赵秀臣
北京市延庆区教育科学研究中心 北京 102100
摘要：地理学是一门研究人类赖以生存和发展的地理环境以及人类与地理环境关系的科学。中学地理的学习，除了需要认识和记住一些必要的地理事物的名称、数据和分布外，理解地理事物和现象的空间分布、联系以及相互作用的规律性，是地理教学的目标所指。多媒体技术的出现，给课堂教学注入了新的活力。凭借虚拟现实多媒体技术，教师可以让整个课堂活化。
实践问题：
在初中地理教学中能够逐渐发现VR虚拟现实技术可以弥补地理课的许多欠缺。
1虚拟现实用于教学能够弥补教学条件的不足。
在现实教学中,经常会遇到实验设备、实验场地、教学经费等的限制,致使一些必要的教学环节或实验活动无法开展。如在讲述地球表层时, 虚拟地理环境可以虚拟地球表面上的山地、平原、高原、丘陵和盆地并形象地展示各个地形之间自然要素相互作用所构成的复杂系统。使学生得以摆脱课本说教的冷漠感, 寓教于乐。
2.虚拟现实技术还可以模拟显现那些在现实中存在
但在一般实验或教学环境下很难、甚至是无法显现的事物与现象。例如地震和海啸,滑坡和泥石流,台风等自然灾害的影响,针对这些地理环境问题,可以借助于虚拟的方法,构建模型,对有关问题进行研究。这类内容早已有许多电影作品进行了展示,而且在教学中收到了良好的效果,其不足是除实地考察外,学生作为学习的主体却只能以旁观者的角色来被动参与,而通过沉浸型虚拟现实,学生们可以真正获得置身于现场的感觉,甚至能融入到过程中去,无论是针对课程教学还是科普教育来说,这种方式的成效是不言自明的。
3.虚拟现实技术有利于打破空间、时间对教学的限制
虚拟现实技术可以将一些长时间或长期的变化过程压缩到可接受的时间里呈现给学生。像大陆漂移、天体运动等知识的教学或实验研究就能够得以形象直观、快速完整的进行。使学生可以形象直观的了解板块运动和宇宙中各主要天体运行的大概情况。
4.虚拟现实技术可结合人文地理教学内容设计游戏,让学生玩中学。
地理学不仅研究自然环境还研究人文环境,是自然与人文相融合的综合环境。在世界地理中聚落的教学中,在讲述城市规划时,可以用虚拟现实技术虚拟城市的街道,街道树种,建筑物及高层建筑,根据城市的功能和城市美学原理,同时还对街道树种的选择进行比较,让学生进行城市的安排布局, 多方案的对比分析,选择出一种合理的城市规划。
方案设计：
1.创设虚拟教学情境
用虚拟的环境代替真实的环境,可以为学生创造更好的学习环境,寓教于乐。如:旅游风景区的规划管理教学,给出相应的资源条件(如风景所在的区位条件、建设景区所需的各种工具等)和相应的建设和经营期限。让学生根据给定的条件进行风景区的设计规划。通过游戏活动,学习者可以应用、提高已经掌握的与旅游风景区设计、规划、管理等方面有关的知识和技能。
2.开拓和深化新型地理教学模式,提高教学效果。
地理学作为一门研究地表空间结构以及人类与地理环境关系的科学,研究对象具有时空多维性而难以亲历,其科学规律难以把握.虚拟场景方式可创新展现了高山平原、河流湖泊、丘陵沙漠、城乡景观等任何区域的景观特征,可以完全改变传统地理教学只靠文字和少量局部图片的教学模式,使自然地理、人文地理教学的生动性和真实性大大提高,还可以把地理学科中分支学科教学内容综合起来,达到地理学科研究性学习的预期效果。
3.在教学中既能有科学手段融入还可以与经济性共存
满足教育教学的理想与现实的统一长期以来,教育的发展总是处于一种资金短缺的窘境,无法满足巨大的教学需求。特别是近几年高校扩招、社会学习化和人口的自然变化等因素,都使教学设施等的投入处于被动状态。最具现实意义的是,基于网络的虚拟现实技术正成为主流。
