【摘要】地理學(xué)的研究對(duì)象具有時(shí)空多維性同時(shí)難以親身經(jīng)歷, 其科學(xué)規(guī)律難以掌握.。虛擬現(xiàn)實(shí)VR 技術(shù)能夠借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境非常逼確實(shí)虛擬環(huán)境,讓學(xué)生親身感受,, 增加地理課堂教學(xué)的真實(shí)感, 通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等全方位熟悉地理環(huán)境, 學(xué)習(xí)新知識(shí), 掌握新技能？梢灶A(yù)測(cè)VR 技術(shù)將在未來(lái)的地理教學(xué)中有著巨大的應(yīng)用前景。
1.VR 技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)VR(Virtual Reality) 是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)。能夠借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境非常逼確實(shí)虛擬環(huán)境, 且支持用戶(hù)使用自然技能來(lái)親身感受,因而引起了人們及大的興致,曾經(jīng)被稱(chēng)為“夢(mèng)幻般的技術(shù)”和“人機(jī)接口的最后一道障礙”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很多引人入勝的特征,歸結(jié)起來(lái)有以下三點(diǎn): 交互性、臨場(chǎng)性和多感知性。( 1) 交互性: 參與者通過(guò)輸入設(shè)備向虛擬現(xiàn)實(shí)軟件發(fā)出指令,虛擬現(xiàn)實(shí)軟件同意指令并智能的給予解說(shuō), 接著更新虛擬世界,而不是像觀(guān)看三維動(dòng)畫(huà)那樣,只能消沉地同意信息或偏偏作為一個(gè)第三者。( 2) 臨場(chǎng)性: 在參與者與虛擬世界進(jìn)行交互時(shí)由于頭盔顯示器、數(shù)據(jù)衣及數(shù)據(jù)手套的作用,虛擬系統(tǒng)將參與者置于一種割裂的環(huán)境中, 同時(shí)在這種環(huán)境中參與者頭、手、眼、語(yǔ)言及軀體的運(yùn)動(dòng)都會(huì)使虛擬環(huán)境中的圖象與聲音實(shí)時(shí)地跟隨變化, 拿起物體可使物體隨著手的移動(dòng)而運(yùn)動(dòng),同時(shí)可以聽(tīng)到三維仿確實(shí)聲音, 參與者在虛擬環(huán)境中,一切感覺(jué)基本上極其的逼真,使其有一種身臨其境的感覺(jué)。( 3) 多感知性: 由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽(tīng)、觸、動(dòng)覺(jué)的傳感及反應(yīng)裝置, 因此,使用者在虛擬環(huán)境中可以獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多種感知,從而達(dá)成身臨其境的感受。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地理教育中的運(yùn)用
2.1 有利于解決地理教學(xué)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題
2.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)用于教學(xué)能夠彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中,經(jīng)常會(huì)碰到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等的限制,致使一些需要的教學(xué)環(huán)節(jié)或?qū)嶒?yàn)活動(dòng)無(wú)法開(kāi)展。如在講述地球表皮時(shí), 虛擬地理環(huán)境可以虛擬大氣圈、巖石圈、水圈、生物圈各圈層并形象地展示各個(gè)圈層之間相互作用所組成的龐大系統(tǒng)。使學(xué)生得以擺脫課本說(shuō)教的冷淡感, 寓教于樂(lè)。
2.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以模擬顯現(xiàn)那些在現(xiàn)實(shí)中存在, 但在一般實(shí)驗(yàn)或教學(xué)環(huán)境下很難、甚至是無(wú)法顯現(xiàn)的事物與現(xiàn)象, 例如地動(dòng)和海嘯, 滑坡和泥石流, 臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)難的妨礙, 針對(duì)這些地理環(huán)境問(wèn)題,可以借助于虛擬的方法, 構(gòu)建模型,對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。這類(lèi)內(nèi)容早已有許多電影作品進(jìn)行了展示, 同時(shí)在教學(xué)中收到了良好的結(jié)果,其不足是除實(shí)地考察外, 學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體卻只能以第三者的角色來(lái)消沉參與, 而通過(guò)沉醉型虛擬現(xiàn)實(shí), 學(xué)生們可以真正獲得置身于現(xiàn)場(chǎng)的感覺(jué), 甚至能融入到過(guò)程中去, 無(wú)論是針對(duì)課程教學(xué)依然科普教育來(lái)說(shuō), 這種方法的成效是不言自明的。
2.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于突破空間、時(shí)間對(duì)教學(xué)的限制, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將一些長(zhǎng)時(shí)間或長(zhǎng)期的變化過(guò)程壓縮到可同意的時(shí)間里出現(xiàn)給學(xué)生。像大陸漂移、天體運(yùn)動(dòng)等知識(shí)的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)研究就能夠得以形象直觀(guān)、快速完整的進(jìn)行。使學(xué)生可以形象直觀(guān)的了解板塊運(yùn)動(dòng)和宇宙中各要緊天體運(yùn)行的大概情況。
