百度VR在中學地理教學中的應用探索

摘要：近年來虛擬現實技術（VR）迅猛發展，其應用于地理教育領域的條件越發成熟。本文以百度公司研發的VR平臺為例，闡述了其組成、應用及特點，并論述了VR應用于地理教學的優點和可操作性。

關鍵詞：VR 虛擬現實；地理教學；數字孿生；元宇宙

一、引言

虛擬現實技術（VR）是一種數字技術，這種數字技術可以調用服務器數據用于構建一個存在于云端平臺的數字化虛擬世界，數字化虛擬世界區別于現實世界并可供用戶通過使用相應交互設備感知體驗到[1]。

而將虛擬現實技術（VR）應用于教育領域可提升教學效果。

二、百度VR

（一）百度VR應用于農博會

2023年8月，中國長春國際農業·食品博覽會于百度希壤元宇宙分會場隆重啟幕，標志著農業科技與數字技術的巧妙融合。百度希壤，作為百度VR平臺的元宇宙，為用戶提供了通過感應設備操控虛擬角色，實現在元宇宙中行走、參觀、交流、學習的獨特體驗。農博園內劃分為9個精心設計的展示區，其中包括AR互動打卡點，旨在為參會者提供豐富多彩的體驗[2]。

參與者得以在元宇宙中進行虛擬參觀、交流，全身心地投入于農博園的體驗之中，這一創新性的展覽設計為農業科技與會展數字化體驗創造了一場沉浸式的盛宴。百度VR應用于農博會的生動展示效果，為百度VR應用于需要呈現真實自然現象的地理課堂取得良好效果提供了事實論據。

（二）百度VR應用于地標數字孿生

百度希壤在元宇宙內建設了廣西桂林市象鼻山景區的數字孿生。在實地考察中，通過百度希壤元宇宙平臺，使用手機控制虛擬人物對比發現，百度希壤逼真還原了象鼻山的外貌、建筑和植被等特征。用戶可通過百度希壤實現足不出戶的沉浸式體驗象鼻山風景。地理教育方面，百度希壤數字化著名風景區促進了虛擬研學旅行的發展，培養了學生地理實踐力和人地協調觀念。然而，現階段的百度希壤仍無法呈現地質構造、區域氣候等細節、動態特征。隨著專業地學人員的加入，百度希壤在地理教育領域有巨大潛力，可為研學旅行和探究式學習提供多樣應用場景。

數字化地標的創建不僅提供了虛擬體驗，也為地理教育模式帶來了新的建構可能性。

（三）百度VR處于關鍵發展期

隨著5G傳輸速率的提升，VR元宇宙有望實現真正的無延遲云游，其逼真程度、交互同步率和使用場景將質變。未來五年被認為是元宇宙發展的關鍵時期，分為大企業主導的VR硬件與元宇宙平臺建構的第一階段，高新示范性應用試點的第二階段，以及開放C端用戶搭建編輯內容的第三階段。目前市面上的元宇宙產品將成為未來元宇宙的基礎底層設施[3]。

百度VR技術在中國領先，已完善元宇宙平臺框架，并根據多場景需求將應用于實際場景打造應用試點。在教育領域，百度VR技術推出了面向中小學的VR K12教室和面向大學的VR高校實驗室。此外，百度VR與先進辦學單位合作進行VR試點實驗教學，測量并收集教學數據，為數字化教育提供理論支持。

三、VR在地理教學上的應用優點

（一）百度VR應用于地理教育的適配性高

如表1所示，分別從適配終端、硬件設備、軟件支持、交互形式、開放式創作平臺五個維度詳細整理了百度VR的組成模塊及在地理教育領域能夠實現的應用功能。百度VR使用模塊化的功能分區讓用戶可以根據需求目標、經費數量自主決定使用的終端、應用場景、應用形式。在給予學生不同于傳統教學體驗的同時，提供更多可供學生自主探索、創作、構建的空間。

（二）VR帶來逼真的地理體驗

在當前中學地理課堂，教師廣泛使用多媒體輔助教學，包括視頻、音頻、圖片等，幫助學生形象認知地理學名詞和概念。VR虛擬現實技術作為新興科技提供獨特學習體驗，VR技術創新了信息傳遞方式，強調學生互動性，學生從信息客體轉變為課堂主體，培養獨立思考和學科素養。傳統媒介難以關注學生個體學習狀態。在VR虛擬世界，教學受學生個體知識掌握情況影響，實現個性化教學，教師更全面了解學生學習狀況，制定相應對策。喻國明認為傳統媒體以文字和圖像傳播，元宇宙的信息傳遞由認知轉變為用戶體驗，重新定位了其應用價值[4]。

（三）VR模擬應用未來科技

中學地理教學中，引導學生進行野外實踐勘察旨在調動多感官，深化對地理知識的理解。傳統地理實地考察受科技水平限制，難以覆蓋受限區域。為解決此問題，蔣慶全提倡應用VR技術，通過將人類感官與計算機數據世界結合，創造新的虛擬空間，突破科技限制，拓展思維前景。隨著技術不斷完善，具象化的場景更具代入感，仿佛置身其中。在地理教學中，使用VR虛擬現實技術演示真實地理場景勢在必行。學生通過虛擬環境體驗地理實景，拓展學習空間。在虛擬空間中，學生可暢想未來遠景，超越時代局限，具備更廣闊深刻的學術視野。這一方法不僅豐富了地理教學形式，也為學生提供直觀、互動、深刻的學習體驗，在地理學科教學中發揮重要作用。

