VR技術(shù)在高中地理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用研究

劉靜 王金惠 趙軍廷

摘? 要 通過對(duì)師生樣本進(jìn)行調(diào)查，分析VR技術(shù)在高中地理教學(xué)中應(yīng)用的必要性和可行性，并對(duì)樣本進(jìn)行VR技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

關(guān)鍵詞 高中地理;虛擬現(xiàn)實(shí);VR技術(shù);學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);信息素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G633.55? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）23-0042-02

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是將多媒體技術(shù)、圖形技術(shù)、仿真、人機(jī)接口等高新技術(shù)有效融合，最顯著的特點(diǎn)是沉浸性、想象性和交互性。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備以頭戴眼鏡式為主，有效地將視覺、聽覺與所處的真實(shí)環(huán)境“虛擬”隔離，進(jìn)而產(chǎn)生一種身臨其境、虛擬環(huán)境的體驗(yàn)。

VR技術(shù)在軍事、航天航空等高科技領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，并逐漸向民用、教育等領(lǐng)域發(fā)展。目前，VR技術(shù)在教育行業(yè)中的作用日漸突出，其對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、開拓學(xué)生思維能力、促進(jìn)教育事業(yè)改革具有非常重要的意義。在高中地理教學(xué)方面，VR技術(shù)有效實(shí)現(xiàn)了部分地理教學(xué)內(nèi)容的可視化、體驗(yàn)化，讓學(xué)生充分體驗(yàn)地理的魅力，使學(xué)生的思維變得更加活躍和開放。

2 理論基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)理論? 在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中，創(chuàng)設(shè)情境能有效激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索學(xué)習(xí)知識(shí)的欲望，創(chuàng)設(shè)情境的目的是讓學(xué)生感官上身臨其境，從而全方位、全身心地接觸學(xué)習(xí)內(nèi)容，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、參與度和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)分內(nèi)部動(dòng)機(jī)和外部動(dòng)機(jī)兩部分，在VR設(shè)備營(yíng)造的虛擬現(xiàn)實(shí)中，使用者能產(chǎn)生積極心理暗示，最大限度激發(fā)內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。VR技術(shù)激發(fā)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)既受學(xué)生內(nèi)部因素影響，又受學(xué)習(xí)外部環(huán)境影響，其將學(xué)生置于虛擬環(huán)境中，學(xué)習(xí)和體驗(yàn)虛擬角色。高中生在學(xué)習(xí)中的想象力和創(chuàng)造力是非常巨大的，通過正確引導(dǎo)和虛擬體驗(yàn)，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有很好的印象，對(duì)學(xué)習(xí)效率有較大的提高。高中生通過身處模擬環(huán)境中，表達(dá)出自己思考、看到的東西，也有效提高了表達(dá)能力。

虛擬現(xiàn)實(shí)理論? 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種交互式的多媒體技術(shù)，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)范疇，目的是讓體驗(yàn)者形成多種感官反饋，在精神層面上使得體驗(yàn)者產(chǎn)生處于虛擬世界的感覺，最典型的特點(diǎn)是交互能力強(qiáng)、構(gòu)想性強(qiáng)，可有效提高參與者的參與度，提高他們的興趣。目前的VR技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中興起，信息素養(yǎng)也逐漸得到重視。新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與課程的融合，VR技術(shù)應(yīng)用在地理教學(xué)中具有巨大潛力，將VR技術(shù)引入地理教學(xué)，既是教學(xué)形式的改革，也是學(xué)生發(fā)展適應(yīng)信息時(shí)代的需求，VR技術(shù)對(duì)高中學(xué)生獲取地理信息、分析吸收信息和提高學(xué)生信息能力及信息素養(yǎng)是非常有幫助的。

3 必要性分析

地理學(xué)科特點(diǎn)? 通過分析高中地理教材，可知高中地理知識(shí)具有區(qū)域性、實(shí)踐性、開放性的特點(diǎn)。目前，山東地區(qū)高中課程教學(xué)進(jìn)度快，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大，導(dǎo)致在高中地理教學(xué)中，理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容不能完美融合，教學(xué)效果欠佳。地理教學(xué)效果還受到其他因素影響，比如教師教學(xué)素養(yǎng)、學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異等。學(xué)生如何學(xué)以致用，如何培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐能力，成為亟待解決的難題。

1）區(qū)域性。地理學(xué)科最顯著的特點(diǎn)是區(qū)域性，學(xué)生通過媒體獲得的各區(qū)域的平面、視頻資料無法使得自己置身其中。高中地理知識(shí)的學(xué)習(xí)離不開特定區(qū)域，茫茫戈壁、碧海藍(lán)天的景象僅靠書本圖片或者視頻，很難讓學(xué)生有切身感受。學(xué)生可通過VR設(shè)備觀看VR資源，身臨其境，從精神層面領(lǐng)略世界不同地區(qū)的自然環(huán)境、人文風(fēng)光、地質(zhì)風(fēng)貌等，從而加深對(duì)地理環(huán)境差異性的認(rèn)識(shí)。