2.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可結(jié)合人文地理教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)游戲, 讓學(xué)生玩中學(xué)。地理學(xué)不僅研究自然環(huán)境還研究人文環(huán)境,是自然與人文相調(diào)和的綜合環(huán)境。在人文地理教學(xué)中, 在講述城市規(guī)劃時(shí), 可以用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬城市的街道, 街道樹(shù)種, 建筑物及高層建筑, 依據(jù)城市的功能和城市美學(xué)原理, 同時(shí)還對(duì)街道樹(shù)種的選擇進(jìn)行比較, 讓學(xué)生進(jìn)行城市的安排布局, 多方案的對(duì)比分析, 選擇出一種有理的城市規(guī)劃。
用虛擬的環(huán)境代表真實(shí)的環(huán)境, 可認(rèn)為學(xué)生創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境, 寓教于樂(lè)。
再如: 旅游風(fēng)景區(qū)的規(guī)劃管理教學(xué), 給出相應(yīng)的資源條件( 如風(fēng)景所在的區(qū)位條件、建設(shè)景區(qū)所需的各種工具等) 和相應(yīng)的建設(shè)和經(jīng)營(yíng)期限。讓學(xué)生依據(jù)給定的條件進(jìn)行風(fēng)景區(qū)的設(shè)計(jì)規(guī)劃和建設(shè), 建成后即投入運(yùn)營(yíng)。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中, 依據(jù)游客對(duì)景點(diǎn)需求的情況, 即時(shí)進(jìn)行景點(diǎn)調(diào)整。最后, 學(xué)生通過(guò)有效的管理,來(lái)提高風(fēng)景區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)游戲活動(dòng), 學(xué)習(xí)者可以應(yīng)用、提高差不多掌握的與旅游風(fēng)景區(qū)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理等方面有關(guān)的知識(shí)和技能。
2.2 有利于開(kāi)拓和深化新型地理教學(xué)模式,提高教學(xué)績(jī)效
地理學(xué)作為一門(mén)研究地表空間結(jié)構(gòu)以及人類(lèi)與地理環(huán)境關(guān)系的科學(xué), 研究對(duì)象具有時(shí)空多維性而難以親歷, 其科學(xué)規(guī)律難以掌握.虛擬場(chǎng)景方法可創(chuàng)新展現(xiàn)了高山平原、河流湖泊、丘陵沙漠、城鄉(xiāng)景觀(guān)等任何區(qū)域的景觀(guān)特征, 可以完全轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)地理教學(xué)只靠文字和少量局部圖片的教學(xué)模式, 使自然地理、人文地理教學(xué)的生動(dòng)性和真實(shí)性大大提高, 還可以把地理學(xué)科中分支學(xué)科教學(xué)內(nèi)容綜合起來(lái), 達(dá)成地理學(xué)科研究性學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建三維地理環(huán)境背景作為基礎(chǔ)圖層, 把地理中各分支學(xué)科各個(gè)應(yīng)用土地疊加到圖層中, 整合地理學(xué)科中分支學(xué)科知識(shí), 為地理教育提供良好的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境, 提高教學(xué)績(jī)效。
2.3 科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性共存
滿(mǎn)足教育教學(xué)的理想與現(xiàn)實(shí)的同一長(zhǎng)期以來(lái),教育的發(fā)展總是處于一種資金短缺的窘境, 無(wú)法滿(mǎn)足巨大的教學(xué)需求。特別是近幾年高校擴(kuò)招、社會(huì)學(xué)習(xí)化和人口的自然變化等因素, 都使教學(xué)設(shè)施等的投入處于消沉狀態(tài)。作為人類(lèi)認(rèn)知學(xué)習(xí)和相關(guān)能力發(fā)展的新工具, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有科學(xué)、形象、簡(jiǎn)易、安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)效、習(xí)慣性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), 有力的支持教學(xué)走向規(guī)；、最優(yōu)化和人性化。最具現(xiàn)實(shí)意義的是, 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正成為主流。
依靠于各級(jí)各類(lèi)寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的公共建設(shè)和個(gè)人計(jì)算機(jī)的自然普及,網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)重點(diǎn)在于軟件建設(shè), 其投入方法屬于“軟投入”。它能夠即時(shí)、有效的緩解學(xué)習(xí)者的壓力, 并滿(mǎn)足他們對(duì)更多課程門(mén)類(lèi)的需求,保證院校教學(xué)的順利開(kāi)展, 同時(shí)能夠較好的習(xí)慣教學(xué)需求的波動(dòng), 盡也許幸免社會(huì)資源的白費(fèi)。隨著技術(shù)發(fā)展的成熟, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將更加負(fù)有科學(xué)和實(shí)效性, 實(shí)現(xiàn)起來(lái)也將更加簡(jiǎn)易和經(jīng)濟(jì), 教育界在教學(xué)理想與經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)之間面臨的矛盾與尷尬有望獲得妥當(dāng)解決。
3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用形式
