跨学科主题背景下VR技术在历史教学中的应用

徐欢欢

摘要：VR技术在历史教学实践中的应用，是当代科技发展在教育领域的“蓝海”。在历史教学实践中应用VR技术，能为学习者提供全景式、互动式的历史文化空间。伴随中学历史新课标提出的跨学科主题学习以及五大核心素养的培养，VR技术的研究与历史教学深度融合，将进一步促进互联网时代历史教学的创新与发展。在论证跨学科主题学习与VR技术融合的基础上，结合教学实践，基于教育理论基础，从必要性、如何应用、贯彻原则三个方面来探索中学历史教学与VR技术深度融合的路径。

关键词：VR技术；跨学科主题学习；历史教学

一、前言

《义务教育历史课程标准（2022年版）》（以下简称新课标）中指出：“历史课程以主题为线索，将历史课程与其他课程的学习结合起来，进一步地发展学生的核心素养，加强学生运用多学科知识与技能进行综合探究的能力”。由此可见，构建新课标中的跨学科主题学习就是要改变传统学科教学中满堂灌和乏味枯燥氛围，通过运用两个或两个以上学科教学的方法，去调动学生学习历史的兴趣和情感思维，让学生身临其境教学环节，促进历史深度学习。近年来，虚拟技术（VR）迅猛发展。本文从VR技术和跨学科主题学习两个方面，结合国内外VR技术在教育方面现状，探讨VR技术与跨学科主题学习的融合必要性，优化两者深度融合的教学效果。

二、VR技术与跨学科主题学习

VR技术全称虚拟现实（Virtual Reality），始于美国，1989年，“虚拟现实之父”杰伦.拉尼尔（Jaron Lanier）将这一术语运用于文章中。VR技术利用计算机仿生、三维图像和视觉传达等技术，通过创设虚拟、逼真的环境，使受众激发人的视觉、听觉、触觉等各种感官，相互作用并引发共情，使受众产生身临其境的感受。近年来，VR技术不仅体现在娱乐、商业、建筑行业，而且在医学、教育等领域得到快速发展与应用。

跨学科主题学习既要立足学科立场，又要照顾左右前后，从本门课程出发，看到其他课程，处理好与其他课程的关系，将本门课程看作是统一的育人课程体系中的一门课程，发挥应有的作用，与其他课程分工合作协同完成育人任务[1]。在历史教学中如何实现跨学科？首先在新课标中提供两个表格：历史课程跨学科主题学习活动设计参考示例和跨学科主题学习活动知识图谱示例。其次就是要有高质量、高标准的情景创设。例如，李健等人探究美国教科书《Big Ideas Math》，通过寻求数学与各学科间的文化结合点，为优质的情境创设提供最有效的手段[2]。

VR技术和历史跨学科主题学习的融合是符合时代诉求，适合学生主体的需求以及现实生活中VR技术的商业化趋势都推动着两者的融合转向必然发生。如美国Cell journey 项目，为了使学生能够深度学习关于细胞等相关知识，以细胞为导向的主题化学习，构建一个通过虚拟漫游生物细胞的空间，使学生关于细胞的认知领域得到充分调动和满足[3]。这种主题与虚拟化、拟人化场景的有机融合，使学生全景式的体验、立体式的感受历史教学实践内容，实现教学目标，促进五大核心素养的高度发展。

三、VR技术的教育理论基础

在历史教学领域，尽管基于VR技术的虚拟现实学习历史环境是一个新生事物，但是VR技术的某些特征是符合教育理论上的一些观点。从以下三个方面展开论述：

（一）具身认知理论

认知是身体的认知，心智是身体的心智，离开了身体，认知和心智根本就不存在，具身认知理论是心理学的新型成果。该理论对于过于注重间接经验的学习，而忽视直接经验的现象是一种突破。历史教学不同于物理、化学，无法还原、重现当时当地的效果。在历史教学中如何体现具身认知理论？VR技术能够实现。从宏观上看，抗日战争、赤壁之战、经济危机等，通过VR技术建模、制作动画、实现人机互动，并且构建清晰的历史场景空间图，教师和学生进入场景，深入感受战争环境，加强学生的家国情怀；从微观上看，历史中的爆炸情境、人物（如屈原、杜甫）的悲愤等，一些传统多媒体技术是无法模拟出真实情感体验的。

