虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)地理智慧教學(xué)中的應(yīng)用初探

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，深刻影響并推動(dòng)著社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。近年來(lái)，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景的新型教學(xué)模式如雨后春筍般涌現(xiàn)，微課、慕課、線(xiàn)上直播授課、雨課堂、校園教學(xué)平臺(tái)等各種教學(xué)平臺(tái)的出現(xiàn)不斷沖擊著傳統(tǒng)的教學(xué)方法。依托于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)平臺(tái)與移動(dòng)終端的結(jié)合已成為一種趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智慧教學(xué)模式，師生不僅可以共享網(wǎng)絡(luò)公共教學(xué)資源，還能夠加強(qiáng)溝通，使教學(xué)更具針對(duì)性，從而提高教學(xué)效率。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年被大家廣泛提及的一項(xiàng)技術(shù)，其應(yīng)用前景廣闊，目前在軍事、旅游、醫(yī)學(xué)、商業(yè)等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，因其具有高度的沉浸感、感知性、交互性和自主性特征，使其與教育的高度融合和廣泛使用指日可待。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于智慧教學(xué)中，極大地豐富了智慧教學(xué)的內(nèi)涵，也是一個(gè)重大的方法突破。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介

智慧教學(xué)是現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，要求智慧地運(yùn)用教學(xué)方法和教學(xué)策略，組織教學(xué)活動(dòng)，完成由知識(shí)向智慧的過(guò)渡，使學(xué)生成為智慧型人才的教學(xué)。智慧教學(xué)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多媒體化等特點(diǎn)，能較好地切合現(xiàn)代教育教學(xué)的特點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而提高教學(xué)效率。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是集多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、人工接口技術(shù)、傳感器技術(shù)、高度并行的計(jì)算技術(shù)和動(dòng)物的行為學(xué)研究等技術(shù)于一體的高新技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)創(chuàng)設(shè)可人機(jī)互動(dòng)且高度仿真的虛擬世界，讓體驗(yàn)者多感官、全方面地體驗(yàn)虛擬世界，并通過(guò)強(qiáng)化虛擬環(huán)境對(duì)人類(lèi)肢體動(dòng)作的感知，實(shí)現(xiàn)自然、流暢的人機(jī)互動(dòng)。因其所具有的特性，可以讓一些受困于時(shí)間、空間、費(fèi)用、精力等條件的人在虛擬環(huán)境中得到與現(xiàn)實(shí)世界中無(wú)異的體驗(yàn)和感受，目前已在眾多行業(yè)中引起重視，并得到廣泛應(yīng)用。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)地理教學(xué)的影響

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以打破時(shí)間和空間的界限，通過(guò)該技術(shù)不僅可以創(chuàng)設(shè)在日常生活中不易遇到的情境，還可以讓學(xué)生在課堂教學(xué)時(shí)間允許的范圍內(nèi)觀(guān)察到需要較長(zhǎng)時(shí)間演變發(fā)展的過(guò)程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅豐富了教學(xué)手段，而且具有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，可以讓體驗(yàn)者在與逼真的虛擬環(huán)境的互動(dòng)中學(xué)習(xí)眾多知識(shí)、提升空間能力、培養(yǎng)良好習(xí)慣、提高學(xué)習(xí)興趣，極大地降低了教學(xué)成本。傳統(tǒng)的地理教學(xué)一般會(huì)運(yùn)用很多教具和設(shè)備，其中不乏較昂貴、占用空間較大、移動(dòng)不方便的設(shè)備，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就沒(méi)有這些弊端，可以在一臺(tái)機(jī)器上完成不同的實(shí)驗(yàn)和操作。

智慧教學(xué)可以與多種教學(xué)模式結(jié)合，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的情境，可以打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)固定時(shí)間、固定教師、固定地點(diǎn)的眾多限制。智慧教學(xué)依托互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)、移動(dòng)終端等技術(shù)構(gòu)建較為開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生隨時(shí)隨地都可以學(xué)習(xí)，且各種教學(xué)視頻、資料、課件、習(xí)題等資源在微信、雨課堂、校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的推送和展現(xiàn)可以滿(mǎn)足學(xué)生在學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)深度、時(shí)間分配上的不同選擇，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。在互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)上，將課堂教學(xué)與課后教學(xué)相結(jié)合，課堂教學(xué)有較為嚴(yán)謹(jǐn)、溝通流暢、約束力強(qiáng)等特點(diǎn)，所以具有不可替代性。相比之下，課后線(xiàn)上教學(xué)不僅是一種新的教學(xué)途徑，還是課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充和完善。教師也可根據(jù)后臺(tái)學(xué)生預(yù)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使課堂教學(xué)更具針對(duì)性、更加高效，同時(shí)也可對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行精確評(píng)價(jià)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)地理智慧教學(xué)中的應(yīng)用

