基于“720云”VR的體驗式學(xué)習活動設(shè)計

《普通高中地理課程標準（2017年版2022年修訂）》指出要充分利用地理信息技術(shù)，營造直觀、實時、生動的地理教學(xué)環(huán)境［1］。隨著媒體技術(shù)的不斷演進，教育場景不斷拓展“所能”的邊界，即能虛實結(jié)合、能實時監(jiān)控、能仿真交互［2］。地理學(xué)是唯一關(guān)注空間分異的學(xué)科。VR技術(shù)以高度還原真實情景，創(chuàng)設(shè)數(shù)字化教學(xué)環(huán)境，具有能克服空間尺度呈現(xiàn)不同地理現(xiàn)象和地理事物，克服時間尺度還原地理過程和地理事件的優(yōu)勢，這與地理學(xué)科的教學(xué)需求不謀而合。基于此，本文從體驗式學(xué)習理論出發(fā)，探究基于VR的體驗式教學(xué)策略，設(shè)計了基于“720云”VR軟件的“地球的歷史”教學(xué)案例，探索VR技術(shù)在高中地理中的運用。一、“720云”VR體驗式學(xué)習的內(nèi)涵及優(yōu)勢體驗式學(xué)習是一種情景化的學(xué)習，VR技術(shù)為情景化創(chuàng)設(shè)了虛擬情景，學(xué)習者在與虛擬情景的交互中增強學(xué)習體驗，同時深化對知識的感知與理解，二者相輔相成?；赩R構(gòu)建的學(xué)習情景兼具資源、交互、體驗等多重屬性，在情景化教學(xué)中有著獨特的優(yōu)勢。1.理論依據(jù)大衛(wèi)·庫伯在總結(jié)杜威等人經(jīng)驗學(xué)習模式的基礎(chǔ)上提出體驗學(xué)習模式（圖1）［3］，即體驗式學(xué)習循環(huán)圈理論。體驗式學(xué)習強調(diào)學(xué)習是由兩個辯證邏輯驅(qū)動的動態(tài)過程，第一個辯證邏輯“具體體驗與抽象概括”是掌握經(jīng)驗的過程；第二個辯證邏輯“反思觀察和行動應(yīng)用”是轉(zhuǎn)換經(jīng)驗的過程，兩種方式轉(zhuǎn)換并連接了我們的思考。體驗式教學(xué)注重認知主體主觀能動性的發(fā)揮和自主學(xué)習能力的培養(yǎng)，符合信息時代的要求，是較為理想的教學(xué)模式［4］。VR技術(shù)為情景化學(xué)習提供了技術(shù)支持，同時體驗式學(xué)習循環(huán)圈理論為VR技術(shù)引入課堂教學(xué)提供理論依據(jù)和方法指引。2.顯著優(yōu)勢“720云”VR軟件可通過手機、電腦、LED大屏便捷訪問，該平臺收錄了來自世界各地4000萬余組全景作品，為旅游、教育、博物館等各行各業(yè)提供全面的全景內(nèi)容數(shù)據(jù)支持。VR全景又被稱為3D實景或360度全景，是由水平方向360度、垂直方向180度連續(xù)拍攝的多張照片拼接成的球形全景圖像，能高水平還原實地景觀。因此，將該軟件引入體驗式學(xué)習活動中有以下優(yōu)勢：（1）創(chuàng)設(shè)沉浸式學(xué)習情景“720云”VR全景能360°全面展示球形范圍內(nèi)的所有實景，并最大限度地還原場景真實性。通過VR對現(xiàn)實世界場景進行虛擬再現(xiàn)，為學(xué)習者創(chuàng)造了沉浸式的學(xué)習情景并使其產(chǎn)生身臨其境的感覺，并帶著這種感覺在虛擬情景中參與學(xué)習活動，能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情、調(diào)動主觀能動性。（2）提供數(shù)字化學(xué)習資源“720云”VR全景圖包括城市、景區(qū)、學(xué)校、展會等多種類型，其中不乏博物館等珍貴的課程資源，且展品、文字、圖片信息都可清晰呈現(xiàn)。VR漫游為跨越時空獲取學(xué)習資源提供了技術(shù)支持，使得實地資源得以在課堂中虛擬再現(xiàn)，最大程度發(fā)揮其在教學(xué)活動中的價值，實現(xiàn)資源的最大化利用。