基于VR技術的高中地理教學應用研究

陳影 屈新美

摘要：隨著科技的快速發展，VR技術日趨完善，與學科教學的結合也日趨緊密。本文通過地理課堂教學實例，探索VR技術與高中地理教學融合的必要性。利用VR技術提供的虛擬現實給課堂教學提供素材，讓教學情境貫穿于整個教學過程中，可以不斷激發、推動學生的認知、情感和實踐等活動，培養學生的地理核心素養。

關鍵詞：VR技術;虛擬現實;教學融合

引言

VR技術是20世紀80年代初由美國VPL公司創始人杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）提出的一種借助計算機及最新傳感器技術創造的人機互動技術。其中的虛擬現實技術可以創建一種供人們體驗的虛擬世界（自然與社會環境），生成一種模擬環境，在這一環境中使用者可以進行可視化的三維視景和動態交互式實體操作。目前VR技術已廣泛應用于教學，有條件的學校建設了VR教室，并將VR技術與教學融合。目前面向中學生的VR教學研究主要在學校建設的VR虛擬教室和VR網絡虛擬平臺，還有可用于教學的VR手機軟件等。隨著智慧課堂的逐漸普及，手機和平板進入課堂，VR手機軟件的技術系統有兩種模式：一種是先利用無人機拍攝360°全景影像，然后將其與音響、文字等集成并置入手機軟件;另一種是利用自帶VR拍攝功能的手機直接拍攝影像，還原現實空間場景，帶來沉浸式娛樂和體驗。

《普通高中地理課程標準（2017年版）》指出，根據學生地理學科核心素養形成過程的特點，科學設計地理教學過程，在自然、社會等真實情境中開展豐富多樣的地理實踐活動;充分利用地理信息技術，營造直觀、實時、生動的地理教學環境。高中地理涉及野外考察、地理實驗、社會實踐等，需要在自然、社會等真實情境中進行地理實踐活動，但受條件限制，很多時候又無法帶學生外出去感受真實的情境，而利用VR技術，就可以在不同程度上解決這種困境。因此，筆者嘗試探索VR技術與自然地理、人文地理、區域地理、旅游地理和環境保護教學融合，特別是利用一些軟件實現虛擬展示及實時的3D構建，從動態的視角分析地理原理和地理過程，讓學生在真實情境中感受真實的地理，培養他們的地理核心素養。

一、VR技術與高中地理教學融合的必要性

1.利用VR技術，增強學生的地理實踐力

VR技術不僅可以全方位、多角度地將枯燥抽象的知識變成學生親身參與的影像記憶，從而使記憶更為深刻，還能為學生提供動手操作的機會，使他們在虛擬中感受現實，進而增強地理實踐力。雖然這樣的地理實踐力不能完全替代戶外調查和野外考察，但鑒于現階段的實際，能在虛擬現實的情境中學習地理，也將成為未來中學地理教學的輔助教學新手段。

2.利用VR技術，激發學生的學習興趣

對文科學生來說，大多存在邏輯思維能力和空間想象能力較弱的情況，導致地理原理形成過程的學習和理解存在困難，進而導致學生失去學習興趣，地理學科也就成為文科生除數學外的另一門困難學科。而VR技術具有沉浸性、直觀性、交互性等特點，可以將學生置于虛擬的環境中，同時學生的感官系統能夠根據虛擬環境中的聲音、圖像實時變化直觀地獲得視、聽、觸等多種感知。高中學生學習負擔重，加上高中地理難度大、枯燥無味，學習地理的動機和內驅力不足。為緩解這一問題，很多教師想方設法設置一定的問題情境來吸引學生，但所設情境或口述或圖片或視頻，大多脫離學生生活體驗，學生還是難以沉浸到情境中去。既然學生走不出課堂，那我們也可以把大自然搬到課堂里來，VR技術就可以不同程度地解決這些問題。教師可以把VR技術提供的虛擬真實情境帶入課堂，還學生以真實情境的體驗，這樣學生學習地理既輕松愉悅又有身臨其境之感，學習地理的興趣也會隨之提高。

