定义：利用虚拟现实技术可以创建一个虚拟的三角函数定义场景，例如在展示正弦函数时可以创建一个单位圆并在圆上标注出各个角度和对应的正弦值，学生可以通过VR头盔进入这个场景，直观地观察正弦函数与单位圆之间的关系从而理解正弦函数的定义。

2.动态演示三角函数性质：三角函数的性质如周期性、奇偶性等是教学中的重点，利用虚拟现实技术，可以动态演示这些性质，例如在展示正弦函数的周期性时，可以创建一个虚拟的正弦波，并通过调整参数来改变波的周期，学生可以通过观察波的变化，直观地理解正弦函数的周期性。

3.交互操作加深理解：虚拟现实技术还提供了丰富的交互操作方式，学生可以通过手势、语音等方式与虚拟环境中的物体进行交互，例如在展示余弦函数时学生可以通过手势来调整余弦波的振幅和相位，观察波的变化情况从而加深对余弦函数性质的理解。

（三）通过虚拟现实技术实现三角函数与实际应用的结合

三角函数在实际生活中有着广泛的应用，如物理、工程、计算机图形学等领域，然而传统的三角函数教学往往与实际应用脱节，虚拟现实技术可以将三角函数与实际应用相结合，让学生在虚拟环境中体验三角函数的应用价值。

1.模拟实际情境：利用虚拟现实技术可以模拟各种实际情境，如物理实验、工程设计等，在这些情境中学生需要运用三角函数知识来解决问题，例如在模拟物理实验时学生可以通过虚拟现实技术观察物体的运动轨迹，并运用三角函数知识来计算物体的速度、加速度等物理量。

2.开展项目式学习：项目式学习是一种以学生为中心的教学方式，强调学生在实际项目中运用所学知识来解决问题，利用虚拟现实技术可以开展三角函数相关的项目式学习，例如学生可以参与一个虚拟的工程设计项目，运用三角函数知识来设计建筑物的结构、计算材料的用量等，通过项目式学习学生可以将所学知识应用于实际问题中，提高他们的实践能力和创新思维。

3.提供反馈与评估：在虚拟现实环境中教师可以实时监测学生的学习情况，并提供及时的反馈和评估。例如在学生进行三角函数计算时，系统可以自动检测学生的计算结果是否正确，并给出相应的提示和建议。这种即时的反馈和评估有助于学生及时纠正错误，提高学习效果。

总之，虚拟现实技术在中职数学三角函数教学中的创新实践表明，这种新型的教学方式能够有效提升学生的学习兴趣、学习成绩和实践能力。通过构建虚拟三角函数课堂、利用虚拟现实技术进行概念教学和实现与实际应用的结合，教师可以打破传统教学的局限，为中职数学三角函数教学注入新的活力，未来随着技术的不断发展和完善，虚拟现实技术将在中职数学教学中发挥更加重要的作用，为培养具有创新精神和实践能力的技能型人才做出更大的贡献。

参考文献：

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[3] 王希.利用有效的信息化手段,助力中职数学课堂走向深度教学[J].科学咨询, 2021(41):2.