虚拟现实技术在中学地理智慧教学中的应用初探

陈厚雪　钱鹏　唐洁

摘 要：文章主要分析了虚拟现实技术及智慧教学模式在中学地理教学中的应用及其影响，并就其在实际地理教学中应用的必要性、可行性及互补性进行探讨，就虚拟现实技术在中学地理智慧教学中的应用构建以学生参与并主导课堂、自主学习为主的个性化教学模式。该模式不仅能高度整合各种教育资源，激发学生学习兴趣，而且能根据师生间的反馈信息，使教师教学更具针对性，从而提高教学效率。

关键词：虚拟现实技术；智慧教学；中学地理教学

作者简介：陈厚雪，南通大学硕士研究生，研究方向为中学地理教学；钱鹏，南通大学副教授，研究方向为地理环境与地理教育；唐洁，南通大学硕士研究生，研究方向为中学地理教学。（江苏 南通 226000）

中图分类号：G633.55 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）24-0041-03

互联网技术的快速发展，深刻影响并推动着社会各个领域的发展。近年来，基于“互联网+”背景的新型教学模式如雨后春笋般涌现，微课、慕课、线上直播授课、雨课堂、校园教学平台等各种教学平台的出现不断冲击着传统的教学方法。依托于网络的教学平台与移动终端的结合已成为一种趋势，在此基础上构建智慧教学模式，师生不仅可以共享网络公共教学资源，还能够加强沟通，使教学更具针对性，从而提高教学效率。虚拟现实技术是近年被大家广泛提及的一项技术，其应用前景广阔，目前在军事、旅游、医学、商业等领域已被广泛应用，因其具有高度的沉浸感、感知性、交互性和自主性特征，使其与教育的高度融合和广泛使用指日可待。将虚拟现实技术应用于智慧教学中，极大地丰富了智慧教学的内涵，也是一个重大的方法突破。

一、虚拟现实技术简介

智慧教学是现代信息技术与教学相结合的产物，要求智慧地运用教学方法和教学策略，组织教学活动，完成由知识向智慧的过渡，使学生成为智慧型人才的教学。智慧教学具有数字化、网络化、智能化、多媒体化等特点，能较好地切合现代教育教学的特点，有针对性地对教学的各个环节进行设计，从而提高教学效率。

虚拟现实技术是集多媒体技术、计算机图形学、人工智能、人工接口技术、传感器技术、高度并行的计算技术和动物的行为学研究等技术于一体的高新技术。通过该技术创设可人机互动且高度仿真的虚拟世界，让体验者多感官、全方面地体验虚拟世界，并通过强化虚拟环境对人类肢体动作的感知，实现自然、流畅的人机互动。因其所具有的特性，可以让一些受困于时间、空间、费用、精力等条件的人在虚拟环境中得到与现实世界中无异的体验和感受，目前已在众多行业中引起重视，并得到广泛应用。

二、虚拟现实技术对地理教学的影响

虚拟现实技术在教学中的应用可以打破时间和空间的界限，通过该技术不仅可以创设在日常生活中不易遇到的情境，还可以让学生在课堂教学时间允许的范围内观察到需要较长时间演变发展的过程。虚拟现实技术不仅丰富了教学手段，而且具有其他方法无法比拟的优势，可以让体验者在与逼真的虚拟环境的互动中学习众多知识、提升空间能力、培养良好习惯、提高学习兴趣，极大地降低了教学成本。传统的地理教学一般会运用很多教具和设备，其中不乏较昂贵、占用空间较大、移动不方便的设备，而虚拟现实技术就没有这些弊端，可以在一台机器上完成不同的实验和操作。