（二）心流理论

心流理论注重全神贯注投入学习，VR技术和历史教学的深度融合，与心流学习理论完全契合。VR技术推动下的历史教学转向就是走出教学手段的疲劳感，需要一种新的刺激来唤醒师生之间麻木的感官，提高师生互动教学方式的创新。在历史课堂教学中通过VR技术搭建沉浸式课堂教学环境，学生通过佩戴VR设备进入以历史教学为基础的虚拟环境中，全身心地投入完成规定的教学实践任务，能够将学生在虚拟历史环境中的“控制感”达到最优化。

（三）建构主义学习理论

建构主义学习理论提出“学习是一种真实情境的体验”的观点。建构主义是基于认知主义学习理论的进一步发展，其思想内核可追溯到皮亚杰[4]。皮亚杰也曾提出“把实验室搬到课堂中去”的设想与实践。VR技术在拥有移动设备、网络和技术的支持下，利用虚拟历史文物、历史事件等的帮助，使历史教学中的沉浸式和情景式学习得到充分展现。VR技术的三维虚拟学习环境，突破历史时空限制，身临其境般地体验和学习不同时代的人文、历史、环境等等。例如北京师范大学“VR/AR+教育”实验室与清华大学附属小学开展了以观察太阳和地球为主线学习英语，增强学生的语言学习能力[5]。

VR技术逐渐应用到历史教学领域，一场悄无声息的历史教学变革正在发生，这种历史教学转向是合理的，是符合教育发展规律的，更符合当今社会中师生的教学需求，也是对不完善教学方式的一种超越。

四、VR技术和历史跨学科主题学习融合的必要性

（一）跨學科主题学习领域中应用VR技术的原因

1.中国具有大规模的互联网使用背景

截至2021年12月，中国互联网络信息中心官网发布，我国网民规模达10.32亿，互联网普及率达到73.0%[6]。综上所述，“互联网+”必定会成为社会一种趋势。随着我国数字化社会的建设，网名规模的扩大，包括线上教育的使用率的提高和创新，都推动了互联网与未来教育发展的深度融合，实现教育的现代化。

2.VR技术在历史跨学科主题学习中的先天优势

传统的历史教学通过文字、图片、视频来传播知识。教师会产生教学方式的疲劳，课堂会枯燥乏味，学习者的需求得不到充分满足。然而，VR技术能够弥补这些弊端，VR技术能够建立丰富的资源素材并激发学生暴风式的思维，进而充分调动学生的主动性和积极性，并且，抽象知识通过虚拟的历史文化场景呈现，易浸入学生的心灵，极大的提升历史家国情感核心素养的培养[7]。例如新课标中主题活动学习“探寻红色文化的歷史基因”，在情境中向学生展示中国共产党带领人民取得革命斗争的胜利和社会主义建设。在整个模拟过程要注重引导学生历史的深度学习，挖掘红色文化中的教育因素，弘扬革命传统文化，传承红色基因。

（二）跨学科主题学习领域中应用VR技术的可能效用

1.拓宽认知领域

布鲁姆认知目标分类学认为，提升学生的认知能力关键在于创设满足学生发展的教学活动，在历史教学活动中，教师要提供不同认知问题的形式，促进学生历史思维能力和认知能力的发展。与传统的教学，VR技术能够跨越时间、空间的限制，为学生和教师提供更多视觉，打开学生的认知场域。例如在历史主题教学中《历史地图上的世界格局》，学生要了解不同时期的世界格局，基于世界格局的变化，了解中国的国际地位，进一步分析当今世界朝着多极化的方向发展。VR技术可以创设不同的历史时期，使学生从不同的历史背景了解世界格局的变化。

2.便于学生学习迁移

历史教学要求学习者了解中外历史发展进程、传承人类文明、提高人文素养等，并且能灵活地进行正迁移，创造性地应用知识解决问题。VR技术能够提供“重现”历史环境、历史事件、历史文物等，能够使学生的注意力达到最优，便于对知识的理解，提高学生的学习效率。VR技术提供的历史场景再现，学生在实践活动学习后，能够进行讨论、描述和评价，进而促进有意义学习的发生，达到历史深度学习，促进知识的迁移。例如《在身边发现历史》主题学习，VR技术通过提供历史场景，学生与历史虚拟场景相互交流，学生在原有知识的基础上与环境交融建构知识体系，通过刺激、信息的再加工使学生拉近历史与生活的距离，促进学生对历史知识的迁移，发展历史思维。

