虚拟现实技术在高中地理教学中的应用研究

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@小白创作中心

虚拟现实技术在高中地理教学中的应用研究

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https://m.fx361.cc/news/2024/1205/25705282.html

随着科技的不断发展，虚拟现实技术（VR）在教育领域的应用越来越广泛。在高中地理教学中，虚拟现实技术以其独特的沉浸式体验和互动性，为学生提供了一个全新的学习平台。本文将探讨虚拟现实技术在高中地理教学中的具体应用及其带来的教学效果提升。

虚拟现实技术在高中地理教学中的应用研究

虚拟现实技术（VR）是一种利用计算机技术模拟创造的三维交互环境，允许用户沉浸其中进行模拟操作，通过模拟真实或虚构的环境，提供视觉、听觉和触觉等多模态体验的技术，其特征包括实时信息传递、沉浸式体验和多感官交互。虚拟现实技术通过虚拟实验室和教学情景仿真等方式应用在教育教学中，能够突破地理限制，拓展学习的时空，促进教育资源共享，增强学生的参与感和自主性。虚拟现实技术为学习和教学带来创新的互动方式和体验，有助于学生的个性化学习和实践能力的提升。

在传统的高中地理教学模式中，教师往往依赖于讲授书本知识，单一的教学方式限制了学生的开拓性思维，学生容易失去探索知识的欲望。现在随着计算机技术的广泛应用，虚拟现实技术开始被应用到高中地理课堂教学中，通过提供逼真的虚拟场景和沉浸式学习体验，让学生在虚拟场景中研究地理知识，在各种模拟活动和任务中运用所学知识解决问题，不仅会加深学生对地理知识的理解和应用能力，而且会促进其综合思维能力、解决问题能力和创新能力的发展。此外，虚拟现实技术的应用也极大地丰富了高中地理教学的内容和形式，增强了学生的学习效果，有助于全面提升学生的学习兴趣和学习积极性。

高中地理课程教学存在的问题

地理学科的空间性显著，空间思维能力是地理核心素养的重要内容。在传统教学过程中，教师清楚空间思维能力的培养是中学地理教学的重点和难点，但迫于没有新的教学途径，往往只能通过语言描述以及阅读平面地图来帮助学生提高空间思维能力。而单纯依靠文字和图片的传达，往往难以达到培养学生空间思维能力的效果。学生很难将抽象概念与实际的地理环境联系起来，将空间概念具象化，形成自己的地理空间概念，对空间概念的理解容易模糊化和片面化。如在阅读地图时，学生缺乏对地理符号、方位等要素的理解，造成对地图的误判，无法提升空间思维能力。

在高中地理教学中培养学生的地理实践能力是一项非常关键的任务，可以让学生对地理理论知识有更加深刻的了解。因此，怎样培养学生的地理实践能力，让学生扎实掌握地理知识，成为现阶段高中地理教学的一大难题。没有经过实践感受，学生往往很难将地理知识和实际问题相结合，只是记住一些抽象的概念和地图的形状，无法把握地理环境的复杂性和多样性，面对地理现象，缺乏分析问题、解决问题的能力。

高中地理教学应用虚拟现实技术的优点

著名心理学家皮亚杰认为，知识不是从外部被动接受，而是个体与环境相互作用主动构建的。以虚拟现实技术构建的互动学习将学生置于一个更加积极的学习位置，他们不再是被动地接受信息。虚拟现实技术在高中地理教学中的应用，可以提升学生以下两个方面的能力。

提升空间思维能力

地理学科具有抽象性、空间性的特点，而高中地理空间想象类知识难度最大。学生面对概念性、抽象性的知识，需要较强的空间思维能力。虚拟现实技术可以把不同时空的地理事物、地理要素联系起来，学生可以参与虚拟考察，身临其境地去探索不同地域的地理环境，观察各种地形地貌、气候特征等。其逼真的三维视觉效果，可以让学生从三维空间的角度获取地理信息、辨别地理事物、分析地理现象、总结地理规律。借助虚拟现实技术，教师可以鼓励学生自主地进行区域地理要素的研究，丈量区域地理的尺度，判断地理位置，辨别地理空间特征；还可以进行各种地理实验和模拟，如气候模拟、地质变化模拟等。学生可在虚拟环境中进行实验操作，观察和分析地理现象的变化过程，具象化地深入理解地理的空间发展和规律。如在人文地理教学中，针对地理课程中的“地域文化与传统民居”等内容，可以利用虚拟现实技术参观了解不同地域的民居建筑风格、装饰特色、文化内涵等。在高中地理教学中利用虚拟现实技术，不仅能够提升学生的空间思维能力，还能够激发他们的学习兴趣和学习积极性。

