摘 "要 "針對(duì)高中地理教學(xué)中抽象概念具象化理解困難的問(wèn)題，研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用，分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及其在高中地理教學(xué)中的具體使用，以“地域文化與傳統(tǒng)民居”一課為研究樣本，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)，梳理其與傳統(tǒng)高中地理教學(xué)的區(qū)別，總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中地理教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，為地理教學(xué)創(chuàng)新提供實(shí)證基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 "虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；高中地理；空間思維能力；地理實(shí)

踐能力

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

文章編號(hào)：1671-489X（2024）24-0-04

1 "概述

1.1 "虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)含義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬創(chuàng)造的三維交互環(huán)境，允許用戶沉浸其中進(jìn)行模擬操作，通過(guò)模擬真實(shí)或虛構(gòu)的環(huán)境，提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等多模態(tài)體驗(yàn)的技術(shù)，其特征包括實(shí)時(shí)信息傳遞、沉浸式體驗(yàn)和多感官交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)情景仿真等方式應(yīng)用在教育教學(xué)中，能夠突破地理限制，拓展學(xué)習(xí)的時(shí)空，促進(jìn)教育資源共享，增強(qiáng)學(xué)生的參與感和自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)和教學(xué)帶來(lái)創(chuàng)新的互動(dòng)方式和體驗(yàn)，有助于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的提升。

1.2 "虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的高中地理教學(xué)模式中，教師往往依賴于講授書(shū)本知識(shí)，單一的教學(xué)方式限制了學(xué)生的開(kāi)拓性思維，學(xué)生容易失去探索知識(shí)的欲望[1]?，F(xiàn)在隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)始被應(yīng)用到高中地理課堂教學(xué)中，通過(guò)提供逼真的虛擬場(chǎng)景和沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中研究地理知識(shí)，在各種模擬活動(dòng)和任務(wù)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，不僅會(huì)加深學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，而且會(huì)促進(jìn)其綜合思維能力、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也極大地豐富了高中地理教學(xué)的內(nèi)容和形式，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有助于全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

2 "高中地理課程教學(xué)存在的問(wèn)題

2.1 "空間概念具象化難題

地理學(xué)科的空間性顯著，空間思維能力是地理核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，教師清楚空間思維能力的培養(yǎng)是中學(xué)地理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，但迫于沒(méi)有新的教學(xué)途徑，往往只能通過(guò)語(yǔ)言描述以及閱讀平面地圖來(lái)幫助學(xué)生提高空間思維能力[2]。而單純依靠文字和圖片的傳達(dá)，往往難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力的效果。學(xué)生很難將抽象概念與實(shí)際的地理環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，將空間概念具象化，形成自己的地理空間概念，對(duì)空間概念的理解容易模糊化和片面化。如在閱讀地圖時(shí)，學(xué)生缺乏對(duì)地理符號(hào)、方位等要素的理解，造成對(duì)地圖的誤判，無(wú)法提升空間思維能力。

2.2 "實(shí)踐探究缺乏

在高中地理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐能力是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的任務(wù)，可以讓學(xué)生對(duì)地理理論知識(shí)有更加深刻的了解。因此，怎樣培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐能力，讓學(xué)生扎實(shí)掌握地理知識(shí)，成為現(xiàn)階段高中地理教學(xué)的一大難題[3]。沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)踐感受，學(xué)生往往很難將地理知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，只是記住一些抽象的概念和地圖的形狀，無(wú)法把握地理環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性，面對(duì)地理現(xiàn)象，缺乏分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3 "高中地理教學(xué)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

著名心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，知識(shí)不是從外部被動(dòng)接受，而是個(gè)體與環(huán)境相互作用主動(dòng)構(gòu)建的。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的互動(dòng)學(xué)習(xí)將學(xué)生置于一個(gè)更加積極的學(xué)習(xí)位置，他們不再是被動(dòng)地接受信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用，可以提升學(xué)生以下兩個(gè)方面的能力。