3.打造现代化教育

VR技术被认为是21世纪人工智能时代的主要技术。VR技术与教育的结合，已然成为教育的潮流趋势。目前，美国、英国、日本等发达国家对于虚拟现实课堂在技术方面已然达到成熟。国内已经开始注重将虚拟技术应用于各学科教学中，2016年4月14日，《虚拟现实产业发展白皮书5.0》指出：教育文化是虚拟现实技术的一个重要领域[8]。在历史教学中，多媒体教学已经不能满足“数字原住民”的要求，要朝着打造现代化的教育水平和理念方向发展。例如，美国通过创设虚拟空间，打造360°视频体会身临其境的感觉，利用虚拟再现程序漫游校园数十个建筑景点，了解其人文故事和历史发展。在实现教育现代化的征途中，应树立科学化教育理念，为新技术与教育融合提供服务支撑，健全教育与技术的保障机制，促进教育与技术的深度融合。

4.实现教育公平

VR技术能够突破时空的限制，实现远程在场，激发学生的兴趣。在历史教学中利用虚拟技术，不仅可以充分发挥乡土资源的优势，而且通过历史文物、历史建筑的再现，能充分调动学生的各种感官，产生存在感，使历史五大核心素养得到充分发展。譬如缺乏博物馆、科技馆、展览馆的地区，利用VR技术，建立虚拟历史场景，借助VR头盔等设备，学习者就能够感受历史，学习历史。VR技术能够降低成本，随着“互联网+教育”的发展，对历史课堂教学设备会有更高的要求。这些历史课堂教学中的场景和设备都可以通过虚拟技术得到实现，在虚拟场景中学生能够使用实验设备，例如唐朝农民改造的曲辕犁，教师和学生都可以通过虚拟技术提供的历史文化场景来操作。

五、历史跨学科主题学习如何应用VR技术

（一）物理空间建设和软件工具支撑

VR技术作为历史学习的全新教学方式，异于之前所有的单一面的教学手段。VR技术需要借助计算机、空间建设、VR设备、软件工具来建立一种虚拟的历史文化场景，学生沉浸其中，甚至与VR内容产生互动，使学生在历史活动中具有参与感和表现力。因此，学校应突破VR技术在人员、资金、技术、政策等方面的局限，加大VR基础设施的投入，如VR技术需要的头戴设备、高性能计算机、幕墙等技术支撑。与此同时，学校要加强与IT部门、学术研究部门、VR技术公司之间的合作交流，以此获取关于VR技术方面的最大支持。学校要紧跟时代潮流，不能闭门造车，多交流参加VR技术国际博览会等活动。北京师范大学蔡苏等人推动教学与VR技术的融合，设计开发跨平台的三维虚拟学习环境平台i3DVLE，设计了多种经典教育案例，例如太阳行星运动规律、虚拟大讲堂等等。

（二）形成历史VR技术教学资源库

实现VR历史教学资源上传至云平台，构建历史主题实践活动素材共享库。历史主题实践活动素材共享库能够高效支持教师工作，有助于教师工作质量和效率的提升。教师在这个过程中，可以运用数字技术和通用历史素材包，还可以自主创作历史素材并将其上传至素材库。也可通过网络渠道与素材库紧密连接，根据学生的兴趣和需求，更快捷、更丰富地做好历史教学工作。如结合新课标的主题活动“在身边发现历史”，利用数字技术高效更换相关素材，并通过数字技术来调整素材的使用，不断优化共享库内的历史素材。