智慧教学可以与多种教学模式结合，创设有利于学生学习的情境，可以打破传统课堂教学固定时间、固定教师、固定地点的众多限制。智慧教学依托互联网教学平台、移动终端等技术构建较为开放的教学环境，让学生随时随地都可以学习，且各种教学视频、资料、课件、习题等资源在微信、雨课堂、校园网络教学平台上的推送和展现可以满足学生在学习方式、学习深度、时间分配上的不同选择，实现学生的个性化学习。在互联网教学平台上，将课堂教学与课后教学相结合，课堂教学有较为严谨、溝通流畅、约束力强等特点，所以具有不可替代性。相比之下，课后线上教学不仅是一种新的教学途径，还是课堂教学的一种补充和完善。教师也可根据后台学生预习的相关数据对课堂教学设计进行适当调整，使课堂教学更具针对性、更加高效，同时也可对学习效果进行精确评价。

三、虚拟现实技术在中学地理智慧教学中的应用

1. 必要性分析。以教师讲授为主的传统教学模式缺乏创新，无法突出学生的主体地位。智慧教学以互联网为基础，既能迎合学生的心理，极大地激发其学习兴趣，又能满足不同学生的个性化学习需求，还兼具一定测评功能，教师通过后台随时了解学生的学习动态，对于提高教学效率有一定的意义。《普通高中地理课程标准》（2017年版）中对自然地理相关内容在教学提示中提到：“要充分利用地图、景观图像、地理视频、虚拟技术、地理信息技术和周边自然与社会资源支持教学。”在实施建议中也提到：“要秉承多样化观念，灵活使用教材，积极使用多种资源，了解、理解、驾驭不同的教学思路和教学模式，使教学具有开放性。”提倡教师根据内容使用较为合适的先进教学技术，同时对于教材和教学资源的使用要更加灵活，对于不同的教学模式也要秉持更加开放的态度。所以无论是先进的技术手段、非常规渠道的资源还是不同于传统的模式，都有在教学中使用的必要性。

2. 可行性分析。

（1）虚拟现实技术应用的可行性分析。目前，虚拟现实设备的价格正逐渐降低，呈现亲民的态势，一般头戴式Mobile VR产品价格基本都在千元以内，而且根据Statista的统计数据显示，虚拟现实活跃用户由2014年的20万到2017年的9000万，预计2018年将达到1.7亿，呈指数级增长。这对于将该技术广泛地应用于教学是较好的趋势，而且近年来虚拟现实技术的发展迅猛，除虚拟现实的VR外，增强现实的AR、混合现实的MR相继被开发出来，虚拟现实最终的走向扩展现实ER也正在研究中，参与者的佩戴体验将越来越好、设备也将越来越轻便。

（2）智慧教学模式应用的可行性分析。我国网民人口近年来逐年增长，《中国互联网络发展状况统计报告》相关数据显示，至2017年12月我国网民已达7.72亿，占总人口的55.8%，而对中学生来说，已形成了一定的网络使用习惯。目前，微课、慕课、在线直播授课、微信公众平台、校园网络学习平台等众多学习平台已发展的比较成熟，网络中有较多优质的学习资源可供选择。在此基础上构建以网络为基础的智慧教学模式，符合学生的网络使用习惯，同时在课程的教学设计、资源整合等方面也不会有太大的难度。

3. 虚拟现实技术在智慧教学模式中应用的互补性分析。虚拟现实技术在地理教学中具有一定的适用范围，其在自然地理中涉及关于立体事物（如褶皱、断层、火山等）、虚拟环境（如太空环境、太阳环境等）、实验及过程（水循环、大气运动）等知识的教学时具有较大的优势。但在课外学习讨论、优质资源共享、学习效果评定等环节具有一定的限制，且在较为综合、复杂的人文地理知识的教学中，目前还不能高效、合理地运用。将基于“互联网+”构建的智慧教学运用于中学地理教学中，不仅为教师的教学评估、教学资源的呈现和共享、师生课下的交流互动、学生的个性化学习提供了一个便捷的途径和巨大的平台，还可与虚拟现实技术的应用形成一定的优势互补。将虚拟现实技术运用于中学地理智慧教学中，可以极大地丰富智慧教学的内涵。

