基于“720云”VR的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（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(shí)時(shí)、生動(dòng)的地理教學(xué)環(huán)境［1］。隨著媒體技術(shù)的不斷演進(jìn)，教育場景不斷拓展“所能”的邊界，即能虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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?；诖?，本文從體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論出發(fā)，探究基于VR的體驗(yàn)式教學(xué)策略，設(shè)計(jì)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(yùn)用。一、“720云”VR體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及優(yōu)勢體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是一種情景化的學(xué)習(xí)，VR技術(shù)為情景化創(chuàng)設(shè)了虛擬情景，學(xué)習(xí)者在與虛擬情景的交互中增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)深化對知識(shí)的感知與理解，二者相輔相成?；赩R構(gòu)建的學(xué)習(xí)情景兼具資源、交互、體驗(yàn)等多重屬性，在情景化教學(xué)中有著獨(dú)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(yàn)學(xué)習(xí)模式的基礎(chǔ)上提出體驗(yàn)學(xué)習(xí)模式（圖1）［3］，即體驗(yàn)式學(xué)習(xí)循環(huán)圈理論。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是由兩個(gè)辯證邏輯驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程，第一個(gè)辯證邏輯“具體體驗(yàn)與抽象概括”是掌握經(jīng)驗(yàn)的過程；第二個(gè)辯證邏輯“反思觀察和行動(dòng)應(yīng)用”是轉(zhuǎn)換經(jīng)驗(yàn)的過程，兩種方式轉(zhuǎn)換并連接了我們的思考。體驗(yàn)式教學(xué)注重認(rèn)知主體主觀能動(dòng)性的發(fā)揮和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，符合信息時(shí)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(xí)提供了技術(shù)支持，同時(shí)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)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(jī)、電腦、LED大屏便捷訪問，該平臺(tái)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(shí)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(shí)地景觀。因此，將該軟件引入體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)中有以下優(yōu)勢：（1）創(chuàng)設(shè)沉浸式學(xué)習(xí)情景“720云”VR全景能360°全面展示球形范圍內(nèi)的所有實(shí)景，并最大限度地還原場景真實(shí)性。通過VR對現(xiàn)實(shí)世界場景進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造了沉浸式的學(xué)習(xí)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(xí)活動(dòng)，能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性。（2）提供數(shù)字化學(xué)習(xí)資源“720云”VR全景圖包括城市、景區(qū)、學(xué)校、展會(huì)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(shí)空獲取學(xué)習(xí)資源提供了技術(shù)支持，使得實(shí)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(dòng)中的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。（3）實(shí)現(xiàn)交互式學(xué)習(xí)體驗(yàn)交互性指學(xué)習(xí)者在VR情境對學(xué)習(xí)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(dòng)鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)視角跟隨，點(diǎn)擊左下角的“場景切換”按鈕即可實(shí)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(dòng)，可以有效增強(qiáng)體驗(yàn)感。二、基于VR的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)教學(xué)策略VR教學(xué)體驗(yàn)設(shè)計(jì)是VR教學(xué)設(shè)計(jì)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(yàn)效果越好，學(xué)生對知識(shí)的感知效果就越好。因此，在基于VR的體驗(yàn)式教學(xué)中，充分發(fā)揮VR在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中沉浸式情境創(chuàng)設(shè)，跨時(shí)空呈現(xiàn)豐富學(xué)習(xí)資源及交互式學(xué)習(xí)體驗(yàn)的優(yōu)勢，將其用于設(shè)計(jì)教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)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(yàn)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(biāo)分析、教材分析、學(xué)情分析確定教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)，而解決教學(xué)過程中的重難點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)，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(dòng)地呈現(xiàn)由于時(shí)間和空間限制難以親身體驗(yàn)的地理過程、難以親眼所見的地理事物和地理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空的學(xué)習(xí)資源獲取。依據(jù)庫伯的學(xué)習(xí)循環(huán)圈理論，學(xué)習(xí)者在VR創(chuàng)設(shè)的情景中通過觀察和體驗(yàn)獲得具體經(jīng)驗(yàn)，再對具體經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反思觀察，之后抽象概括為知識(shí)或方法，再進(jìn)行遷移應(yīng)用。在VR輔助教學(xué)中，遵循庫伯的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論能提高教學(xué)和學(xué)習(xí)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(biāo)是實(shí)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(xí)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，提高學(xué)生課堂參與度，最終實(shí)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(shí)學(xué)生的綜合素質(zhì)與實(shí)踐技能的提升。三、基于“720云”VR的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)1.前端分析（1）課標(biāo)分析本節(jié)內(nèi)容對應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)為“1.3運(yùn)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(yùn)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(shí)間尺度，最終形成一種宏觀視角下的時(shí)空綜合。與此同時(shí)，該課標(biāo)也強(qiáng)調(diào)在陳述性知識(shí)為主的教學(xué)內(nèi)容中學(xué)習(xí)資料選取的重要性。因此，本次教學(xué)設(shè)計(jì)選取亞洲唯一的古生物化石世界自然遺產(chǎn)、寒武紀(jì)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(shí)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(jìn)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(shí)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(gè)教學(xué)因子，化石與地質(zhì)年代表是學(xué)習(xí)地球演化歷程的基礎(chǔ)，二者呈遞進(jìn)關(guān)系。（3）學(xué)情分析在知識(shí)基礎(chǔ)上，學(xué)生對生物化石知識(shí)有一定了解，但時(shí)間角度的地球演化歷史是全新的知識(shí)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(jìn)行學(xué)習(xí)難以滿足學(xué)生對知識(shí)理解的要求。從認(rèn)知能力上看，高一年級(jí)學(xué)生處于抽象思維顯著發(fā)展，但時(shí)空想象能力較弱的階段；從學(xué)習(xí)心理上看，剛進(jìn)入高中階段的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)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(biāo)與教學(xué)重難點(diǎn)（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(xí)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(jì)生命大爆發(fā)”例證。博物館共分為三個(gè)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(xí)體驗(yàn)圈理論的指導(dǎo)下，每個(gè)體驗(yàn)圈將圍繞一個(gè)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(jìn)博物館開展教學(xué)活動(dòng)，實(shí)踐教學(xué)過程（表2）。四、VR體驗(yàn)式教學(xué)實(shí)踐的反思將VR技術(shù)引入體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)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(xí)體驗(yàn)與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合體驗(yàn)式哲學(xué)認(rèn)為意義是人們在經(jīng)驗(yàn)和行為中逐步形成的，是主客體之間互動(dòng)的結(jié)果。學(xué)習(xí)體驗(yàn)需要基于一定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，因此，虛擬學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)要遵循最近發(fā)展區(qū)理論，促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與體驗(yàn)有效互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)向經(jīng)驗(yàn)的有效轉(zhuǎn)化。2.虛擬情景與實(shí)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(yàn)，但若不與實(shí)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(shí)際將虛擬情景與實(shí)際學(xué)習(xí)活動(dòng)相結(jié)合，采取線