2）空間性?？臻g性是地理學(xué)科的另一大特點(diǎn)，利用VR技術(shù)將地理中的現(xiàn)象、事物等立體地呈現(xiàn)給學(xué)生，使得學(xué)生置身其中，能夠身臨其境地觀察，可有效幫助學(xué)生在頭腦中構(gòu)建學(xué)習(xí)客體。VR技術(shù)是讓學(xué)生去感受空間的抽象形態(tài)，觀察視角更加全面，空間感和層次感更強(qiáng)，有助于學(xué)生把握學(xué)習(xí)對(duì)象的整體性和全面性。

3）時(shí)間性。利用VR技術(shù)可以將地理中的時(shí)間特性很好地展現(xiàn)出來，如對(duì)于地質(zhì)特征的形成、天體的變化等幾萬年甚至上億年形成的事物現(xiàn)象在短短幾分鐘或者幾秒鐘內(nèi)展現(xiàn)出來;同時(shí)對(duì)于一些地理中瞬間完成的現(xiàn)象，如流星現(xiàn)象等，可利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)慢鏡頭體驗(yàn)。這種對(duì)實(shí)物現(xiàn)象的快慢調(diào)節(jié)，可以使得學(xué)生得到極大的視覺體驗(yàn)。

地理教學(xué)中存在問題? 地理學(xué)科的實(shí)踐性不同于別的科目，很多實(shí)踐性質(zhì)的內(nèi)容，教師用語言表達(dá)無法讓學(xué)生真正體會(huì)其中的意境，這就使得地理教學(xué)的理論與實(shí)踐脫節(jié)。引入VR技術(shù)，可以打破實(shí)踐空間的限制，將地理實(shí)踐中的地理景象清晰地呈現(xiàn)給學(xué)生。目前，地理教學(xué)還存在下面一些問題。

1）傳統(tǒng)教學(xué)很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。和諧的人與自然，科學(xué)的地理空間性、時(shí)間性，是地理學(xué)研究的主要對(duì)象。大漠沙丘、高山流水、草原湖泊等自然景觀可通過VR技術(shù)立體化呈現(xiàn)真實(shí)畫面給體驗(yàn)者，從教學(xué)方法上改變以往的“填鴨式”教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為學(xué)習(xí)主體，讓學(xué)生身臨其境地體驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，提高學(xué)生的參與度和興趣。

2）地理教學(xué)條件的限制。在地理教學(xué)中，因場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)和設(shè)備等的限制，導(dǎo)致一些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)展緩慢。如在地理表層講解中，利用VR技術(shù)可將大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈等立體化展現(xiàn)出來，使得學(xué)生記憶深刻，同時(shí)能夠充分理解，真正實(shí)現(xiàn)快樂學(xué)習(xí)。

目前，地理教學(xué)面臨的最大問題是信息資源和經(jīng)費(fèi)的不足，這些現(xiàn)實(shí)條件限制了更高的教學(xué)需求。這方面得到解決，可有效提高學(xué)生的興趣，緩解學(xué)習(xí)壓力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

4 可行性分析

VR技術(shù)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，使用成本不高，技術(shù)門檻也很低。目前市場(chǎng)上的很多VR眼鏡可以借助手機(jī)來實(shí)現(xiàn)（如愛奇藝VR），在手機(jī)中下載APP資源，然后將手機(jī)在播放狀態(tài)下放入VR眼鏡中，就可以看到較好的VR視頻。視頻的播放和暫?？梢酝ㄟ^設(shè)備頂部的按鈕實(shí)現(xiàn)。這套設(shè)備目前市場(chǎng)上的售價(jià)為50元人民幣左右，價(jià)格相對(duì)低廉。

地理學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，具有較明顯的動(dòng)態(tài)性、空間性特點(diǎn)，知識(shí)抽象，教師用語言很難描述，學(xué)生理解較困難。目前，高中地理教學(xué)形式手段不豐富，教師與學(xué)生之間互動(dòng)很少，以教師講解為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果不理想。在山東省濰坊地區(qū)，地理是理科生高考的會(huì)考科目，是文科生高考的必考科目，如何利用最少的時(shí)間讓學(xué)生理解和掌握地理知識(shí)，從而減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力？在教研活動(dòng)中，很多教師對(duì)引進(jìn)VR設(shè)備熱情高漲，對(duì)改革教學(xué)形式、提高教學(xué)質(zhì)量非常有信心。

