※ 2019高三開(kāi)學(xué)考試地理試題匯總
※ 2019高考地理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題匯總
［摘要］在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下，地理教師可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建自然景觀的立體虛擬場(chǎng)景，通過(guò)地理過(guò)程的虛擬動(dòng)態(tài)演示、區(qū)域時(shí)空?qǐng)鼍暗奶摂M漫游和地理空間的虛擬情境創(chuàng)設(shè)，突破傳統(tǒng)課堂模式，探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的中學(xué)地理課程設(shè)計(jì)。在中學(xué)地理課程中，教師可利用VR技術(shù)與教育相結(jié)合，為學(xué)生帶來(lái)三維空間學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的熱情。
［關(guān)鍵詞］地理教學(xué);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);可視化;課程設(shè)計(jì)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，課堂教學(xué)日益多樣化，中學(xué)教學(xué)的課程設(shè)計(jì)也豐富多彩，地理教育工作者應(yīng)針對(duì)課程特點(diǎn)，進(jìn)一步挖掘基于大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualRe-ality，VR)、地理信息(GIS)和遙感技術(shù)(RS)等現(xiàn)代信息技術(shù)的教育價(jià)值，尤其是合理利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升教學(xué)效果。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與中學(xué)地理教學(xué)
(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其特點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向，該項(xiàng)技術(shù)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面，在地理教學(xué)中通過(guò)三維建模軟件可以完成虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)建。在課堂上，學(xué)生可以通過(guò)佩戴頭盔、手柄、數(shù)據(jù)衣服、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理景物認(rèn)知的可視化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能通過(guò)立體視覺(jué)和虛擬交互使人產(chǎn)生身臨其境的實(shí)感體驗(yàn)，具有構(gòu)想性、沉浸性和交互性三大特征。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示的畫(huà)面逼真完美，具有身臨其境的感覺(jué)，所以學(xué)生能通過(guò)虛擬的地理場(chǎng)景輕松地學(xué)習(xí)地理知識(shí)。
(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與地理教學(xué)
傳統(tǒng)的地理課堂教學(xué)模式單一，有些課程內(nèi)容教具準(zhǔn)備較為困難，不能多種形式、多角度地給學(xué)生提供形象思維的啟迪，一定程度上限制了學(xué)生的開(kāi)拓性思維。學(xué)生只是局限于教室內(nèi)聽(tīng)課、學(xué)習(xí)環(huán)境枯燥、教學(xué)模式固定，導(dǎo)致學(xué)生失去探索知識(shí)的欲望。而虛擬現(xiàn)實(shí)具有圖文并茂、視聽(tīng)兼顧、交互性強(qiáng)、信息量大、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大課堂教學(xué)的容量，化抽象為直觀，創(chuàng)設(shè)各種情境，能突出教學(xué)重難點(diǎn)，對(duì)地理教學(xué)起到不可估量的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)的地理場(chǎng)景具有很強(qiáng)的臨場(chǎng)感，這種虛擬場(chǎng)景應(yīng)用于地理課堂教學(xué)中，不僅形象、生動(dòng)，而且能使學(xué)生有一種身臨其境的感覺(jué)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的視聽(tīng)效果，達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。中學(xué)地理的許多知識(shí)、原理比較抽象，用語(yǔ)言難以準(zhǔn)確表達(dá)，通過(guò)模擬地理場(chǎng)景實(shí)施教學(xué)，使虛擬現(xiàn)實(shí)走進(jìn)課堂，可以喚起學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)地理課堂教學(xué)的真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷在中學(xué)教育中普及，中學(xué)地理的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果也不斷提升。
二、地理課程中虛擬現(xiàn)實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)
(一)地理過(guò)程的虛擬動(dòng)態(tài)演示