3.1 "提升空間思維能力

地理學(xué)科具有抽象性、空間性的特點(diǎn)，而高中地理空間想象類知識(shí)難度最大。學(xué)生面對(duì)概念性、抽象性的知識(shí)，需要較強(qiáng)的空間思維能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把不同時(shí)空的地理事物、地理要素聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生可以參與虛擬考察，身臨其境地去探索不同地域的地理環(huán)境，觀察各種地形地貌、氣候特征等。其逼真的三維視覺(jué)效果，可以讓學(xué)生從三維空間的角度獲取地理信息、辨別地理事物、分析地理現(xiàn)象、總結(jié)地理規(guī)律。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自主地進(jìn)行區(qū)域地理要素的研究，丈量區(qū)域地理的尺度，判斷地理位置，辨別地理空間特征[4]；還可以進(jìn)行各種地理實(shí)驗(yàn)和模擬，如氣候模擬、地質(zhì)變化模擬等。學(xué)生可在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察和分析地理現(xiàn)象的變化過(guò)程，具象化地深入理解地理的空間發(fā)展和規(guī)律。如在人文地理教學(xué)中，針對(duì)地理課程中的“地域文化與傳統(tǒng)民居”等內(nèi)容，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)參觀了解不同地域的民居建筑風(fēng)格、裝飾特色、文化內(nèi)涵等。在高中地理教學(xué)中利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅能夠提升學(xué)生的空間思維能力，還能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

3.2 "培養(yǎng)地理實(shí)踐能力

實(shí)踐出真知，通過(guò)實(shí)踐能夠更加直觀地感知地理空間、地理現(xiàn)象和地理規(guī)律。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能幫助學(xué)生將抽象的地理理論與實(shí)際情景相結(jié)合，更深入地認(rèn)識(shí)地理學(xué)科；可以為地理學(xué)習(xí)提供交互式學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中自由探索，進(jìn)行各種實(shí)踐操作和應(yīng)用，如地圖繪制、地理數(shù)據(jù)分析、環(huán)境模擬等；能幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用地理知識(shí)，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以創(chuàng)造多樣化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，如模擬地理探險(xiǎn)、地理實(shí)驗(yàn)室、地理場(chǎng)景游戲等。學(xué)生在不同場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，開(kāi)闊學(xué)習(xí)視野，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。虛擬現(xiàn)實(shí)可以打破時(shí)空的限制，進(jìn)行各種地理情景的模擬演練，如自然災(zāi)害、治理環(huán)境污染等場(chǎng)景，有助于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)對(duì)地理問(wèn)題和情景的應(yīng)變能力與實(shí)踐能力，使其既掌握必要的知識(shí)，又鍛煉實(shí)踐技能，使地理教學(xué)與實(shí)際生活密切聯(lián)系[5]。

4 "虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用

分析

4.1 "虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中地理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

在高中地理教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)提供沉浸式和互動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境，可極大地增強(qiáng)學(xué)生的地理實(shí)踐能力、空間思維能力和問(wèn)題解決能力。綜合研究市場(chǎng)上相關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，可以以功能特征為劃分標(biāo)準(zhǔn)，把這些應(yīng)用產(chǎn)品分為以下三個(gè)類別。

4.1.1 "虛擬地理考察

虛擬地理考察主要通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入三維模擬的地理環(huán)境，學(xué)生在沉浸式的三維環(huán)境中可以探索不同的地貌、氣候區(qū)域和人文景觀，在沒(méi)有時(shí)間和空間的限制下進(jìn)行地形分析、氣候模擬和文化體驗(yàn)。以Google Earth為例，學(xué)生可以利用鼠標(biāo)去轉(zhuǎn)動(dòng)地球，探索特定地點(diǎn)，縮放瀏覽地表地物，還能夠?qū)Φ匚镞M(jìn)行編輯。利用Google Earth可同時(shí)瀏覽某一地區(qū)的多種要素，選擇要素后，還能夠進(jìn)行精確的地理位置、角度等調(diào)整，讓學(xué)生掌握地理時(shí)空分布特征。虛擬地理考察可以在一定程度上幫助學(xué)生構(gòu)建空間概念，鍛煉和提升其空間定位能力、空間思維能力、空間分析能力等，培養(yǎng)學(xué)生的地理空間素養(yǎng)。

4.1.2 "虛擬地理實(shí)驗(yàn)