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是繼電視、多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后, 在教育土地內(nèi)最有應(yīng)用前景的媒體技術(shù)之一。目前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)土地中要緊有以下幾種應(yīng)用形式。
3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于地理課件制作
地理的課程特點(diǎn)要求教學(xué)課件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā), 非常注重對(duì)教學(xué)情境和人機(jī)交互的設(shè)計(jì)。目前,課件制作要緊借助動(dòng)畫(huà)、視頻、聲音等多種媒體的有機(jī)組合來(lái)增強(qiáng)情境氣氛, 通過(guò)超級(jí)鏈接、文本輸入、搜索和簡(jiǎn)單的推斷、分支來(lái)實(shí)現(xiàn)交互。缺少現(xiàn)實(shí)參與性、動(dòng)態(tài)性和稟性創(chuàng)造的樂(lè)趣。用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持課件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)立體空間、立體物體的“真三維”展示與介紹, 同時(shí)支持學(xué)習(xí)者的自由瀏覽和“浸入式”漫游,可以隨意控制教學(xué)場(chǎng)景的展示和場(chǎng)景中元素的狀態(tài),進(jìn)行稟性化學(xué)習(xí)與體驗(yàn)。關(guān)于情景性或操作性要求很強(qiáng)的教學(xué)課件來(lái)說(shuō), 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前由于條件的限制, 完全沉醉虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的硬件設(shè)施仍然昂貴價(jià)格, 這也制約了虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的普及。但桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用差不多為教學(xué)媒體的應(yīng)用開(kāi)發(fā)了一條新的道路。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的價(jià)格不斷下降, 軟件的適用性不斷增強(qiáng), 這種媒體必將作為新的教育技術(shù)廣泛應(yīng)用于教學(xué)。值得我們作深入的研究與思考。
3.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)
基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)著重強(qiáng)調(diào)了在線(xiàn)學(xué)習(xí)的臨場(chǎng)參與感, 盡也許支持學(xué)生的各種學(xué)習(xí)、練習(xí)、討論、交流、游戲、考試等活動(dòng)。一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),往往還包括虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)和多媒體考試子系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)基礎(chǔ)課虛擬實(shí)驗(yàn)室基本一致,不再贅述。關(guān)于多媒體考試子系統(tǒng), 它是基于Web、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種綜合性評(píng)價(jià)手段, 強(qiáng)調(diào)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)組建網(wǎng)上虛擬考試環(huán)境,以支持多種測(cè)評(píng)方法的實(shí)施；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體考試系統(tǒng)將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)考試的一個(gè)重要發(fā)展方向。
3.3 虛擬地理實(shí)驗(yàn)室
地理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中適合模擬的方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容是比較多的, 通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用, 可以使學(xué)生將抽象的學(xué)習(xí)改換成的確的學(xué)習(xí)、理性的學(xué)習(xí)改換成體驗(yàn)的學(xué)習(xí)、想象的學(xué)習(xí)改換為現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)、枯燥的學(xué)習(xí)改換成生動(dòng)的學(xué)習(xí)等等,從而輕松有效地從中獵取知識(shí)。
4.結(jié)束語(yǔ)
虛擬現(xiàn)技術(shù)將增加地理課堂教學(xué)的真實(shí)感, 學(xué)生通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等全方位熟悉地環(huán)境, 學(xué)習(xí)新知識(shí), 掌握新技能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的價(jià)格不斷下降以及軟件的適用性不斷增強(qiáng), 虛擬現(xiàn)實(shí)正掀開(kāi)其神秘的面紗而逐步走進(jìn)教學(xué)。盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在地理課程教學(xué)中的應(yīng)用才剛才結(jié)束, 但是這項(xiàng)技術(shù)差不多展示了其巨大應(yīng)用前景, 隨著在教學(xué)上的應(yīng)用程度不斷提高和加強(qiáng), 必將促使教學(xué)條件、教學(xué)環(huán)境的改善以及教學(xué)理念的更新, 并再一次促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的顯著提高。
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