1.必要性分析。以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新，無(wú)法突出學(xué)生的主體地位。智慧教學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，既能迎合學(xué)生的心理，極大地激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，又能滿(mǎn)足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，還兼具一定測(cè)評(píng)功能，教師通過(guò)后臺(tái)隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，對(duì)于提高教學(xué)效率有一定的意義?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中對(duì)自然地理相關(guān)內(nèi)容在教學(xué)提示中提到：“要充分利用地圖、景觀(guān)圖像、地理視頻、虛擬技術(shù)、地理信息技術(shù)和周邊自然與社會(huì)資源支持教學(xué)?！痹趯?shí)施建議中也提到：“要秉承多樣化觀(guān)念，靈活使用教材，積極使用多種資源，了解、理解、駕馭不同的教學(xué)思路和教學(xué)模式，使教學(xué)具有開(kāi)放性。”提倡教師根據(jù)內(nèi)容使用較為合適的先進(jìn)教學(xué)技術(shù)，同時(shí)對(duì)于教材和教學(xué)資源的使用要更加靈活，對(duì)于不同的教學(xué)模式也要秉持更加開(kāi)放的態(tài)度。所以無(wú)論是先進(jìn)的技術(shù)手段、非常規(guī)渠道的資源還是不同于傳統(tǒng)的模式，都有在教學(xué)中使用的必要性。

2.可行性分析。

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的可行性分析。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的價(jià)格正逐漸降低，呈現(xiàn)親民的態(tài)勢(shì)，一般頭戴式Mobile VR產(chǎn)品價(jià)格基本都在千元以?xún)?nèi)，而且根據(jù)Statista的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)活躍用戶(hù)由2014年的20萬(wàn)到2017年的9000萬(wàn)，預(yù)計(jì)2018年將達(dá)到1.7億，呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。這對(duì)于將該技術(shù)廣泛地應(yīng)用于教學(xué)是較好的趨勢(shì)，而且近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展迅猛，除虛擬現(xiàn)實(shí)的VR外，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的AR、混合現(xiàn)實(shí)的MR相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)最終的走向擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)ER也正在研究中，參與者的佩戴體驗(yàn)將越來(lái)越好、設(shè)備也將越來(lái)越輕便。

（2）智慧教學(xué)模式應(yīng)用的可行性分析。我國(guó)網(wǎng)民人口近年來(lái)逐年增長(zhǎng)，《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，至2017年12月我國(guó)網(wǎng)民已達(dá)7.72億，占總?cè)丝诘?5.8%，而對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)，已形成了一定的網(wǎng)絡(luò)使用習(xí)慣。目前，微課、慕課、在線(xiàn)直播授課、微信公眾平臺(tái)、校園網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)等眾多學(xué)習(xí)平臺(tái)已發(fā)展的比較成熟，網(wǎng)絡(luò)中有較多優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源可供選擇。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智慧教學(xué)模式，符合學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)使用習(xí)慣，同時(shí)在課程的教學(xué)設(shè)計(jì)、資源整合等方面也不會(huì)有太大的難度。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智慧教學(xué)模式中應(yīng)用的互補(bǔ)性分析。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地理教學(xué)中具有一定的適用范圍，其在自然地理中涉及關(guān)于立體事物（如褶皺、斷層、火山等）、虛擬環(huán)境（如太空環(huán)境、太陽(yáng)環(huán)境等）、實(shí)驗(yàn)及過(guò)程（水循環(huán)、大氣運(yùn)動(dòng)）等知識(shí)的教學(xué)時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)。但在課外學(xué)習(xí)討論、優(yōu)質(zhì)資源共享、學(xué)習(xí)效果評(píng)定等環(huán)節(jié)具有一定的限制，且在較為綜合、復(fù)雜的人文地理知識(shí)的教學(xué)中，目前還不能高效、合理地運(yùn)用。將基于“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建的智慧教學(xué)運(yùn)用于中學(xué)地理教學(xué)中，不僅為教師的教學(xué)評(píng)估、教學(xué)資源的呈現(xiàn)和共享、師生課下的交流互動(dòng)、學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了一個(gè)便捷的途徑和巨大的平臺(tái)，還可與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用形成一定的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于中學(xué)地理智慧教學(xué)中，可以極大地豐富智慧教學(xué)的內(nèi)涵。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)中學(xué)地理智慧教學(xué)模式探索的影響

