基于VR技术的高中地理教学应用研究

陈影 屈新美

摘要：随着科技的快速发展，VR技术日趋完善，与学科教学的结合也日趋紧密。本文通过地理课堂教学实例，探索VR技术与高中地理教学融合的必要性。利用VR技术提供的虚拟现实给课堂教学提供素材，让教学情境贯穿于整个教学过程中，可以不断激发、推动学生的认知、情感和实践等活動，培养学生的地理核心素养。

关键词：VR技术;虚拟现实;教学融合

引言

VR技术是20世纪80年代初由美国VPL公司创始人杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）提出的一种借助计算机及最新传感器技术创造的人机互动技术。其中的虚拟现实技术可以创建一种供人们体验的虚拟世界（自然与社会环境），生成一种模拟环境，在这一环境中使用者可以进行可视化的三维视景和动态交互式实体操作。目前VR技术已广泛应用于教学，有条件的学校建设了VR教室，并将VR技术与教学融合。目前面向中学生的VR教学研究主要在学校建设的VR虚拟教室和VR网络虚拟平台，还有可用于教学的VR手机软件等。随着智慧课堂的逐渐普及，手机和平板进入课堂，VR手机软件的技术系统有两种模式：一种是先利用无人机拍摄360°全景影像，然后将其与音响、文字等集成并置入手机软件;另一种是利用自带VR拍摄功能的手机直接拍摄影像，还原现实空间场景，带来沉浸式娱乐和体验。

《普通高中地理课程标准（2017年版）》指出，根据学生地理学科核心素养形成过程的特点，科学设计地理教学过程，在自然、社会等真实情境中开展丰富多样的地理实践活动;充分利用地理信息技术，营造直观、实时、生动的地理教学环境。高中地理涉及野外考察、地理实验、社会实践等，需要在自然、社会等真实情境中进行地理实践活动，但受条件限制，很多时候又无法带学生外出去感受真实的情境，而利用VR技术，就可以在不同程度上解决这种困境。因此，笔者尝试探索VR技术与自然地理、人文地理、区域地理、旅游地理和环境保护教学融合，特别是利用一些软件实现虚拟展示及实时的3D构建，从动态的视角分析地理原理和地理过程，让学生在真实情境中感受真实的地理，培养他们的地理核心素养。

一、VR技术与高中地理教学融合的必要性

1.利用VR技术，增强学生的地理实践力

VR技术不仅可以全方位、多角度地将枯燥抽象的知识变成学生亲身参与的影像记忆，从而使记忆更为深刻，还能为学生提供动手操作的机会，使他们在虚拟中感受现实，进而增强地理实践力。虽然这样的地理实践力不能完全替代户外调查和野外考察，但鉴于现阶段的实际，能在虚拟现实的情境中学习地理，也将成为未来中学地理教学的辅助教学新手段。

2.利用VR技术，激发学生的学习兴趣

对文科学生来说，大多存在逻辑思维能力和空间想象能力较弱的情况，导致地理原理形成过程的学习和理解存在困难，进而导致学生失去学习兴趣，地理学科也就成为文科生除数学外的另一门困难学科。而VR技术具有沉浸性、直观性、交互性等特点，可以将学生置于虚拟的环境中，同时学生的感官系统能够根据虚拟环境中的声音、图像实时变化直观地获得视、听、触等多种感知。高中学生学习负担重，加上高中地理难度大、枯燥无味，学习地理的动机和内驱力不足。为缓解这一问题，很多教师想方设法设置一定的问题情境来吸引学生，但所设情境或口述或图片或视频，大多脱离学生生活体验，学生还是难以沉浸到情境中去。既然学生走不出课堂，那我们也可以把大自然搬到课堂里来，VR技术就可以不同程度地解决这些问题。教师可以把VR技术提供的虚拟真实情境带入课堂，还学生以真实情境的体验，这样学生学习地理既轻松愉悦又有身临其境之感，学习地理的兴趣也会随之提高。

3.利用VR技术，突破教学重点和难点

高中地理教学最大的难题就是脱离实情实景，而VR技术提供的虚拟现实场景能有效解决这一问题，是弥补地理课堂教学中无法实地户外实地考察研究的重要手段。例如，利用VR技术将大陆漂移、天体运动等长时间的演化或运动过程缩短到几秒钟或几分钟并呈现给学生，学生就能直观形象地观察到现在大陆板块格局的演化过程，感受沧海桑田的变化，窥探日月星辰的运行奥秘。除自然地理外，VR技术还能为人文地理、区域地理、旅游地理等提供丰富的教学资源，让学生亲自感受交互式虚拟现实学习体验，在情景体验中建构地理知识，让地理学习既鲜活有趣又在虚拟现实情境中掌握真理，从而突破地理教学的重点和难点，提高地理教学效率。

二、VR在高中地理教学中的应用举例

地理课程中的很多内容都需要依托具体的情境呈现，如自然地理学习中的水文、地貌、地质等内容，人文地理学习中的体验农业生产活动、感受交通运输线的兴衰对聚落空间形态的影响等内容，以及区域地理学习中的模拟流域综合开发对灌溉、航运、发电、旅游的影响等内容，都可以通过VR技术提供虚拟现实情境，让学生足不出户就能感受自然、感受生产生活，从而激发学习地理、研究地理的热情。

1.在自然地理教学中的应用举例

对人教版必修一“自然地理”中的很多地理原理，如地球的宇宙环境、太阳系、昼夜长短的变化、常见的天气、水循环、洋流、常见的地貌类型及形成的动态变化、自然植被等，都可以利用VR技术提供的虚拟现实场景完成讲解。现以土壤为例说明VR与教学的融合：

（1）结合课标，带领学生了解不同气候条件下对应的土壤类型、特点及其分布。

（2）VR场景展示世界各地主要的土壤景观，让学生领略真实的土壤特点，观看土壤的发育过程。

（3）体验结束后，交流总结评价。

2.在人文地理教学中的应用举例

在人文地理教学中，可以利用无人机+VR进行人文地理考察，探索“不用脚”的地理实践，利用无人机360°拍摄，在空中遨游体验真实的地理场景;VR能提供海量的资源，帮助我们在室内去观察不同农业生产活动的差异，真切地感受工业景观及交通运输的方式;讲述城市内部空间结构时，可以用VR技术虚拟城市的街道、建筑物等，让学生进行城市功能区的布局，多方案对比分析、选择出一种合理的城市规划，还可选取本地城市内部空间结构，结合无人机拍摄的真实场景，让学生在室内遨游在城市的上空，感受最真实的场景。

3.在区域地理教学中的应用举例

在区域地理教学中，某地产业结构的变化、流域的开发、生态环境演变、一带一路的实际考察等，都可以利用虚拟现实技术。比如西北地区的荒漠化，可以先利用VR实际观赏西北的位置、地形、景观等特点，结合亲身体验和知识储备，总结出西北的地理环境及其生态环境的脆弱性，并指出国家为改善西北的生态环境所采取的相关措施。

4.在旅游地理和环境保护教学中的应用举例

“旅游地理”和“环境保护”与我们的生活息息相关，真实的场景可以更好地帮助学生学习这部分知识，如可以让学生进行旅游线路的规划与选择及旅游活动的设计，调查身边的大气、水体、固体废弃物污染等知识。

总之，合理利用VR技术，让虚拟现实走进教学，可以丰富地理情景资源，创新学习方式，提高课堂参与度，培养学生的地理实践力。

参考文献：

[1]张述林.基于VR技术的地理教学[J].地理教学，2018（7）：4346.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018.