（四）VR重塑地理知識媒介形式

在地理教學中，教師通過課堂展示的教具、自然現象視頻和地理圖像來傳達知識，學生在認知后通過自我加工產生新的想法和個人邏輯思維特征的圖像。然而，學生的認知圖示內容缺乏及時反饋機制，學生表達能力、交流時間空間有限，難以形成有效閉環。VR元宇宙為學生提供了創作平臺，能夠在課后利用VR設備進入元宇宙，準確表達并分享在學習中的想法，實現對教學內容的反饋。這種形式的反饋有助于提升課程質量，幫助教師更好把握學生學習進度。學生在元宇宙中的創作和表達使教師深入了解他們對地理知識的理解和思考，為個性化教學提供支持。沈陽指出，VR元宇宙目前仍處于理論奠基和應用框架建構時期，面臨通訊、算力和交互方式等關鍵技術挑戰[5]。未來，VR元宇宙有望重塑媒體表達形式，形成新的生態系統，涵蓋多個領域。這些發展趨勢預示著VR元宇宙在地理教學中的潛在價值將逐步顯現，為教學模式創新和學生個性化學習提供更多可能性。

四、百度VR應用于地理教學的功能

（一）百度VR應用空間環境模擬

VR技術通過建模軟件模擬虛擬形象和場景，包括天空、山脈、湖泊等元素。例如，《宇宙中的地球》VR課程中，百度VR構建了虛擬宇宙空間，學生使用VR設備，通過頭部轉動改變視角，可模擬在太陽系中自由探索，并啟動知識講解或互動。同時，在學生的自由探索過程中，所有星體并非靜止不動，而是根據創作者的設計自主運動。相較于傳統單線程課堂，這一VR課程允許學生根據個人興趣自由探索虛擬宇宙空間。課程后臺將學生的學習行為分為不同的小單元，并以百分比形式記錄學生的學習進度。這種創新教學方法提供了逼真的虛擬空間場景，和科學準確的學生學習行為記錄與反饋方法。

（二）百度VR實現學生個性化學習管理

百度VR為K12階段地理教育提供教師端口，學生使用VR眼鏡在虛擬世界中與課程對象互動。通過交互手柄，學生能自由探索和獨立完成學習內容。教師通過端口實時查看學生學習進度，處理設備故障，并了解學生遇到的問題。學生在課堂上具備主體地位，教師應引導學生找到自主的學習節奏，百度VR虛擬課堂為實現個性化教學提供條件。數字教學管理端口確保教學活動有序高效，內置課程向導引導學生完成課程的教學設計。百度VR虛擬課堂的設計為促進個性化學習提供了有力支持，有望在地理教育領域推動教學模式的創新。

（三）百度VR制作數字地理教具

百度VR支持兩種3D模型的創作方式，一種是3D環物，基于實體模型，適合教師使用；另一種是無實體的3D建模，需要專業的建模師使用專業軟件進行設計。這兩種方式各有優勢和特點，支持教師更靈活地選擇創作方式。由于課堂限制，有限的教具難以滿足每名學生的親自操作需求，百度VR的3D環物和3D模型解決了傳統地理教學中教具不足的問題。且百度VR的3D環境和3D模型讓每個學生都能夠隨時“拿”出自己曾使用過的教具，深化對知識的理解。數字教具的數字化形式，方便了管理和創新，也為教師提供了更便捷的教學工具、分享路徑。百度VR平臺能夠便捷查看、放縮和旋轉3D模型，但為實現虛擬教具的真實模擬，需要搭載物理引擎和設計相應的程序規則。目前的技術水平已經支持模擬高危場景訓練和實操教學，為學生提供更真實和豐富的學習體驗。百度VR為地理教育帶來了創新的教學工具，數字教具的逼真程度和可操作性將隨著技術的發展進一步提升。

五、結束結

百度VR的價值在于為學生提供一個逼真的演習環境，使其能夠在這個環境中確定需求對象、進行開放性內容設計、測試個性化作品功能，甚至量化復制模型，全局沙盤推演。這有助于將抽象的地理知識具現為可視化的虛擬模型。隨著虛擬世界中的規則設置更趨近于現實而逼真，學生可以將從虛擬世界中習得的知識技能順利應用于現實世界。另外，通過重新設置不同于地球世界的物理規則、化學規則，可以實現脫離一般常識條件下的特定情景模擬實驗，這對于學生想象力，創造力的開發有著積極影響。隨著虛擬現實技術（VR）的發展，未來，學生將不僅僅是虛擬現實技術（VR）的學習者和體驗者，同時還將成為虛擬現實世界的構建者和開發者。在學習和體驗虛擬現實技術（VR）的同時，學生將創作大量具有獨創性的虛擬數據模型，從而進一步推動虛擬現實技術在地理教學上的創新和發展，實現良性循環。這種全面的學習和參與將培養學生更深層次的思維和創造力，學生在VR地理課程中的學習收獲也將不僅拘泥于地理學科本身，更為自身未來的綜合素養奠定堅實基礎。

作者單位：王小禹 王釗 陳丹寧 肖紫璇 廣西師范大學 環境與資源學院

參考文獻

[1]祝智庭，魏非.教育信息化2.0：智能教育啟程，智慧教育領航[J].電化教育研究，2018，39（09）：5-16.

[2]百度VR.全國首個元宇宙線上農業展會正式登陸百度希壤[EB/OL].（2023-08-18）[2023-11-19].https：//vr.baidu.com/news.

[3]姬曉婷.百度希壤元宇宙企業生態論壇：未來五年是元宇宙發展關鍵期[N].中國電子報，2022-12-09（007）

[4]喻國明，耿曉夢.元宇宙：媒介化社會的未來生態圖景[J].新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2022，43（03）：110-118+2.

[5]沈金萍，楊宇卓.元宇宙在藝術和教育領域中的應用——以百度“希壤”元宇宙平臺為例[J].傳媒，2022，（14）：23-24.