四、虚拟现实技术对中学地理智慧教学模式探索的影响

在中学地理智慧教学模式中运用虚拟现实技术，可以通过设置虚拟人物角色、引导学生自主学习、激发学习兴趣、解决学生学习时空类知识困难等问题。通过营造适宜的虛拟学习环境，让学生通过与虚拟环境的互动自主构建知识体系，同时改变以教师为主、学生被动参与的传统教学模式，构建智慧教学模式，让学生参与并主导教学，做课堂的主人。智慧教学模式对学生和教师的要求都更为严格，而且需要引入互联网技术和新兴教学技术，需要对不同的教学模式持较为开放、包容的态度。在此基础上构建智慧教学模式见图1：

1. 课前预习资源推送。课前教师要根据教学内容和目标，搜集制作相关的文字、图片、视频、音频、虚拟现实课件等资料，以虚拟现实课件为主，包括微课、慕课、预习测评习题等内容通过校园网络教学平台或微信公众号等方式，将其推送给学生。学生利用移动设备、电脑设备和虚拟现实设备等，在虚拟现实课件虚拟人物的预习引导下进行自主学习、个性化学习，并且完成预习测评，根据预习的个人情况在平台中提出自己的问题和看法，与老师、同学进行初步探讨。教师再根据学生在线学习时长和预习测评的相关数据统计，分析学生预习的情况，进而对课堂教学设计进行适当调整。

2. 课堂探究性学习。在课堂中，让学生参与并主导课堂教学，做课堂的主人，主要采取小组探究的学习形式。教师对预习中反映的一些问题及教学重难点进行教学设计，引导学生分组探讨，最后对小组探讨的结果进行评定和总结，老师还要进行答疑解惑。学生则通过课前的预习明确自己没有掌握的知识点，在课堂上向小组成员或老师请教，共同探讨，通过观看视频、虚拟体验、材料阅读、小组探究等环节，对重难知识点进行深度挖掘和攻克，最后在平台上完成少量的课堂测评习题，巩固学习的知识点。同时，教师也可以通过后台课堂测评的相关数据对学生的课堂学习效果进行分析，对错误率比较高的知识点进行重复教学或补充教学，以确保班级学生对该知识点的基本掌握，对得分较低的学生实施“一帮一”（一个得分较高的学生帮助另一个得分较低的学生）的策略，尽可能使每个学生都对课堂教学知识基本掌握。

3. 课后线上交流和讨论。课后主要以线上交流和讨论为主，改变传统教学课后师生、生生零交流的状况，利用微信、QQ、线上教学平台进行交流和互动。教师对学生线上相关问题进行解答的同时，还要对课后课程的复习作相应的设计。学生主要根据教师的课程复习安排进行复习，同时也可以线上提出自己的一些问题和想法，跟老师和同学进行分享。

五、讨论与展望

虚拟现实技术的运用扩展了中学地理智慧教学的功能，通过一种新的教学手段将课堂教学与课外教学紧密地联系起来，构建学生参与并主导教学，自主探究学习为主的，教师只作为引导者、帮助者的智慧教学模式。将虚拟现实技术运用到智慧教学中，可以大幅提高智慧教学的开放程度，同时培养学生的学习兴趣、积极性和求知欲。随着通信技术、互联网技术、科学技术等相关领域的快速发展，“万物互联”第五代移动通信技术的全国覆盖、虚拟现实技术脱离笨重的设备等将成为可能，届时将会为师生们带来更加愉悦的学习体验。

参考文献：

[1] 王慧.基于网络学习空间的智慧教学设计与实践探索[J].中国电化教育，2016，（11）.

[2] 蔡敏.虚拟实验技术在中学地理教学中的应用研究[D].福州：福建师范大学，2015.

[3] 教育部.普通高中地理课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2017.

责任编辑 易继斌