在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生從二維學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為多維學(xué)習(xí)，讓學(xué)生既能夠接受基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，也能夠快捷而高效地學(xué)習(xí)地理知識(shí)、掌握地理技能[6]。地理學(xué)科具有區(qū)域性、空間性和時(shí)間性的特點(diǎn)[7]。虛擬地理實(shí)驗(yàn)可以創(chuàng)造虛擬動(dòng)態(tài)演示區(qū)域，轉(zhuǎn)換時(shí)空，模擬虛擬情景進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作。如在Labster虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集和分析。又如，在Labster的“人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)的影響”虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解人類活動(dòng)如何影響降水、滲透、地底徑流，同時(shí)深刻理解這些地理抽象概念。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以更改不同的參數(shù)并測(cè)試模型，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，復(fù)盤后還可以重新實(shí)驗(yàn)。對(duì)地理現(xiàn)象進(jìn)行分析、操作，推演發(fā)展過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“認(rèn)知—實(shí)踐—深化認(rèn)知”的地理實(shí)踐的完整過(guò)程。虛擬地理實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)地理知識(shí)，提高操作技能，鍛煉和提升實(shí)驗(yàn)操作能力、抽象概念認(rèn)知能力、數(shù)據(jù)分析能力等，培養(yǎng)地理知識(shí)素養(yǎng)，極大地提高學(xué)生的地理實(shí)踐能力。

4.1.3 "地理互動(dòng)游戲

地理互動(dòng)游戲提供了一個(gè)互動(dòng)性強(qiáng)、情景真實(shí)的虛擬環(huán)境，讓學(xué)生在其中執(zhí)行任務(wù)和解決問(wèn)題。如沙盒游戲Cities： Skylines（如圖1所示，該圖摘選自Cities： Skylines官網(wǎng)），學(xué)生可以體驗(yàn)城市發(fā)展與建設(shè)過(guò)程，同時(shí)運(yùn)用所學(xué)地理知識(shí)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬工農(nóng)業(yè)布局、城市化、城市交通狀況等場(chǎng)景[8]。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生將平時(shí)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)主動(dòng)遷移到實(shí)際生活中，運(yùn)用所學(xué)地理知識(shí)去解決地理問(wèn)題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，提升了學(xué)生的地理實(shí)踐能力，鍛煉了學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

4.2 "以“地域文化與傳統(tǒng)民居”一課為例的高中地理虛擬教學(xué)應(yīng)用

如表1所示（圖片摘選自B站極倍-zSpace官方頻道課程樣例），現(xiàn)在高中地理教學(xué)可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將地理知識(shí)從二維平面圖轉(zhuǎn)為三維立體圖。案例“地域文化與傳統(tǒng)民居”是典型的虛擬地理考察，過(guò)程模擬了真實(shí)的地理考察活動(dòng)，學(xué)生在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過(guò)程中形成地理知識(shí)區(qū)域組合和傳統(tǒng)民居的差異化對(duì)比，提升了空間感知能力和地理位置認(rèn)知?！暗赜蛭幕c傳統(tǒng)民居”一課加入虛擬地理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在民居內(nèi)部進(jìn)行控制環(huán)境實(shí)驗(yàn)，搭建蒙古包，提高實(shí)踐操作技能和解決問(wèn)題的能力。

5 "結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高中地理課程教學(xué)中，能夠突破時(shí)空限制，創(chuàng)設(shè)虛擬空間，不僅可以豐富教學(xué)資源，而且可以提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)能力。需要指出的是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高中地理教學(xué)也存在一些問(wèn)題，包括：學(xué)習(xí)效果不確定，學(xué)生的學(xué)習(xí)成效無(wú)法保證；技術(shù)設(shè)備分配不均，容易造成教育不公平；等等。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟硬件的發(fā)展，未來(lái)其在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用潛力將會(huì)越來(lái)越大。它逼真的虛擬場(chǎng)景和沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能夠提高學(xué)生的地理實(shí)踐能力和空間思維能力，使用得當(dāng)將成為地理教學(xué)中的重要工具，相信可以在高中地理教學(xué)中得到更廣泛的應(yīng)用。

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