在中學(xué)地理智慧教學(xué)模式中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以通過(guò)設(shè)置虛擬人物角色、引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、解決學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)空類(lèi)知識(shí)困難等問(wèn)題。通過(guò)營(yíng)造適宜的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生通過(guò)與虛擬環(huán)境的互動(dòng)自主構(gòu)建知識(shí)體系，同時(shí)改變以教師為主、學(xué)生被動(dòng)參與的傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建智慧教學(xué)模式，讓學(xué)生參與并主導(dǎo)教學(xué)，做課堂的主人。智慧教學(xué)模式對(duì)學(xué)生和教師的要求都更為嚴(yán)格，而且需要引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新興教學(xué)技術(shù)，需要對(duì)不同的教學(xué)模式持較為開(kāi)放、包容的態(tài)度。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智慧教學(xué)模式見(jiàn)圖1：

1.課前預(yù)習(xí)資源推送。課前教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，搜集制作相關(guān)的文字、圖片、視頻、音頻、虛擬現(xiàn)實(shí)課件等資料，以虛擬現(xiàn)實(shí)課件為主，包括微課、慕課、預(yù)習(xí)測(cè)評(píng)習(xí)題等內(nèi)容通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)或微信公眾號(hào)等方式，將其推送給學(xué)生。學(xué)生利用移動(dòng)設(shè)備、電腦設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等，在虛擬現(xiàn)實(shí)課件虛擬人物的預(yù)習(xí)引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)，并且完成預(yù)習(xí)測(cè)評(píng)，根據(jù)預(yù)習(xí)的個(gè)人情況在平臺(tái)中提出自己的問(wèn)題和看法，與老師、同學(xué)進(jìn)行初步探討。教師再根據(jù)學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和預(yù)習(xí)測(cè)評(píng)的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，進(jìn)而對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.課堂探究性學(xué)習(xí)。在課堂中，讓學(xué)生參與并主導(dǎo)課堂教學(xué)，做課堂的主人，主要采取小組探究的學(xué)習(xí)形式。教師對(duì)預(yù)習(xí)中反映的一些問(wèn)題及教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生分組探討，最后對(duì)小組探討的結(jié)果進(jìn)行評(píng)定和總結(jié)，老師還要進(jìn)行答疑解惑。學(xué)生則通過(guò)課前的預(yù)習(xí)明確自己沒(méi)有掌握的知識(shí)點(diǎn)，在課堂上向小組成員或老師請(qǐng)教，共同探討，通過(guò)觀(guān)看視頻、虛擬體驗(yàn)、材料閱讀、小組探究等環(huán)節(jié)，對(duì)重難知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深度挖掘和攻克，最后在平臺(tái)上完成少量的課堂測(cè)評(píng)習(xí)題，鞏固學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，教師也可以通過(guò)后臺(tái)課堂測(cè)評(píng)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分析，對(duì)錯(cuò)誤率比較高的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)教學(xué)或補(bǔ)充教學(xué)，以確保班級(jí)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的基本掌握，對(duì)得分較低的學(xué)生實(shí)施“一幫一”（一個(gè)得分較高的學(xué)生幫助另一個(gè)得分較低的學(xué)生）的策略，盡可能使每個(gè)學(xué)生都對(duì)課堂教學(xué)知識(shí)基本掌握。

3.課后線(xiàn)上交流和討論。課后主要以線(xiàn)上交流和討論為主，改變傳統(tǒng)教學(xué)課后師生、生生零交流的狀況，利用微信、QQ、線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行交流和互動(dòng)。教師對(duì)學(xué)生線(xiàn)上相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解答的同時(shí)，還要對(duì)課后課程的復(fù)習(xí)作相應(yīng)的設(shè)計(jì)。學(xué)生主要根據(jù)教師的課程復(fù)習(xí)安排進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時(shí)也可以線(xiàn)上提出自己的一些問(wèn)題和想法，跟老師和同學(xué)進(jìn)行分享。

圖1 智慧教學(xué)模式圖

五、討論與展望

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用擴(kuò)展了中學(xué)地理智慧教學(xué)的功能，通過(guò)一種新的教學(xué)手段將課堂教學(xué)與課外教學(xué)緊密地聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建學(xué)生參與并主導(dǎo)教學(xué)，自主探究學(xué)習(xí)為主的，教師只作為引導(dǎo)者、幫助者的智慧教學(xué)模式。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到智慧教學(xué)中，可以大幅提高智慧教學(xué)的開(kāi)放程度，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性和求知欲。隨著通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、科學(xué)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展，“萬(wàn)物互聯(lián)”第五代移動(dòng)通信技術(shù)的全國(guó)覆蓋、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)脫離笨重的設(shè)備等將成為可能，屆時(shí)將會(huì)為師生們帶來(lái)更加愉悅的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。