虛擬現實技術在高中地理深度學習中的應用

楊振杰

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，將先進的信息技術融入到課堂教學中已成為一個新的發展趨勢，虛擬現實技術以其交互性、想象性、沉浸性的特點在促進學生深度學習方面具有天然優勢。本文在介紹虛擬現實技術的內涵及其特點、深度學習的內涵及特征的基礎上，結合具體課例，對虛擬現實技術在高中地理深度學習中的應用進行詳細闡述。

關鍵詞：虛擬現實技術;高中地理;深度學習

一、虛擬現實技術的內涵及其特點

虛擬現實技術以計算機技術為核心，將計算機圖形技術、傳感器技術、計算機仿真技術和顯示技術等多種科學技術綜合為一體，對真實環境進行虛擬三維建模，營造一個逼真的電子數字化環境，使學生能夠在人機交互中產生身臨其境的感受和體驗。

虛擬現實技術在教育領域的應用，將打破傳統教學模式，促進教學方式的變革。虛擬現實技術具有的新奇性有利于引起學生的學習興趣，激發學生的學習積極性;多感知性和交互性有利于知識的理解和掌握，促進學生批判性思維的發展，提高學習效率，形成地理學科核心素養。

二、深度學習的內涵及其特征

深度學習是在與淺層學習的比較中產生的，改變淺層學習被動性、機械化、快餐化、碎片化的特點，強調學生在理解學習的基礎上，批判性地學習新的思想和事實，并將其納入到原有的認知結構中，最后遷移到新的情境中，進而作出決策和解決問題。深度學習的核心是高階思維，其主要特征是注重知識學習的批判理解、學習內容的有機整合、學習過程的建構反思、學習結果的遷移運用。

三、虛擬現實技術在高中地理深度學習中的應用分析

（一）營造虛擬自然環境，促進學生的活動與體驗

傳統教學中，針對抽象的地理活動，教師會采用音頻、視頻等進行直觀化處理。但由于傳統動畫視頻對自然地理現象的還原度較低，有些學生空間想象能力差，理論與實際相差較遠，理解起來較為困難，經常游離在課堂之外。而虛擬現實技術具有的交互功能實現了人機互動，從多感官高度還原現實情境，學生可以進行多種活動，在體驗和感受中理解抽象的地理知識。

以“水循環”第一課時為例，課本上主要通過圖標的形式呈現水運動的過程，但由于本課知識與學生生活實際相距較遠，學生很難理解其中的復雜過程。虛擬現實技術很好地解決了這一難題，通過虛擬現實技術呈現大氣蒸發、水汽輸送、大氣降水、地表徑流、下滲、地下徑流的過程，學生如同身臨其境。同時，學生還可以在其中的某個環節進行實際操作，如體驗溫度上升后會對水循環產生什么樣的影響，通過在虛擬現實的場景中體驗和感受，學生從知識的被動接受者轉變為主動建構者，以積極主動地態度參與到學習過程中，體驗和感受知識產生地模擬過程，促進其進行深度思考。

（二）在情境中交互，創造合作探究的學習氛圍

一方面，虛擬現實技術讓學生們在視、聽、觸等感官上感受到前所未有的學習體驗，其新奇性可以大大激發學生學習地理的熱情。另一方面，虛擬現實技術還營造出一種情感情境，促進學生進行合作、探究，進行群體學習行為。深度學習中通常以一個有挑戰性的任務開始，師生之間、生生之間進行互動、交流，構建合作探究的學習環境，在這種氛圍下進行思維的激烈碰撞，產生智慧的火花。

以人教版必修一第一章第一節“宇宙中的地球”為例，本課是高中地理的第一課，不僅可以為后續學習做好知識鋪墊，還在學習動機、學習興趣方面發揮重要作用。首先，呈現宇宙中不斷運動的的天體系統，展現地球在其中的位置，感受地球之于宇宙的渺小，同時認識八大行星;然后師生、生生針對VR短片進行互動，探討“八大行星公轉運動的軌道傾角和偏心率數值大還是小？能說明什么問題？”“其他七大行星的質量、體積和距離太陽距離與地球相比的關系，分別有何規律？”“地球上為什么會存在生命？”等綜合性問題，學生在積極的交流、合作、探究中調動原有認知體系，對原有知識進行加工處理，吸納新的學習內容，建構出自己的知識結構。

（三）提供多種學習資源，拓展思維的廣度和深度

地理理性知識包括地理概念、地理特征、地理規律、地理成因等。這部分內容的抽象復雜，不僅要求學生認識地理事物的外部特征，還要透過表象看到地理事物的本質屬性，對學生的邏輯思維能力要求較高，學習學習起來難度較大。虛擬現實技術具有直觀、實時、生動的特點，可以提供為課堂教學提供豐富多樣的教學資源，擴展學生地視野。

例如在“大氣的運動”一課中，利用虛擬現實技術，以起伏的3D仿真地面作為南北半球兩類天氣系統發生的大背景，模擬氣旋和反氣旋的產生、發展及對不同城市天氣的影響，學生通過所提供的學習資源，在短時間內拓展了思維的廣度，進行深入思考和理性分析。

四、小結

通過虛擬現實技術，教師首先進行學習素材的選取，然后設計任務情境并引導學生在情境中體驗，最后使學生在理解的基礎上批判性思考，獲得提出、分析、解決問題的策略，進行深度學習。虛擬現實技術的出現，不僅改變了傳統的教學方式，使地理課堂充滿趣味性、新穎性和創造性，還改變了學生的學習方式，促進學生深度參與課堂，主動建構新知識，并嘗試在新的情境中進行遷移和運用，從而在人地協調觀、綜合思維、區域認知、地理實踐力等方面得到全面發展，促進地理學科核心素養的形成和發展。

（Guangzhou education scientific research project）2018年度課題"深度學習視角下高中生地理綜合思維培養策略研究"（課題編號201811754）

參考文獻

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