虛擬現實技術在中學地理智慧教學中的應用初探

互聯網技術的快速發展，深刻影響并推動著社會各個領域的發展。近年來，基于“互聯網+”背景的新型教學模式如雨后春筍般涌現，微課、慕課、線上直播授課、雨課堂、校園教學平臺等各種教學平臺的出現不斷沖擊著傳統的教學方法。依托于網絡的教學平臺與移動終端的結合已成為一種趨勢，在此基礎上構建智慧教學模式，師生不僅可以共享網絡公共教學資源，還能夠加強溝通，使教學更具針對性，從而提高教學效率。虛擬現實技術是近年被大家廣泛提及的一項技術，其應用前景廣闊，目前在軍事、旅游、醫學、商業等領域已被廣泛應用，因其具有高度的沉浸感、感知性、交互性和自主性特征，使其與教育的高度融合和廣泛使用指日可待。將虛擬現實技術應用于智慧教學中，極大地豐富了智慧教學的內涵，也是一個重大的方法突破。

一、虛擬現實技術簡介

智慧教學是現代信息技術與教學相結合的產物，要求智慧地運用教學方法和教學策略，組織教學活動，完成由知識向智慧的過渡，使學生成為智慧型人才的教學。智慧教學具有數字化、網絡化、智能化、多媒體化等特點，能較好地切合現代教育教學的特點，有針對性地對教學的各個環節進行設計，從而提高教學效率。

虛擬現實技術是集多媒體技術、計算機圖形學、人工智能、人工接口技術、傳感器技術、高度并行的計算技術和動物的行為學研究等技術于一體的高新技術。通過該技術創設可人機互動且高度仿真的虛擬世界，讓體驗者多感官、全方面地體驗虛擬世界，并通過強化虛擬環境對人類肢體動作的感知，實現自然、流暢的人機互動。因其所具有的特性，可以讓一些受困于時間、空間、費用、精力等條件的人在虛擬環境中得到與現實世界中無異的體驗和感受，目前已在眾多行業中引起重視，并得到廣泛應用。

二、虛擬現實技術對地理教學的影響

虛擬現實技術在教學中的應用可以打破時間和空間的界限，通過該技術不僅可以創設在日常生活中不易遇到的情境，還可以讓學生在課堂教學時間允許的范圍內觀察到需要較長時間演變發展的過程。虛擬現實技術不僅豐富了教學手段，而且具有其他方法無法比擬的優勢，可以讓體驗者在與逼真的虛擬環境的互動中學習眾多知識、提升空間能力、培養良好習慣、提高學習興趣，極大地降低了教學成本。傳統的地理教學一般會運用很多教具和設備，其中不乏較昂貴、占用空間較大、移動不方便的設備，而虛擬現實技術就沒有這些弊端，可以在一臺機器上完成不同的實驗和操作。

智慧教學可以與多種教學模式結合，創設有利于學生學習的情境，可以打破傳統課堂教學固定時間、固定教師、固定地點的眾多限制。智慧教學依托互聯網教學平臺、移動終端等技術構建較為開放的教學環境，讓學生隨時隨地都可以學習，且各種教學視頻、資料、課件、習題等資源在微信、雨課堂、校園網絡教學平臺上的推送和展現可以滿足學生在學習方式、學習深度、時間分配上的不同選擇，實現學生的個性化學習。在互聯網教學平臺上，將課堂教學與課后教學相結合，課堂教學有較為嚴謹、溝通流暢、約束力強等特點，所以具有不可替代性。相比之下，課后線上教學不僅是一種新的教學途徑，還是課堂教學的一種補充和完善。教師也可根據后臺學生預習的相關數據對課堂教學設計進行適當調整，使課堂教學更具針對性、更加高效，同時也可對學習效果進行精確評價。

三、虛擬現實技術在中學地理智慧教學中的應用

1.必要性分析。以教師講授為主的傳統教學模式缺乏創新，無法突出學生的主體地位。智慧教學以互聯網為基礎，既能迎合學生的心理，極大地激發其學習興趣，又能滿足不同學生的個性化學習需求，還兼具一定測評功能，教師通過后臺隨時了解學生的學習動態，對于提高教學效率有一定的意義。《普通高中地理課程標準》（2017年版）中對自然地理相關內容在教學提示中提到：“要充分利用地圖、景觀圖像、地理視頻、虛擬技術、地理信息技術和周邊自然與社會資源支持教學。”在實施建議中也提到：“要秉承多樣化觀念，靈活使用教材，積極使用多種資源，了解、理解、駕馭不同的教學思路和教學模式，使教學具有開放性。”提倡教師根據內容使用較為合適的先進教學技術，同時對于教材和教學資源的使用要更加靈活，對于不同的教學模式也要秉持更加開放的態度。所以無論是先進的技術手段、非常規渠道的資源還是不同于傳統的模式，都有在教學中使用的必要性。

2.可行性分析。

（1）虛擬現實技術應用的可行性分析。目前，虛擬現實設備的價格正逐漸降低，呈現親民的態勢，一般頭戴式Mobile VR產品價格基本都在千元以內，而且根據Statista的統計數據顯示，虛擬現實活躍用戶由2014年的20萬到2017年的9000萬，預計2018年將達到1.7億，呈指數級增長。這對于將該技術廣泛地應用于教學是較好的趨勢，而且近年來虛擬現實技術的發展迅猛，除虛擬現實的VR外，增強現實的AR、混合現實的MR相繼被開發出來，虛擬現實最終的走向擴展現實ER也正在研究中，參與者的佩戴體驗將越來越好、設備也將越來越輕便。

