虚拟现实技术在高中地理深度学习中的应用

杨振杰

摘 要：随着科学技术的不断发展，将先进的信息技术融入到课堂教学中已成为一个新的发展趋势，虚拟现实技术以其交互性、想象性、沉浸性的特点在促进学生深度学习方面具有天然优势。本文在介绍虚拟现实技术的内涵及其特点、深度学习的内涵及特征的基础上，结合具体课例，对虚拟现实技术在高中地理深度学习中的应用进行详细阐述。

关键词：虚拟现实技术;高中地理;深度学习

一、虚拟现实技术的内涵及其特点

虚拟现实技术以计算机技术为核心，将计算机图形技术、传感器技术、计算机仿真技术和显示技术等多种科学技术综合为一体，对真实环境进行虚拟三维建模，营造一个逼真的电子数字化环境，使学生能够在人机交互中产生身临其境的感受和体验。

虚拟现实技术在教育领域的应用，将打破传统教学模式，促进教学方式的变革。虚拟现实技术具有的新奇性有利于引起学生的学习兴趣，激发学生的学习积极性;多感知性和交互性有利于知识的理解和掌握，促进学生批判性思维的发展，提高学习效率，形成地理学科核心素养。

二、深度学习的内涵及其特征

深度学习是在与浅层学习的比较中产生的，改变浅层学习被动性、机械化、快餐化、碎片化的特点，强调学生在理解学习的基础上，批判性地学习新的思想和事实，并将其纳入到原有的认知结构中，最后迁移到新的情境中，进而作出决策和解决问题。深度学习的核心是高阶思维，其主要特征是注重知识学习的批判理解、学习内容的有机整合、学习过程的建构反思、学习结果的迁移运用。

三、虚拟现实技术在高中地理深度学习中的应用分析

（一）营造虚拟自然环境，促进学生的活动与体验

传统教学中，针对抽象的地理活动，教师会采用音频、视频等进行直观化处理。但由于传统动画视频对自然地理现象的还原度较低，有些学生空间想象能力差，理论与实际相差较远，理解起来较为困难，经常游离在课堂之外。而虚拟现实技术具有的交互功能实现了人机互动，从多感官高度还原现实情境，学生可以进行多种活动，在体验和感受中理解抽象的地理知识。

以“水循环”第一课时为例，课本上主要通过图标的形式呈现水运动的过程，但由于本课知识与学生生活实际相距较远，学生很难理解其中的复杂过程。虚拟现实技术很好地解决了这一难题，通过虚拟现实技术呈现大气蒸发、水汽输送、大气降水、地表径流、下渗、地下径流的过程，学生如同身临其境。同时，学生还可以在其中的某个环节进行实际操作，如体验温度上升后会对水循环产生什么样的影响，通过在虚拟现实的场景中体验和感受，学生从知识的被动接受者转变为主动建构者，以积极主动地态度参与到学习过程中，体验和感受知识产生地模拟过程，促进其进行深度思考。

（二）在情境中交互，创造合作探究的学习氛围

一方面，虚拟现实技术让学生们在视、听、触等感官上感受到前所未有的学习体验，其新奇性可以大大激发学生学习地理的热情。另一方面，虚拟现实技术还营造出一种情感情境，促进学生进行合作、探究，进行群体学习行为。深度学习中通常以一个有挑战性的任务开始，师生之间、生生之间进行互动、交流，构建合作探究的学习环境，在这种氛围下进行思维的激烈碰撞，产生智慧的火花。

以人教版必修一第一章第一节“宇宙中的地球”为例，本课是高中地理的第一课，不仅可以为后续学习做好知识铺垫，还在学习动机、学习兴趣方面发挥重要作用。首先，呈现宇宙中不断运动的的天体系统，展现地球在其中的位置，感受地球之于宇宙的渺小，同时认识八大行星;然后师生、生生针对VR短片进行互动，探讨“八大行星公转运动的轨道倾角和偏心率数值大还是小？能说明什么问题？”“其他七大行星的质量、体积和距离太阳距离与地球相比的关系，分别有何规律？”“地球上为什么会存在生命？”等综合性问题，学生在积极的交流、合作、探究中调动原有认知体系，对原有知识进行加工处理，吸纳新的学习内容，建构出自己的知识结构。

（三）提供多种学习资源，拓展思维的广度和深度

地理理性知识包括地理概念、地理特征、地理规律、地理成因等。这部分内容的抽象复杂，不仅要求学生认识地理事物的外部特征，还要透过表象看到地理事物的本质属性，对学生的逻辑思维能力要求较高，学习学习起来难度较大。虚拟现实技术具有直观、实时、生动的特点，可以提供为课堂教学提供丰富多样的教学资源，扩展学生地视野。

例如在“大气的运动”一课中，利用虚拟现实技术，以起伏的3D仿真地面作为南北半球两类天气系统发生的大背景，模拟气旋和反气旋的产生、发展及对不同城市天气的影响，学生通过所提供的学习资源，在短时间内拓展了思维的广度，进行深入思考和理性分析。

四、小结

通过虚拟现实技术，教师首先进行学习素材的选取，然后设计任务情境并引导学生在情境中体验，最后使学生在理解的基础上批判性思考，获得提出、分析、解决问题的策略，进行深度学习。虚拟现实技术的出现，不僅改变了传统的教学方式，使地理课堂充满趣味性、新颖性和创造性，还改变了学生的学习方式，促进学生深度参与课堂，主动建构新知识，并尝试在新的情境中进行迁移和运用，从而在人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力等方面得到全面发展，促进地理学科核心素养的形成和发展。

（Guangzhou education scientific research project）2018年度课题"深度学习视角下高中生地理综合思维培养策略研究"（课题编号201811754）

参考文献

[1]蔡庆洪.VR技术在高中地理教学中的应用实践研究[J].课程教育研究，2018（29）：173.

[2]高嵩.虚拟现实技术在高中地理教学中的应用研究[D].福建师范大学，2017.

[3]汤国荣.基于地理核心素养培育的深度学习课堂建构[J].地理教学，2016（24）：12-16.

[4]高嵩.VR技术在高中地理教学中的应用[J].新课程研究（上旬刊），2016（07）：117-118.