在地理教學(xué)過(guò)程中，有許多內(nèi)容牽涉地理過(guò)程的教學(xué)，如:風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、堆積等外力作用對(duì)地表形態(tài)變化的影響，河流、海岸、黃土、冰川、風(fēng)沙、喀斯特等地表形態(tài)的形成與演化，受時(shí)間的限制觀測(cè)不到;地殼內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、地震、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生機(jī)制與發(fā)生過(guò)程，受條件的限制不能觀測(cè)。如果使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就可以通過(guò)模擬演示地表的風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、堆積作用，讓學(xué)生感受地表物質(zhì)遷移以及運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程，使學(xué)生沉浸在地理過(guò)程的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中，感受地理規(guī)律的變化。因此，教師可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)虛擬場(chǎng)景，為學(xué)生展現(xiàn)地理現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)性變化，使學(xué)生更好地掌握地理運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
(二)自然景觀的立體虛擬構(gòu)建
在地理學(xué)科中，許多地理規(guī)律因受觀測(cè)條件的限制，不能進(jìn)行實(shí)地考察，許多地理場(chǎng)景需要學(xué)生認(rèn)識(shí)、描述和掌握，但是傳統(tǒng)的地理教具、模型只能運(yùn)用多媒體課件，近似地還原地理事物的形象，不能呈現(xiàn)各種景觀的細(xì)節(jié)，教學(xué)不夠形象、生動(dòng)、直觀。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有三維建模的功能，可以構(gòu)建全景的三維地理模型，使學(xué)生具有身臨其境的感覺(jué)。例如，在自然地理教學(xué)中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)增加地質(zhì)地貌、植被、土壤和水文等要素，具有很強(qiáng)的真實(shí)感，學(xué)生可以獲得全景體驗(yàn)，以加深對(duì)地理景觀的認(rèn)識(shí)。
(三)地理空間的虛擬情境創(chuàng)設(shè)
地理過(guò)程具有空間性、復(fù)雜性，受客觀條件的限制很難給學(xué)生展示，我們可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，按照地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)人機(jī)交互的虛擬場(chǎng)景，如虛擬太陽(yáng)系、大氣運(yùn)動(dòng)、地表水循環(huán)過(guò)程以及虛擬地震、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生機(jī)制與發(fā)生過(guò)程等，讓學(xué)生親自動(dòng)手，增強(qiáng)地理學(xué)習(xí)的情境體驗(yàn)與交互體驗(yàn)，在地理空間的虛擬情境實(shí)驗(yàn)中，彌補(bǔ)當(dāng)前地理教學(xué)中多媒體課件和教具模型的局限性，使學(xué)生在情境互動(dòng)中驗(yàn)證地理現(xiàn)象與總結(jié)地理規(guī)律，實(shí)現(xiàn)地理知識(shí)與實(shí)際生活的融會(huì)貫通。
(四)區(qū)域時(shí)空?qǐng)鼍暗奶摂M漫游
地理現(xiàn)象具有空間性、區(qū)域性，在區(qū)域地理教學(xué)中，教師需要為學(xué)生講解不同區(qū)域的地理分布，讓學(xué)生掌握地理事物的時(shí)空特征。過(guò)去只能用語(yǔ)言描述或多媒體展示的方法進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)形式單調(diào)，課堂教學(xué)效果不佳。如果采用VR技術(shù)，就能突破地理教學(xué)通過(guò)圖片、視頻展現(xiàn)地理空間的傳統(tǒng)教學(xué)模式，可以按照地理時(shí)空和區(qū)域特性，營(yíng)造一個(gè)虛擬的地理漫游實(shí)時(shí)場(chǎng)景，使學(xué)生自由穿梭其中，學(xué)習(xí)地理。以城市地理教學(xué)為例，綜合運(yùn)用地理信息建模、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與使用的虛擬漫游系統(tǒng)，傳統(tǒng)的城市現(xiàn)象展示大多是建立在二維平面圖像或視頻影像上的，這種表達(dá)方式性能單一、交互性差;通過(guò)VR技術(shù)構(gòu)建三維數(shù)字城市，將真實(shí)的城市場(chǎng)景通過(guò)數(shù)字化模型再現(xiàn)到計(jì)算機(jī)中，學(xué)生可以在所構(gòu)建的三維虛擬場(chǎng)景中自由漫游，交互性強(qiáng)。
三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理課程設(shè)計(jì)
在中學(xué)地理課程中，許多內(nèi)容可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，以人教版《高中地理(必修一)》中“常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)”為例，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)天氣系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)景體驗(yàn)和交互體驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)而探討其中的教學(xué)意義與價(jià)值。
(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程設(shè)計(jì)思路
