基于VR技術(shù)的高中地理教學(xué)應(yīng)用研究

陳影 屈新美

摘要：隨著科技的快速發(fā)展，VR技術(shù)日趨完善，與學(xué)科教學(xué)的結(jié)合也日趨緊密。本文通過地理課堂教學(xué)實(shí)例，探索VR技術(shù)與高中地理教學(xué)融合的必要性。利用VR技術(shù)提供的虛擬現(xiàn)實(shí)給課堂教學(xué)提供素材，讓教學(xué)情境貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中，可以不斷激發(fā)、推動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知、情感和實(shí)踐等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);虛擬現(xiàn)實(shí);教學(xué)融合

引言

VR技術(shù)是20世紀(jì)80年代初由美國(guó)VPL公司創(chuàng)始人杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）提出的一種借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的人機(jī)互動(dòng)技術(shù)。其中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)建一種供人們體驗(yàn)的虛擬世界（自然與社會(huì)環(huán)境），生成一種模擬環(huán)境，在這一環(huán)境中使用者可以進(jìn)行可視化的三維視景和動(dòng)態(tài)交互式實(shí)體操作。目前VR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教學(xué)，有條件的學(xué)校建設(shè)了VR教室，并將VR技術(shù)與教學(xué)融合。目前面向中學(xué)生的VR教學(xué)研究主要在學(xué)校建設(shè)的VR虛擬教室和VR網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺(tái)，還有可用于教學(xué)的VR手機(jī)軟件等。隨著智慧課堂的逐漸普及，手機(jī)和平板進(jìn)入課堂，VR手機(jī)軟件的技術(shù)系統(tǒng)有兩種模式：一種是先利用無人機(jī)拍攝360°全景影像，然后將其與音響、文字等集成并置入手機(jī)軟件;另一種是利用自帶VR拍攝功能的手機(jī)直接拍攝影像，還原現(xiàn)實(shí)空間場(chǎng)景，帶來沉浸式娛樂和體驗(yàn)。

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，根據(jù)學(xué)生地理學(xué)科核心素養(yǎng)形成過程的特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)地理教學(xué)過程，在自然、社會(huì)等真實(shí)情境中開展豐富多樣的地理實(shí)踐活動(dòng);充分利用地理信息技術(shù)，營(yíng)造直觀、實(shí)時(shí)、生動(dòng)的地理教學(xué)環(huán)境。高中地理涉及野外考察、地理實(shí)驗(yàn)、社會(huì)實(shí)踐等，需要在自然、社會(huì)等真實(shí)情境中進(jìn)行地理實(shí)踐活動(dòng)，但受條件限制，很多時(shí)候又無法帶學(xué)生外出去感受真實(shí)的情境，而利用VR技術(shù)，就可以在不同程度上解決這種困境。因此，筆者嘗試探索VR技術(shù)與自然地理、人文地理、區(qū)域地理、旅游地理和環(huán)境保護(hù)教學(xué)融合，特別是利用一些軟件實(shí)現(xiàn)虛擬展示及實(shí)時(shí)的3D構(gòu)建，從動(dòng)態(tài)的視角分析地理原理和地理過程，讓學(xué)生在真實(shí)情境中感受真實(shí)的地理，培養(yǎng)他們的地理核心素養(yǎng)。

一、VR技術(shù)與高中地理教學(xué)融合的必要性

1.利用VR技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生的地理實(shí)踐力

VR技術(shù)不僅可以全方位、多角度地將枯燥抽象的知識(shí)變成學(xué)生親身參與的影像記憶，從而使記憶更為深刻，還能為學(xué)生提供動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，使他們?cè)谔摂M中感受現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而增強(qiáng)地理實(shí)踐力。雖然這樣的地理實(shí)踐力不能完全替代戶外調(diào)查和野外考察，但鑒于現(xiàn)階段的實(shí)際，能在虛擬現(xiàn)實(shí)的情境中學(xué)習(xí)地理，也將成為未來中學(xué)地理教學(xué)的輔助教學(xué)新手段。

2.利用VR技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

對(duì)文科學(xué)生來說，大多存在邏輯思維能力和空間想象能力較弱的情況，導(dǎo)致地理原理形成過程的學(xué)習(xí)和理解存在困難，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，地理學(xué)科也就成為文科生除數(shù)學(xué)外的另一門困難學(xué)科。而VR技術(shù)具有沉浸性、直觀性、交互性等特點(diǎn)，可以將學(xué)生置于虛擬的環(huán)境中，同時(shí)學(xué)生的感官系統(tǒng)能夠根據(jù)虛擬環(huán)境中的聲音、圖像實(shí)時(shí)變化直觀地獲得視、聽、觸等多種感知。高中學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)重，加上高中地理難度大、枯燥無味，學(xué)習(xí)地理的動(dòng)機(jī)和內(nèi)驅(qū)力不足。為緩解這一問題，很多教師想方設(shè)法設(shè)置一定的問題情境來吸引學(xué)生，但所設(shè)情境或口述或圖片或視頻，大多脫離學(xué)生生活體驗(yàn)，學(xué)生還是難以沉浸到情境中去。既然學(xué)生走不出課堂，那我們也可以把大自然搬到課堂里來，VR技術(shù)就可以不同程度地解決這些問題。教師可以把VR技術(shù)提供的虛擬真實(shí)情境帶入課堂，還學(xué)生以真實(shí)情境的體驗(yàn)，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)地理既輕松愉悅又有身臨其境之感，學(xué)習(xí)地理的興趣也會(huì)隨之提高。

