VR技術在高中地理教學中的實踐應用研究

劉靜 王金惠 趙軍廷

摘? 要 通過對師生樣本進行調查，分析VR技術在高中地理教學中應用的必要性和可行性，并對樣本進行VR技術的實踐應用，對實踐結果進行評價分析。

關鍵詞 高中地理;虛擬現實;VR技術;學習動機;信息素養

中圖分類號：G633.55? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）23-0042-02

1 引言

虛擬現實（VR）技術是將多媒體技術、圖形技術、仿真、人機接口等高新技術有效融合，最顯著的特點是沉浸性、想象性和交互性。目前的虛擬現實設備以頭戴眼鏡式為主，有效地將視覺、聽覺與所處的真實環境“虛擬”隔離，進而產生一種身臨其境、虛擬環境的體驗。

VR技術在軍事、航天航空等高科技領域有廣泛的應用，并逐漸向民用、教育等領域發展。目前，VR技術在教育行業中的作用日漸突出，其對提高教學質量、開拓學生思維能力、促進教育事業改革具有非常重要的意義。在高中地理教學方面，VR技術有效實現了部分地理教學內容的可視化、體驗化，讓學生充分體驗地理的魅力，使學生的思維變得更加活躍和開放。

2 理論基礎

學習動機理論? 在學習動機中，創設情境能有效激發學生的好奇心和探索學習知識的欲望，創設情境的目的是讓學生感官上身臨其境，從而全方位、全身心地接觸學習內容，有效提高學生的學習興趣、參與度和學習動機。學習動機分內部動機和外部動機兩部分，在VR設備營造的虛擬現實中，使用者能產生積極心理暗示，最大限度激發內部學習動機。VR技術激發的學習動機既受學生內部因素影響，又受學習外部環境影響，其將學生置于虛擬環境中，學習和體驗虛擬角色。高中生在學習中的想象力和創造力是非常巨大的，通過正確引導和虛擬體驗，對學習內容有很好的印象，對學習效率有較大的提高。高中生通過身處模擬環境中，表達出自己思考、看到的東西，也有效提高了表達能力。

虛擬現實理論? 虛擬現實技術是一種交互式的多媒體技術，屬于計算機技術范疇，目的是讓體驗者形成多種感官反饋，在精神層面上使得體驗者產生處于虛擬世界的感覺，最典型的特點是交互能力強、構想性強，可有效提高參與者的參與度，提高他們的興趣。目前的VR技術已經在各個行業中興起，信息素養也逐漸得到重視。新課程標準強調信息技術與課程的融合，VR技術應用在地理教學中具有巨大潛力，將VR技術引入地理教學，既是教學形式的改革，也是學生發展適應信息時代的需求，VR技術對高中學生獲取地理信息、分析吸收信息和提高學生信息能力及信息素養是非常有幫助的。

3 必要性分析

地理學科特點? 通過分析高中地理教材，可知高中地理知識具有區域性、實踐性、開放性的特點。目前，山東地區高中課程教學進度快，學生學習壓力大，導致在高中地理教學中，理論知識和實踐內容不能完美融合，教學效果欠佳。地理教學效果還受到其他因素影響，比如教師教學素養、學生學習能力差異等。學生如何學以致用，如何培養學生的地理實踐能力，成為亟待解決的難題。

1）區域性。地理學科最顯著的特點是區域性，學生通過媒體獲得的各區域的平面、視頻資料無法使得自己置身其中。高中地理知識的學習離不開特定區域，茫茫戈壁、碧海藍天的景象僅靠書本圖片或者視頻，很難讓學生有切身感受。學生可通過VR設備觀看VR資源，身臨其境，從精神層面領略世界不同地區的自然環境、人文風光、地質風貌等，從而加深對地理環境差異性的認識。

2）空間性。空間性是地理學科的另一大特點，利用VR技術將地理中的現象、事物等立體地呈現給學生，使得學生置身其中，能夠身臨其境地觀察，可有效幫助學生在頭腦中構建學習客體。VR技術是讓學生去感受空間的抽象形態，觀察視角更加全面，空間感和層次感更強，有助于學生把握學習對象的整體性和全面性。

3）時間性。利用VR技術可以將地理中的時間特性很好地展現出來，如對于地質特征的形成、天體的變化等幾萬年甚至上億年形成的事物現象在短短幾分鐘或者幾秒鐘內展現出來;同時對于一些地理中瞬間完成的現象，如流星現象等，可利用VR技術實現慢鏡頭體驗。這種對實物現象的快慢調節，可以使得學生得到極大的視覺體驗。

地理教學中存在問題? 地理學科的實踐性不同于別的科目，很多實踐性質的內容，教師用語言表達無法讓學生真正體會其中的意境，這就使得地理教學的理論與實踐脫節。引入VR技術，可以打破實踐空間的限制，將地理實踐中的地理景象清晰地呈現給學生。目前，地理教學還存在下面一些問題。

1）傳統教學很難提高學生的學習主動性。和諧的人與自然，科學的地理空間性、時間性，是地理學研究的主要對象。大漠沙丘、高山流水、草原湖泊等自然景觀可通過VR技術立體化呈現真實畫面給體驗者，從教學方法上改變以往的“填鴨式”教學，轉變為以學生為學習主體，讓學生身臨其境地體驗所學知識，真正實現學生為學習主體，提高學生的參與度和興趣。