在“常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)中，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)和所要講解的知識(shí)點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容重新整合，形成沉浸設(shè)計(jì)、構(gòu)想設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)三個(gè)模塊，每個(gè)模塊根據(jù)大氣的熱力狀況、大氣的運(yùn)動(dòng)、天氣系統(tǒng)分成八個(gè)方面，這是常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)實(shí)景體驗(yàn)與交互體驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路。
(二)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的課堂教學(xué)
在“常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)”一課教學(xué)中，教師首先進(jìn)行情境導(dǎo)入，即通過(guò)“一場(chǎng)秋雨一場(chǎng)寒，十場(chǎng)秋雨穿上棉”的場(chǎng)景，展示冷空氣南下所帶來(lái)的天氣變化，使學(xué)生形成對(duì)大氣環(huán)境的基本認(rèn)識(shí)。然后，教師通過(guò)實(shí)景模型與動(dòng)畫(huà)模擬演示，讓學(xué)生明確冷氣團(tuán)與暖氣團(tuán)所處的位置，了解大氣運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。最后，教師通過(guò)情境交互的VR技術(shù)，讓學(xué)生把握大氣運(yùn)動(dòng)的條件，掌握常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)。首先，應(yīng)用UniverseSandbox2軟件，全景展示大氣運(yùn)動(dòng)(如熱力環(huán)流、大氣水平運(yùn)動(dòng)等)的虛擬場(chǎng)景，讓學(xué)生佩戴HTCVive立體顯示頭盔，通過(guò)環(huán)繞聲耳機(jī)使學(xué)生沉浸于虛擬的大氣運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中，使學(xué)生直觀地理解冷鋒、暖鋒的形成過(guò)程，刺激學(xué)生的求知欲。其次，通過(guò)UniverseSandbox2，模擬展示冷氣團(tuán)與暖氣團(tuán)的溫度、濕度、體積、質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，讓學(xué)生了解氣團(tuán)的屬性。最后，通過(guò)UniverseSandbox2進(jìn)行情境交互的地理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)操作HTCVive虛擬交互手柄，創(chuàng)建天氣系統(tǒng)???冷鋒、暖鋒，并仔細(xì)觀察冷鋒、暖鋒兩側(cè)的溫度、濕度特征。借助HTCVive虛擬交互手柄進(jìn)行場(chǎng)景交互實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)大氣運(yùn)動(dòng)的立體虛擬實(shí)景，使學(xué)生獲得冷鋒、暖鋒的天氣交互體驗(yàn)。
(三)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)景體驗(yàn)
采用Unity3D引擎制作，該引擎制作效果精良，同時(shí)跨平臺(tái)，能夠支持Android平板電腦與PC。應(yīng)用三維交互類(lèi)課件展示常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)，通過(guò)Uni-ty3D引擎的場(chǎng)景功能，將課件的設(shè)計(jì)模塊化，實(shí)現(xiàn)效果逼真的三維環(huán)境。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合“常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)”課程內(nèi)容特點(diǎn)，通過(guò)場(chǎng)景建模、立體顯示和虛擬交互構(gòu)建虛擬大氣運(yùn)動(dòng)實(shí)景。教師通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)景，使學(xué)生在教室中就能浸入大氣運(yùn)動(dòng)空間，在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)上得到現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，由此充分認(rèn)識(shí)冷氣團(tuán)與暖氣團(tuán)、冷鋒與暖鋒、冷暖鋒形成的天氣;通過(guò)動(dòng)態(tài)展示大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使學(xué)生能更加直觀地了解和感知復(fù)雜多變的天氣，培養(yǎng)學(xué)生的感知運(yùn)動(dòng)思維，增強(qiáng)地理課堂的生動(dòng)性;通過(guò)情境化的虛擬實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)地理課堂的情境交互，促進(jìn)學(xué)生對(duì)對(duì)流層的進(jìn)一步探索，深刻領(lǐng)會(huì)復(fù)雜天氣形成的原因。由于VR技術(shù)具有交互性、沉浸性、多感知性的特點(diǎn)，可以寓教于樂(lè)，具有學(xué)習(xí)的過(guò)程性、時(shí)空多樣性、建模的利用性。因此，未來(lái)的地理課程和地理課堂教學(xué)，通過(guò)VR技術(shù)與教育相結(jié)合，為學(xué)生帶來(lái)三維空間學(xué)習(xí)環(huán)境，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的熱情，而且通過(guò)對(duì)客觀環(huán)境的模擬，與實(shí)際學(xué)習(xí)情境高度融合，從視、聽(tīng)、觸等感官上給學(xué)生帶來(lái)前所未有的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/1151557.html
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