3.利用VR技術，突破教學重點和難點

高中地理教學最大的難題就是脫離實情實景，而VR技術提供的虛擬現實場景能有效解決這一問題，是彌補地理課堂教學中無法實地戶外實地考察研究的重要手段。例如，利用VR技術將大陸漂移、天體運動等長時間的演化或運動過程縮短到幾秒鐘或幾分鐘并呈現給學生，學生就能直觀形象地觀察到現在大陸板塊格局的演化過程，感受滄海桑田的變化，窺探日月星辰的運行奧秘。除自然地理外，VR技術還能為人文地理、區域地理、旅游地理等提供豐富的教學資源，讓學生親自感受交互式虛擬現實學習體驗，在情景體驗中建構地理知識，讓地理學習既鮮活有趣又在虛擬現實情境中掌握真理，從而突破地理教學的重點和難點，提高地理教學效率。

二、VR在高中地理教學中的應用舉例

地理課程中的很多內容都需要依托具體的情境呈現，如自然地理學習中的水文、地貌、地質等內容，人文地理學習中的體驗農業生產活動、感受交通運輸線的興衰對聚落空間形態的影響等內容，以及區域地理學習中的模擬流域綜合開發對灌溉、航運、發電、旅游的影響等內容，都可以通過VR技術提供虛擬現實情境，讓學生足不出戶就能感受自然、感受生產生活，從而激發學習地理、研究地理的熱情。

1.在自然地理教學中的應用舉例

對人教版必修一“自然地理”中的很多地理原理，如地球的宇宙環境、太陽系、晝夜長短的變化、常見的天氣、水循環、洋流、常見的地貌類型及形成的動態變化、自然植被等，都可以利用VR技術提供的虛擬現實場景完成講解。現以土壤為例說明VR與教學的融合：

（1）結合課標，帶領學生了解不同氣候條件下對應的土壤類型、特點及其分布。

（2）VR場景展示世界各地主要的土壤景觀，讓學生領略真實的土壤特點，觀看土壤的發育過程。

（3）體驗結束后，交流總結評價。

2.在人文地理教學中的應用舉例

在人文地理教學中，可以利用無人機+VR進行人文地理考察，探索“不用腳”的地理實踐，利用無人機360°拍攝，在空中遨游體驗真實的地理場景;VR能提供海量的資源，幫助我們在室內去觀察不同農業生產活動的差異，真切地感受工業景觀及交通運輸的方式;講述城市內部空間結構時，可以用VR技術虛擬城市的街道、建筑物等，讓學生進行城市功能區的布局，多方案對比分析、選擇出一種合理的城市規劃，還可選取本地城市內部空間結構，結合無人機拍攝的真實場景，讓學生在室內遨游在城市的上空，感受最真實的場景。

3.在區域地理教學中的應用舉例

在區域地理教學中，某地產業結構的變化、流域的開發、生態環境演變、一帶一路的實際考察等，都可以利用虛擬現實技術。比如西北地區的荒漠化，可以先利用VR實際觀賞西北的位置、地形、景觀等特點，結合親身體驗和知識儲備，總結出西北的地理環境及其生態環境的脆弱性，并指出國家為改善西北的生態環境所采取的相關措施。

4.在旅游地理和環境保護教學中的應用舉例

“旅游地理”和“環境保護”與我們的生活息息相關，真實的場景可以更好地幫助學生學習這部分知識，如可以讓學生進行旅游線路的規劃與選擇及旅游活動的設計，調查身邊的大氣、水體、固體廢棄物污染等知識。

總之，合理利用VR技術，讓虛擬現實走進教學，可以豐富地理情景資源，創新學習方式，提高課堂參與度，培養學生的地理實踐力。

參考文獻：

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

[2]中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018.