3.利用VR技術(shù)，突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

高中地理教學(xué)最大的難題就是脫離實(shí)情實(shí)景，而VR技術(shù)提供的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景能有效解決這一問題，是彌補(bǔ)地理課堂教學(xué)中無法實(shí)地戶外實(shí)地考察研究的重要手段。例如，利用VR技術(shù)將大陸漂移、天體運(yùn)動(dòng)等長(zhǎng)時(shí)間的演化或運(yùn)動(dòng)過程縮短到幾秒鐘或幾分鐘并呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生就能直觀形象地觀察到現(xiàn)在大陸板塊格局的演化過程，感受滄海桑田的變化，窺探日月星辰的運(yùn)行奧秘。除自然地理外，VR技術(shù)還能為人文地理、區(qū)域地理、旅游地理等提供豐富的教學(xué)資源，讓學(xué)生親自感受交互式虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在情景體驗(yàn)中建構(gòu)地理知識(shí)，讓地理學(xué)習(xí)既鮮活有趣又在虛擬現(xiàn)實(shí)情境中掌握真理，從而突破地理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高地理教學(xué)效率。

二、VR在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用舉例

地理課程中的很多內(nèi)容都需要依托具體的情境呈現(xiàn)，如自然地理學(xué)習(xí)中的水文、地貌、地質(zhì)等內(nèi)容，人文地理學(xué)習(xí)中的體驗(yàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、感受交通運(yùn)輸線的興衰對(duì)聚落空間形態(tài)的影響等內(nèi)容，以及區(qū)域地理學(xué)習(xí)中的模擬流域綜合開發(fā)對(duì)灌溉、航運(yùn)、發(fā)電、旅游的影響等內(nèi)容，都可以通過VR技術(shù)提供虛擬現(xiàn)實(shí)情境，讓學(xué)生足不出戶就能感受自然、感受生產(chǎn)生活，從而激發(fā)學(xué)習(xí)地理、研究地理的熱情。

1.在自然地理教學(xué)中的應(yīng)用舉例

對(duì)人教版必修一“自然地理”中的很多地理原理，如地球的宇宙環(huán)境、太陽(yáng)系、晝夜長(zhǎng)短的變化、常見的天氣、水循環(huán)、洋流、常見的地貌類型及形成的動(dòng)態(tài)變化、自然植被等，都可以利用VR技術(shù)提供的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景完成講解?，F(xiàn)以土壤為例說明VR與教學(xué)的融合：

（1）結(jié)合課標(biāo)，帶領(lǐng)學(xué)生了解不同氣候條件下對(duì)應(yīng)的土壤類型、特點(diǎn)及其分布。

（2）VR場(chǎng)景展示世界各地主要的土壤景觀，讓學(xué)生領(lǐng)略真實(shí)的土壤特點(diǎn)，觀看土壤的發(fā)育過程。

（3）體驗(yàn)結(jié)束后，交流總結(jié)評(píng)價(jià)。

2.在人文地理教學(xué)中的應(yīng)用舉例

在人文地理教學(xué)中，可以利用無人機(jī)+VR進(jìn)行人文地理考察，探索“不用腳”的地理實(shí)踐，利用無人機(jī)360°拍攝，在空中遨游體驗(yàn)真實(shí)的地理場(chǎng)景;VR能提供海量的資源，幫助我們?cè)谑覂?nèi)去觀察不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的差異，真切地感受工業(yè)景觀及交通運(yùn)輸?shù)姆绞?講述城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)時(shí)，可以用VR技術(shù)虛擬城市的街道、建筑物等，讓學(xué)生進(jìn)行城市功能區(qū)的布局，多方案對(duì)比分析、選擇出一種合理的城市規(guī)劃，還可選取本地城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，結(jié)合無人機(jī)拍攝的真實(shí)場(chǎng)景，讓學(xué)生在室內(nèi)遨游在城市的上空，感受最真實(shí)的場(chǎng)景。

3.在區(qū)域地理教學(xué)中的應(yīng)用舉例

在區(qū)域地理教學(xué)中，某地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化、流域的開發(fā)、生態(tài)環(huán)境演變、一帶一路的實(shí)際考察等，都可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。比如西北地區(qū)的荒漠化，可以先利用VR實(shí)際觀賞西北的位置、地形、景觀等特點(diǎn)，結(jié)合親身體驗(yàn)和知識(shí)儲(chǔ)備，總結(jié)出西北的地理環(huán)境及其生態(tài)環(huán)境的脆弱性，并指出國(guó)家為改善西北的生態(tài)環(huán)境所采取的相關(guān)措施。

4.在旅游地理和環(huán)境保護(hù)教學(xué)中的應(yīng)用舉例

“旅游地理”和“環(huán)境保護(hù)”與我們的生活息息相關(guān)，真實(shí)的場(chǎng)景可以更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，如可以讓學(xué)生進(jìn)行旅游線路的規(guī)劃與選擇及旅游活動(dòng)的設(shè)計(jì)，調(diào)查身邊的大氣、水體、固體廢棄物污染等知識(shí)。

總之，合理利用VR技術(shù)，讓虛擬現(xiàn)實(shí)走進(jìn)教學(xué)，可以豐富地理情景資源，創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，提高課堂參與度，培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張述林.基于VR技術(shù)的地理教學(xué)[J].地理教學(xué)，2018（7）：4346.

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