（2）智慧教學模式應用的可行性分析。我國網民人口近年來逐年增長，《中國互聯網絡發展狀況統計報告》相關數據顯示，至2017年12月我國網民已達7.72億，占總人口的55.8%，而對中學生來說，已形成了一定的網絡使用習慣。目前，微課、慕課、在線直播授課、微信公眾平臺、校園網絡學習平臺等眾多學習平臺已發展的比較成熟，網絡中有較多優質的學習資源可供選擇。在此基礎上構建以網絡為基礎的智慧教學模式，符合學生的網絡使用習慣，同時在課程的教學設計、資源整合等方面也不會有太大的難度。

3.虛擬現實技術在智慧教學模式中應用的互補性分析。虛擬現實技術在地理教學中具有一定的適用范圍，其在自然地理中涉及關于立體事物（如褶皺、斷層、火山等）、虛擬環境（如太空環境、太陽環境等）、實驗及過程（水循環、大氣運動）等知識的教學時具有較大的優勢。但在課外學習討論、優質資源共享、學習效果評定等環節具有一定的限制，且在較為綜合、復雜的人文地理知識的教學中，目前還不能高效、合理地運用。將基于“互聯網+”構建的智慧教學運用于中學地理教學中，不僅為教師的教學評估、教學資源的呈現和共享、師生課下的交流互動、學生的個性化學習提供了一個便捷的途徑和巨大的平臺，還可與虛擬現實技術的應用形成一定的優勢互補。將虛擬現實技術運用于中學地理智慧教學中，可以極大地豐富智慧教學的內涵。

四、虛擬現實技術對中學地理智慧教學模式探索的影響

在中學地理智慧教學模式中運用虛擬現實技術，可以通過設置虛擬人物角色、引導學生自主學習、激發學習興趣、解決學生學習時空類知識困難等問題。通過營造適宜的虛擬學習環境，讓學生通過與虛擬環境的互動自主構建知識體系，同時改變以教師為主、學生被動參與的傳統教學模式，構建智慧教學模式，讓學生參與并主導教學，做課堂的主人。智慧教學模式對學生和教師的要求都更為嚴格，而且需要引入互聯網技術和新興教學技術，需要對不同的教學模式持較為開放、包容的態度。在此基礎上構建智慧教學模式見圖1：

1.課前預習資源推送。課前教師要根據教學內容和目標，搜集制作相關的文字、圖片、視頻、音頻、虛擬現實課件等資料，以虛擬現實課件為主，包括微課、慕課、預習測評習題等內容通過校園網絡教學平臺或微信公眾號等方式，將其推送給學生。學生利用移動設備、電腦設備和虛擬現實設備等，在虛擬現實課件虛擬人物的預習引導下進行自主學習、個性化學習，并且完成預習測評，根據預習的個人情況在平臺中提出自己的問題和看法，與老師、同學進行初步探討。教師再根據學生在線學習時長和預習測評的相關數據統計，分析學生預習的情況，進而對課堂教學設計進行適當調整。

2.課堂探究性學習。在課堂中，讓學生參與并主導課堂教學，做課堂的主人，主要采取小組探究的學習形式。教師對預習中反映的一些問題及教學重難點進行教學設計，引導學生分組探討，最后對小組探討的結果進行評定和總結，老師還要進行答疑解惑。學生則通過課前的預習明確自己沒有掌握的知識點，在課堂上向小組成員或老師請教，共同探討，通過觀看視頻、虛擬體驗、材料閱讀、小組探究等環節，對重難知識點進行深度挖掘和攻克，最后在平臺上完成少量的課堂測評習題，鞏固學習的知識點。同時，教師也可以通過后臺課堂測評的相關數據對學生的課堂學習效果進行分析，對錯誤率比較高的知識點進行重復教學或補充教學，以確保班級學生對該知識點的基本掌握，對得分較低的學生實施“一幫一”（一個得分較高的學生幫助另一個得分較低的學生）的策略，盡可能使每個學生都對課堂教學知識基本掌握。

3.課后線上交流和討論。課后主要以線上交流和討論為主，改變傳統教學課后師生、生生零交流的狀況，利用微信、QQ、線上教學平臺進行交流和互動。教師對學生線上相關問題進行解答的同時，還要對課后課程的復習作相應的設計。學生主要根據教師的課程復習安排進行復習，同時也可以線上提出自己的一些問題和想法，跟老師和同學進行分享。

圖1 智慧教學模式圖

五、討論與展望

虛擬現實技術的運用擴展了中學地理智慧教學的功能，通過一種新的教學手段將課堂教學與課外教學緊密地聯系起來，構建學生參與并主導教學，自主探究學習為主的，教師只作為引導者、幫助者的智慧教學模式。將虛擬現實技術運用到智慧教學中，可以大幅提高智慧教學的開放程度，同時培養學生的學習興趣、積極性和求知欲。隨著通信技術、互聯網技術、科學技術等相關領域的快速發展，“萬物互聯”第五代移動通信技術的全國覆蓋、虛擬現實技術脫離笨重的設備等將成為可能，屆時將會為師生們帶來更加愉悅的學習體驗。