虚拟现实技术赋能青少年科技教育——从金钥匙竞赛看未来学习新范式

近年来，随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术的快速发展，教育领域正经历一场深刻的数字化转型。第36届江苏省中小学生金钥匙科技竞赛中，”元宇宙科学狂想夜”等创新环节的引入，不仅展现了科技与教育的深度融合，更预示了未来学习方式的变革方向。这场覆盖160万学生的科技盛宴，恰似一个观察虚拟技术如何重塑教育生态的绝佳窗口。

虚拟技术重构学习场景

本届竞赛突破传统模式，通过3D影像和智能体互动打造沉浸式体验。例如”《山海经》植物科学之夜”活动中，学生借助VR设备与神话中的奇花异草互动，将《山海经》的文本描述转化为可视化的三维模型。这种设计呼应了认知科学中的”具身学习”理论——当知识以多感官形式呈现时，学习效率可提升40%以上（据斯坦福大学2024年研究）。吴江区代表队能在”元宇宙科学狂想夜”中脱颖而出，某种程度上得益于其辖区学校早在2023年就将VR实验室纳入校本课程的前瞻性布局。

跨学科融合激发创新思维

竞赛题目设计充分体现虚拟技术的整合优势。神舟十八号的斑马鱼实验被转化为动态模拟任务，学生需在虚拟太空舱中设计鱼类生存系统；量子材料课题则通过AR可视化展示电子运动轨迹。这种”STEM+”模式（科学+技术+工程+数学+人文）打破了学科壁垒，南京市级选拔赛中，有队伍甚至结合《天工开物》的古代工艺，用VR重建了传统水车与现代涡轮机的能量转换对比实验。中国科学院院士戎嘉余特别指出，这类实践能培养学生”像科学家一样思考”的系统性思维，这比单纯记忆公式更有价值。

技术伦理与教育公平的双重考量

在推进技术应用的同时，竞赛组织方也注重规避潜在风险。智能答题系统采用区块链技术确保公平性，所有虚拟实验操作均被记录追溯。值得关注的是，主办方特意保留了硬币叠放等实体实验环节，强调”虚拟与现实平衡”的教育理念。数据显示，参与过VR训练的学生在实体实验室的操作规范度反而提高27%，这印证了”数字孪生”教学法的正向迁移效应。此外，江苏省科协通过”流动VR科普车”将设备送达乡村学校，使偏远地区参赛队伍占比从2020年的12%提升至本届的19%。
从金钥匙竞赛的实践可以看出，虚拟现实技术正在从三个维度重塑科技教育：空间维度上，它打破了教室与实验室的物理边界；认知维度上，它实现了抽象概念的具体化呈现；社会维度上，它为教育公平提供了新的解决方案。当吴江区学生戴着VR头盔与远古生物”对话”时，他们获得的不仅是知识，更是一种面向未来的核心素养——在数字宇宙中探索、创造和协作的能力。这种能力的培养，或许正是当下教育变革最值得期待的方向。