學(xué)生群體是樂于接受新事物的群體，而目前的高中生動(dòng)手能力和應(yīng)用能力普遍較強(qiáng)，學(xué)生也樂于接受VR技術(shù)教學(xué)方法，非常希望有快捷、簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)設(shè)備來提升學(xué)習(xí)效率。

從VR技術(shù)本身、學(xué)生、教師等多層面看，高中地理教學(xué)中引進(jìn)VR技術(shù)具有較強(qiáng)的可行性。

5 實(shí)踐與效果分析

本次實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容為地理中的歐洲地理部分，通過應(yīng)用VR技術(shù)，觀看歐洲的地理位置、地形，分析了解歐洲文化與東方文化的差異與兼容，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力、設(shè)備操作能力等。目前，高中地理綜合性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)業(yè)壓力大，戶外體驗(yàn)少，對(duì)世界各國(guó)的了解僅局限于書本。通過VR視頻資源帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行虛擬旅行，實(shí)現(xiàn)學(xué)生掌握地理空間概念、提升實(shí)踐力的教學(xué)目標(biāo)。

案例實(shí)施? 對(duì)本次VR技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)做了問卷調(diào)查，調(diào)查對(duì)象為山東省濰坊市壽光第二中學(xué)高一年級(jí)的兩個(gè)班級(jí)共90名學(xué)生及地理教研室的10名地理教師;問卷調(diào)查的內(nèi)容主要是關(guān)于VR虛擬視頻的接受程度、學(xué)習(xí)效果、是否產(chǎn)生眩暈等。調(diào)查完成后，對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析。

在進(jìn)行具體章節(jié)的教學(xué)后，對(duì)試點(diǎn)班級(jí)和普通班級(jí)進(jìn)行考試成績(jī)比較，并從考試成績(jī)中分析VR試點(diǎn)班級(jí)的學(xué)習(xí)情況。

案例實(shí)施評(píng)價(jià)? 在高中地理教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，虛擬空間、時(shí)間的體驗(yàn)得到師生的認(rèn)可，引入虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本次對(duì)山東省濰坊市壽光第二中學(xué)的90名學(xué)生和10名地理教師進(jìn)行問卷調(diào)查，被調(diào)查對(duì)象完全同意使用VR的占樣本總體的43%，可以嘗試使用的占41%。從樣本抽查的結(jié)果看，大部分師生對(duì)使用VR教學(xué)是持歡迎態(tài)度的，認(rèn)為VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，對(duì)提高教學(xué)效率是有較大幫助的。

從試點(diǎn)班級(jí)的使用情況看，大部分學(xué)生對(duì)VR的使用興趣極高，且很容易掌握VR設(shè)備的使用方法，特別喜歡使用VR技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過試點(diǎn)班級(jí)的宣傳，非試點(diǎn)班級(jí)也非常希望使用VR技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。從對(duì)本校高一12個(gè)班級(jí)（兩個(gè)試點(diǎn)班級(jí)，10個(gè)普通班級(jí)）進(jìn)行一段時(shí)間的固定章節(jié)教學(xué)后的學(xué)習(xí)成績(jī)分析看，試點(diǎn)班級(jí)排名分別排在第二位和第四位，成績(jī)明顯位于前列。

6 結(jié)語

VR技術(shù)應(yīng)用于地理課堂教學(xué)，提高了學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的空間感、時(shí)間感得到很好的體驗(yàn)。試點(diǎn)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，學(xué)生樂于體驗(yàn)VR技術(shù)教學(xué)，在這種模式下，學(xué)生的興趣得到極大激發(fā)，能有效幫助他們理解和掌握抽象知識(shí)。

在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和課堂整合方面，存在虛擬教學(xué)的沉浸性需要改善，使用VR技術(shù)的教學(xué)資源相對(duì)不足，需要更多的研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)等限制。同時(shí)，本文對(duì)VR技術(shù)與地理學(xué)科結(jié)合只進(jìn)行淺層次的探討，關(guān)于深度的沉浸性問題還需要進(jìn)一步探究;在VR試點(diǎn)班級(jí)中也僅注重對(duì)學(xué)生興趣、體驗(yàn)感、學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分析，沒有對(duì)VR視頻資源等的制作進(jìn)行具體探討，對(duì)全面推廣帶來影響。

參考文獻(xiàn)

[1]劉園.VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究與應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2016，12（16）：207-208.

[2]潘婧.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職經(jīng)管類專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（3）：88-92.

[3]Huang H M， Rauch U， Liaw S S. Investigating lear-ners attitudes toward virtual reality learning en-

vironments： Based on a constructive approach[J].Com-

puters & Education，2010，55（3）：1171-1182.

作者：劉靜、王金惠、趙軍廷，壽光市第二中學(xué)（262700）。