六、VR技术和历史跨学科主题学习融合过程中贯彻的原则

（一）坚持虚实结合、跨学科与学科相融合的原则

虚拟环境的真实感依赖于图形学的发展，但是不管虚拟的历史场景、历史事件、历史文物等如何创建都是虚拟的，而这些都是真实发生过的，是出现在历史长河及未来生活中的。过于依赖VR技术，而忽视历史知识的传授，那么效果就会适得其反；因此，为了实现历史教学实践活动最优化，必须贯彻虚拟与现实结合。跨学科主题学习有其独特的优势。例如2016年教科社出版的《全世界都想上的课》，这本书中介绍了一位日本国语教师桥本武，在他的课程中就实施跨学科主题学习，不仅有历史，又有地理、音乐、舞蹈等，最终将学校打造成“日本第一明校”的神话。但是，历史教学的学习不能抛弃学科教学。教学不能为了跨而跨，跨学科的实现必须依赖各自学科的坚实基础。

（二）坚持教师主导、学生主体的原则

在历史教学中，教师和学生的角色定位不能因为外部环境的改变而出现偏差。教师是教学的主导力量，不能忽视教师的地位，一味地追求学生的主体。教师和学生犹如天平，教育改革犹如天平上的秤砣，偏向哪边都会失去平衡，使教学达不到最优化。VR技术与跨学科主题学习引入，并不是破坏这种平衡关系。首先，跨学科学习摆脱传统唯理论和经验论，超越二元论，在多学科融合的活动中“实践—认识—再实践”形成螺旋上升的过程，最后形成历史学科的核心素养和跨学科素养[9]。其次，VR技术与教育的融合，是实现教育现代化的必然要求。VR技术能够真正地改变“一言堂”，可以更好地开展历史教学，提升历史的教学效果，落实历史课立德树人的根本任务。综上所述，教师主导，学生主体原则应贯彻教学的始终。

（三）坚持个性化评价原则

新课标评价的核心是围绕“以史育人、立德树人”。跨学科主题学习实践活动的评价要通过学生在虚拟历史场景中学习实践结果的信息或者证据，以此来判断学生达到教学目标的程度。在这一过程中，教师不仅仅要评价学生的学习结果，还要针对性地为学生提供学习反馈，从而促进学生的历史深度学习，实现以史育人，培根铸魂。在虚拟历史场景中，首先，要结合学生在历史文化场景中的具体情况进行调整，提出有针对性的历史学习策略；其次，教师根据学生在虚拟历史文化场景中的表现或者行为，及时、准确地向学生提供反馈结果，主动与学生沟通交流；最后，教师在评价过程中要尊重学生，照顾学生的心理感受，定时与家长沟通，共同解读和分析原因，充分发挥评价作用。

七、结语

VR技术与跨学科历史主题学习的深度融合，是新时代实现教育现代化的必然趋势。通过VR技术，能够将抽象的历史知识具体化，学生全浸式的感受历史文化场景，以这种全新的教学方式让学生深度学习历史，帮助学生理解、认识、实践，培养和提升学生历史五大核心素养。

参考文献

[1]郭华.落实学生发展核心素养 突显学生主体地位——2022年版义务教育课程标准解读[J].四川师范大学学报（社会科学版），2022，49（04）：107-115.

[2]李健，李海东.数学课程跨学科主题学习项目的设置与启示——基于美国《Big Ideas Math》教科书的分析[J].上海教育科研，2022（08）：17-23.

[3]王茜，张宁.中美图书馆开展“VR+文化”服务的进展研究[J].新世纪图书馆，2020（03）：82-87.

[4]白倩，沈书生，李艺.审视与启示：发生建构论视野中的知识观探析[J].现代教育技术，2022，32（08）：26-33.

[5]蔡苏，焦新月，宋伯钧.打开教育的另一扇门——教育元宇宙的应用、挑战与展望[J].现代教育技术，2022，32（01）：16-26.

[6]中国互联网络信息中心.CNNIC发布第46次《中国互联网络发展状况统计报告》[J].互联网天地，2020（10）：6-7.

[7]陈华明，吴建平，方芳，等.虚拟现实技术在历史教学中的应用[J].软件导刊，2019，18（02）：190-193+197.

[8]张志祯.虚拟现实教育应用：追求身心一体的教育——从北京师范大学“智慧学习与VR教育应用学术周”说起[J].中国远程教育，2016（06）：5-15+79.

[9]万昆.跨学科学习的内涵特征与设计实施——以信息科技课程为例[J].天津师范大学学报（基础教育版），2022，23（05）：59-64.

作者单位：喀什大学人文学院