2）地理教學條件的限制。在地理教學中，因場地、經費和設備等的限制，導致一些實驗活動進展緩慢。如在地理表層講解中，利用VR技術可將大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈等立體化展現出來，使得學生記憶深刻，同時能夠充分理解，真正實現快樂學習。

目前，地理教學面臨的最大問題是信息資源和經費的不足，這些現實條件限制了更高的教學需求。這方面得到解決，可有效提高學生的興趣，緩解學習壓力，實現學生主動學習。

4 可行性分析

VR技術原理相對簡單，使用成本不高，技術門檻也很低。目前市場上的很多VR眼鏡可以借助手機來實現（如愛奇藝VR），在手機中下載APP資源，然后將手機在播放狀態下放入VR眼鏡中，就可以看到較好的VR視頻。視頻的播放和暫停可以通過設備頂部的按鈕實現。這套設備目前市場上的售價為50元人民幣左右，價格相對低廉。

地理學是一門綜合性很強的學科，具有較明顯的動態性、空間性特點，知識抽象，教師用語言很難描述，學生理解較困難。目前，高中地理教學形式手段不豐富，教師與學生之間互動很少，以教師講解為主，學生的學習積極性不高，教學效果不理想。在山東省濰坊地區，地理是理科生高考的會考科目，是文科生高考的必考科目，如何利用最少的時間讓學生理解和掌握地理知識，從而減輕學生的學習壓力？在教研活動中，很多教師對引進VR設備熱情高漲，對改革教學形式、提高教學質量非常有信心。

學生群體是樂于接受新事物的群體，而目前的高中生動手能力和應用能力普遍較強，學生也樂于接受VR技術教學方法，非常希望有快捷、簡單的學習設備來提升學習效率。

從VR技術本身、學生、教師等多層面看，高中地理教學中引進VR技術具有較強的可行性。

5 實踐與效果分析

本次實踐的教學內容為地理中的歐洲地理部分，通過應用VR技術，觀看歐洲的地理位置、地形，分析了解歐洲文化與東方文化的差異與兼容，培養學生的空間思維能力、設備操作能力等。目前，高中地理綜合性較強，學生學業壓力大，戶外體驗少，對世界各國的了解僅局限于書本。通過VR視頻資源帶領學生進行虛擬旅行，實現學生掌握地理空間概念、提升實踐力的教學目標。

案例實施? 對本次VR技術應用于地理教學做了問卷調查，調查對象為山東省濰坊市壽光第二中學高一年級的兩個班級共90名學生及地理教研室的10名地理教師;問卷調查的內容主要是關于VR虛擬視頻的接受程度、學習效果、是否產生眩暈等。調查完成后，對調查結果進行分析。

在進行具體章節的教學后，對試點班級和普通班級進行考試成績比較，并從考試成績中分析VR試點班級的學習情況。

案例實施評價? 在高中地理教學實驗過程中，虛擬空間、時間的體驗得到師生的認可，引入虛擬現實設備極大地提高了學生的學習興趣。本次對山東省濰坊市壽光第二中學的90名學生和10名地理教師進行問卷調查，被調查對象完全同意使用VR的占樣本總體的43%，可以嘗試使用的占41%。從樣本抽查的結果看，大部分師生對使用VR教學是持歡迎態度的，認為VR技術應用于教學，對提高教學效率是有較大幫助的。

從試點班級的使用情況看，大部分學生對VR的使用興趣極高，且很容易掌握VR設備的使用方法，特別喜歡使用VR技術進行學習。通過試點班級的宣傳，非試點班級也非常希望使用VR技術進行學習。從對本校高一12個班級（兩個試點班級，10個普通班級）進行一段時間的固定章節教學后的學習成績分析看，試點班級排名分別排在第二位和第四位，成績明顯位于前列。

6 結語

VR技術應用于地理課堂教學，提高了學生對地理知識的學習興趣，學生的空間感、時間感得到很好的體驗。試點班級的實驗數據表明，學生樂于體驗VR技術教學，在這種模式下，學生的興趣得到極大激發，能有效幫助他們理解和掌握抽象知識。

在虛擬現實設備和課堂整合方面，存在虛擬教學的沉浸性需要改善，使用VR技術的教學資源相對不足，需要更多的研發團隊研發等限制。同時，本文對VR技術與地理學科結合只進行淺層次的探討，關于深度的沉浸性問題還需要進一步探究;在VR試點班級中也僅注重對學生興趣、體驗感、學習效果進行分析，沒有對VR視頻資源等的制作進行具體探討，對全面推廣帶來影響。

參考文獻

[1]劉園.VR技術在教育領域的研究與應用[J].電腦知識與技術，2016，12（16）：207-208.

[2]潘婧.增強現實技術在高職經管類專業課程教學中的應用[J].蘇州市職業大學學報，2019（3）：88-92.

[3]Huang H M， Rauch U， Liaw S S. Investigating lear-ners attitudes toward virtual reality learning en-

vironments： Based on a constructive approach[J].Com-

puters & Education，2010，55（3）：1171-1182.

作者：劉靜、王金惠、趙軍廷，壽光市第二中學（262700）。