（3）實現(xiàn)交互式學(xué)習體驗交互性指學(xué)習者在VR情境對學(xué)習內(nèi)容及對象的可操作程度和得到反饋的自然程度［5］?！?20云”VR軟件提供了便捷的全景漫游操作界面（圖2），參觀者拖動鼠標即可實現(xiàn)視角跟隨，點擊左下角的“場景切換”按鈕即可實現(xiàn)場景的自由選擇和切換。因此，參觀者在虛擬場景中通過簡單的操作就能自由互動，可以有效增強體驗感。二、基于VR的體驗式學(xué)習教學(xué)策略VR教學(xué)體驗設(shè)計是VR教學(xué)設(shè)計中的核心問題［6］。將VR技術(shù)引入地理課堂教學(xué)中，VR體驗效果越好，學(xué)生對知識的感知效果就越好。因此，在基于VR的體驗式教學(xué)中，充分發(fā)揮VR在體驗式學(xué)習中沉浸式情境創(chuàng)設(shè)，跨時空呈現(xiàn)豐富學(xué)習資源及交互式學(xué)習體驗的優(yōu)勢，將其用于設(shè)計教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實現(xiàn)以學(xué)生為主體的課堂結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，構(gòu)建基于VR的體驗式教學(xué)模式（圖3）。1.確定教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的確定基于前端分析，即通過課標分析、教材分析、學(xué)情分析確定教學(xué)目標與教學(xué)重難點，而解決教學(xué)過程中的重難點往往成為教學(xué)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地理學(xué)是關(guān)于地球和地球上的自然環(huán)境和人文環(huán)境的研究，是唯一關(guān)注空間分異的科學(xué)，如現(xiàn)象、事件和過程在不同地方的變化［8］。此外，由于學(xué)生的空間想象能力與抽象思維能力發(fā)展的差異性，跨時空地理事物和地理現(xiàn)象的呈現(xiàn)往往成為地理教學(xué)過程中的重難點之一。2.VR輔助關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)針對上述類型的教學(xué)重難點，可充分借助VR技術(shù)輔助地理教學(xué)。VR技術(shù)的優(yōu)勢在于快速、直觀、生動地呈現(xiàn)由于時間和空間限制難以親身體驗的地理過程、難以親眼所見的地理事物和地理現(xiàn)象，實現(xiàn)跨時空的學(xué)習資源獲取。依據(jù)庫伯的學(xué)習循環(huán)圈理論，學(xué)習者在VR創(chuàng)設(shè)的情景中通過觀察和體驗獲得具體經(jīng)驗，再對具體經(jīng)驗進行反思觀察，之后抽象概括為知識或方法，再進行遷移應(yīng)用。在VR輔助教學(xué)中，遵循庫伯的體驗式學(xué)習理論能提高教學(xué)和學(xué)習的效率，保障教與學(xué)的有效性。3.VR技術(shù)重構(gòu)教學(xué)結(jié)構(gòu)我國學(xué)者何克抗提出，信息技術(shù)與課程整合的目標是實現(xiàn)一種既能發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的以“自主、探究、合作”為特征的教與學(xué)方式［9］。將VR技術(shù)用于輔助教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的是創(chuàng)造一種以學(xué)生為主的學(xué)習環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性、創(chuàng)造性，提高學(xué)生課堂參與度，最終實現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的新型課堂結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，真正落實學(xué)生的綜合素質(zhì)與實踐技能的提升。