培养地理实践能力

实践出真知，通过实践能够更加直观地感知地理空间、地理现象和地理规律。虚拟现实技术能帮助学生将抽象的地理理论与实际情景相结合，更深入地认识地理学科；可以为地理学习提供交互式学习平台，让学生在虚拟环境中自由探索，进行各种实践操作和应用，如地图绘制、地理数据分析、环境模拟等；能帮助学生更好地理解和应用地理知识，培养解决实际问题的能力。利用虚拟现实技术，还可以创造多样化的学习场景，如模拟地理探险、地理实验室、地理场景游戏等。学生在不同场景中进行实践活动，开阔学习视野，能激发学习兴趣和动力。虚拟现实可以打破时空的限制，进行各种地理情景的模拟演练，如自然灾害、治理环境污染等场景，有助于培养学生应对地理问题和情景的应变能力与实践能力，使其既掌握必要的知识，又锻炼实践技能，使地理教学与实际生活密切联系。

虚拟现实技术在高中地理教学中的应用分析

在高中地理教学中，虚拟现实技术的应用通过提供沉浸式和互动式学习环境，可极大地增强学生的地理实践能力、空间思维能力和问题解决能力。综合研究市场上相关虚拟现实产品，可以以功能特征为划分标准，把这些应用产品分为以下三个类别。

虚拟地理考察

虚拟地理考察主要通过虚拟现实技术进入三维模拟的地理环境，学生在沉浸式的三维环境中可以探索不同的地貌、气候区域和人文景观，在没有时间和空间的限制下进行地形分析、气候模拟和文化体验。以Google Earth为例，学生可以利用鼠标去转动地球，探索特定地点，缩放浏览地表地物，还能够对地物进行编辑。利用Google Earth可同时浏览某一地区的多种要素，选择要素后，还能够进行精确的地理位置、角度等调整，让学生掌握地理时空分布特征。虚拟地理考察可以在一定程度上帮助学生构建空间概念，锻炼和提升其空间定位能力、空间思维能力、空间分析能力等，培养学生的地理空间素养。

虚拟地理实验

在虚拟环境中进行实验，可以借助虚拟现实技术引导学生从二维学习转换为多维学习，让学生既能够接受基于虚拟现实技术的地理实验教学方法，也能够快捷而高效地学习地理知识、掌握地理技能。地理学科具有区域性、空间性和时间性的特点。虚拟地理实验可以创造虚拟动态演示区域，转换时空，模拟虚拟情景进行虚拟实验操作。如在Labster虚拟实验室中，学生可以进行实验操作、数据收集和分析。又如，在Labster的“人类活动对水循环的影响”虚拟实验室中，学生可以通过实验了解人类活动如何影响降水、渗透、地底径流，同时深刻理解这些地理抽象概念。在实验过程中，学生可以更改不同的参数并测试模型，获得实验结果，复盘后还可以重新实验。对地理现象进行分析、操作，推演发展过程，实现“认知—实践—深化认知”的地理实践的完整过程。虚拟地理实验有助于学生在实践中学习地理知识，提高操作技能，锻炼和提升实验操作能力、抽象概念认知能力、数据分析能力等，培养地理知识素养，极大地提高学生的地理实践能力。

地理互动游戏

地理互动游戏提供了一个互动性强、情景真实的虚拟环境，让学生在其中执行任务和解决问题。如沙盒游戏Cities：Skylines（如图1所示，该图摘选自Cities：Skylines官网），学生可以体验城市发展与建设过程，同时运用所学地理知识，通过虚拟现实技术虚拟工农业布局、城市化、城市交通状况等场景。在这个过程中，学生将平时所学知识点主动迁移到实际生活中，运用所学地理知识去解决地理问题。虚拟现实技术的应用，在激发学生学习兴趣、学习动机的同时，提升了学生的地理实践能力，锻炼了学生的问题解决能力。

以“地域文化与传统民居”一课为例的高中地理虚拟教学应用

如表1所示（图片摘选自B站极倍-zSpace官方频道课程样例），现在高中地理教学可以通过虚拟现实技术将地理知识从二维平面图转为三维立体图。案例“地域文化与传统民居”是典型的虚拟地理考察，过程模拟了真实的地理考察活动，学生在使用虚拟现实技术的过程中形成地理知识区域组合和传统民居的差异化对比，提升了空间感知能力和地理位置认知。“地域文化与传统民居”一课加入虚拟地理实验环节，学生可以通过虚拟现实技术在民居内部进行控制环境实验，搭建蒙古包，提高实践操作技能和解决问题的能力。