依托于各级各类宽带网络平台的公共建设和个人计算机的自然普及,网络虚拟现实重点在于软件建设,其投入方式属于“软投入”。随着技术发展的成熟,虚拟现实技术必将更加富有科学和实效性,实现起来也将更加简易和经济,教育界在教学理想与经济现实之间面临的矛盾与尴尬有望得到妥善解决。
4.虚拟现实技术的教学应用形式
虚拟现实技术是继电视、多媒体和网络技术之后,在教育领域内最有应用前景的媒体技术之一。目前,虚拟现实技术在教育教学领域中主要有以下几种应用形式。
（1）虚拟现实技术用于地理课件制作
地理的课程特点要求教学课件的设计、开发,十分注重对教学情境和人机交互的设计。目前,课件制作主要借助动画、视频、声音等多种媒体的有机组合来增强情境气氛,通过超级链接、文本输入、搜索和简单的判断、分支来实现交互。缺乏现实参与性、动态性和个性创造的乐趣。用虚拟现实技术支持课件的设计、开发,不仅能够实现立体空间、立体物体的“真三维”展示与介绍,而且支持学习者的自由浏览和“浸入式”漫游,可以随意控制教学场景的展示和场景中元素的状态,进行个性化学习与体验。对于情景性或操作性要求很强的教学课件来说,虚拟现实技术将是一项关键技术。目前由于条件的限制,完全沉浸虚拟现实系统的硬件设施仍然昂贵价格,这也制约了虚拟现实在教学中的普及。这种多媒体技术必将作为新的教育技术广泛应用于教学。值得我们作深入的研究与思考。
（2）基于虚拟现实技术的网络协作学习
基于虚拟现实技术的网络教学系统着重强调了在线学习的临场参与感,尽可能支持学生的各种学习、练习、讨论、交流、游戏、考试等活动。一个完整的虚拟现实网络教学系统,往往还包括虚拟实验子系统和多媒体考试子系统。虚拟实验子系统基础课虚拟实验室基本一致,不再赘述。关于多媒体考试子系统,强调运用虚拟现实技术来组建网上虚拟考试环境,以支持多种测评方式的实施。基于虚拟现实技术的多媒体考试系统将是未来网络考试的一个重要发展方向。
（3）虚拟地理实验室
地理教学实验中适合模拟的方式来进行教学的内容是比较多的,通过虚拟实验在实践教学中的应用,可以使学生将抽象的学习变换成具体的学习、理性的学习变换成体验的学习、想象的学习变换为现实的学习、枯燥的学习变换成生动的学习等等,从而轻松有效地从中获取知识。
虚拟现技术将增加地理课堂教学的真实感,学生通过视觉、听觉和触觉等全方位认识地环境,学习新知识,掌握新技能。随着计算机技术的发展、虚拟现实系统的价格不断下降以及软件的适用性不断增强。尽管虚拟现实技术在地理课程教学中的应用才刚刚开始,但是这项技术已经展示了其巨大应用前景,随着在教学上的应用程度不断提高和加强,必将促使教学条件、教学环境的改善以及教学理念的更新,并再一次促进教学质量的显著提高。在初中地理教学应用互动教学模式的过程中，需要创设具体的教学情境来为有效互动提供重要的保障。虚拟现实技术，这些难点就会迎刃而解。例如对“地球的运动和太阳系八大行星”的研究，通过虚拟现实技术建立立体场景，模拟太空的“高真空，强辐射，失重”状态，并制作出八大行星各自的彩色教三维表现及其运动轨迹。这样，学生就可以像宇航员一样进入太空，感受太空空间的失重环境，热度还可以在太阳系中飞行漫游，亲身体验抽象的宇宙空间。还有一些地理空间对于许多学生而言，由于未曾亲历缺乏真实体验，于是对空间整体的把握虚拟就比较差。
结语：
初中是极为重要的学习阶段，不仅关系到学生的升学，同时对学生的个性发展、素质及思维模式的形成都具有极为重要的意义。在当前新课改不断深入的新形势下，初中地理引入VR虚拟技术能够让学生体验到互动学习的乐趣，拉近师生之间的关系，这无论是对学生地理成绩的提高，还是学生综合学习能力的发展都具有重要的意义。