三、基于“720云”VR的體驗式學(xué)習教學(xué)設(shè)計1.前端分析（1）課標分析本節(jié)內(nèi)容對應(yīng)課程標準為“1.3運用地質(zhì)年代表等資料，簡要描述地球的演化過程”。其中行為條件“運用地質(zhì)年代表等資料”指明了本節(jié)課的教學(xué)手段，即使用相關(guān)資料幫助學(xué)生理解宏觀的時間尺度，最終形成一種宏觀視角下的時空綜合。與此同時，該課標也強調(diào)在陳述性知識為主的教學(xué)內(nèi)容中學(xué)習資料選取的重要性。因此，本次教學(xué)設(shè)計選取亞洲唯一的古生物化石世界自然遺產(chǎn)、寒武紀生命大爆發(fā)的見證者——澄江化石地世界自然遺產(chǎn)博物館作為課程資源載體。（2）教材分析“地球的歷史”選自人教版2019版高中地理必修一第一章“地球的宇宙環(huán)境”第三節(jié)。第一節(jié)從時空角度介紹地球的宇宙環(huán)境，第二節(jié)“太陽對地球的影響”則是進一步說明第一節(jié)的案例。第四節(jié)將從空間角度介紹“地球的圈層結(jié)構(gòu)”，而本節(jié)是從時間角度介紹了地球的歷史，因此，本章節(jié)起到承上啟下的作用，并與其他章節(jié)共同奠定了高中地理的地球科學(xué)基礎(chǔ)。教材共包含化石與地質(zhì)年代表和地球的演化歷程兩個教學(xué)因子，化石與地質(zhì)年代表是學(xué)習地球演化歷程的基礎(chǔ)，二者呈遞進關(guān)系。（3）學(xué)情分析在知識基礎(chǔ)上，學(xué)生對生物化石知識有一定了解，但時間角度的地球演化歷史是全新的知識領(lǐng)域，對學(xué)生來說具有抽象性。教材提供的資料多屬陳述性內(nèi)容，僅依靠教材進行學(xué)習難以滿足學(xué)生對知識理解的要求。從認知能力上看，高一年級學(xué)生處于抽象思維顯著發(fā)展，但時空想象能力較弱的階段；從學(xué)習心理上看，剛進入高中階段的學(xué)生學(xué)習興趣和學(xué)習動機都處于較高水平。綜合上述分析，筆者確定了本節(jié)教學(xué)目標與教學(xué)重難點（表1）。2.教學(xué)過程依據(jù)前端分析將“720云”VR軟件用于輔助學(xué)習資源與地球演化歷程的呈現(xiàn)。澄江古生物化石群是迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)分布最集中、保存最完整、種類最豐富的“寒武紀生命大爆發(fā)”例證。博物館共分為三個主題展廳：生命大爆發(fā)、生命大演化和生物多樣性。其中生命大演化展廳按照地質(zhì)年代順序完整地記錄了生命演化與地理環(huán)境的變遷，與本節(jié)課程內(nèi)容高度契合。在學(xué)習體驗圈理論的指導(dǎo)下，每個體驗圈將圍繞一個核心問題展開，VR將在解決核心問題中起到關(guān)鍵作用，因此，借助VR將本節(jié)課搬進博物館開展教學(xué)活動，實踐教學(xué)過程（表2）。四、VR體驗式教學(xué)實踐的反思將VR技術(shù)引入體驗式學(xué)習的優(yōu)點是顯而易見的，但VR技術(shù)與課堂教學(xué)不是簡單的相加，需遵循一定的理念保證教學(xué)的有效性。1.學(xué)習體驗與學(xué)習經(jīng)驗相結(jié)合體驗式哲學(xué)認為意義是人們在經(jīng)驗和行為中逐步形成的，是主客體之間互動的結(jié)果。學(xué)習體驗需要基于一定的學(xué)習經(jīng)驗，因此，虛擬學(xué)習活動的設(shè)計要遵循最近發(fā)展區(qū)理論，促進經(jīng)驗與體驗有效互動，實現(xiàn)體驗向經(jīng)驗的有效轉(zhuǎn)化。2.虛擬情景與實際教學(xué)相結(jié)合基于VR技術(shù)的虛擬情景能為學(xué)生提供更加豐富的感官體驗，但若不與實際課堂相結(jié)合將難以保證教學(xué)的有效性。因此，要聯(lián)系課堂實際將虛擬情景與實際學(xué)習活動相結(jié)合，采取線