动静相宜 虚实结合
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作者: 何琳
随着计算机技术的快速发展，现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂应用的常规模式层次上，而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展，特别是基于计算机虚拟现实技术的教学形式，是一种最新出现的教学模式，具有广阔的发展前景，代表了教育的未来发展方向。
一、虚拟现实技术简介
虚拟现实技术（Virtual reality technology，简称VR），是20世纪末发展起来并涉及多个学科的高新技术，它汇集了计算机图形学、图像处理与模式识别、人工智能技术、人机接口技术、多传感器技术、语音处理与音响技术、网络技术、并行处理技术等高新技术，涉及到数学、物理等学科领域，与地理、生物、气象学、美学、心理学及社会学科等相关。该技术为人机交互界面的发展开创了新的领域，为智能工程的应用提供了新的界面工具，为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。
虚拟现实的概念可以阐述为：“利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户‘投入’到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术”。简而言之，虚拟现实即利用计算机来模拟真实环境。这种所谓真实环境可以是客观存在的，也可以是理想中的环境，使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。虚拟现实技术目前已应用于非常多的领域：如地理信息系统、三维数字化城市仿真、社区规划、数字化校园、虚拟实验室、数字化自然景点漫游、军事模拟及训练、汽车驾驶、飞行训练、医学模拟解剖、三维游戏娱乐、三维电影制作等。从教育发展变革的过程看，纸和印刷术的出现、广播和电视技术的发展、计算机和网络技术的普及，都曾引起教育的飞跃。虚拟现实与教育相结合，以逼真虚拟环境提供良好的人机交互功能，将极大地促进教学观念变化，也一定会引起一场教育革命。
二、虚拟现实技术在辅助地理课堂教学中的应用
虚拟现实技术在演示教学内容方面通过亲临其境的、自主控制的人机交互，提供生动活泼的直观形象思维材料，展现学生不能直接观察到的事物等，形成知识点。
1.全景漫游360度游览风景名胜
目前很多地理教师在介绍旅游景点、城市风貌时，多采用将各类旅游资源图片配上音乐和解说的多媒体教学方式，但由于图片受拍摄角度限制，毫无立体感，并不能完整反映各自特色。随着全景技术的出现和普及，大量全景图片被摄影爱好者在网络上发布，例如，中国全景摄影网提供了大量中国旅游风光三维全景虚拟游览图片，涵盖了国内主要的风景名胜、城市地标。虽然全景漫游的照片仍是平面的，但是通过软件处理之后得到的360度实景，却能给人以三维立体的空间感觉，犹如身在其中。
2.虚拟三维交互漫游真实再现世界遗产
虚拟现实、多媒体与网络等信息技术为世界遗产的保护、复原与研究提供了新的手段和方法，国内外纷纷开展虚拟博物馆、数字化景区等建设，目前已初步建成的虚拟博物馆主要有虚拟故宫、数字敦煌、卢浮宫和大英博物馆等；数字化景区有黄山、九寨沟、峨嵋山等。例如，虚拟紫禁城除在互联网上再现三维的故宫建筑、文物及人物外，还可与同时逛虚拟紫禁城的游客网上聊天交流；与在线的志愿者、工作人员交流；下围棋、斗蟋蟀、射箭、观看皇帝御膳及宫廷绘画等活动。
3.虚拟实验室彻底打破空间与时间限制
利用虚拟现实技术，大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生。例如，一些从时间上看长到数亿年的地壳海陆演化，短到转瞬即逝的地震波的传递，这些过程都无法直接观察。在虚拟地理实验室里，将虚拟现实、重力感应、体感技术等结合，可以完成地震波传播、火山喷发、海啸等实验，使之直观地展现在学生面前。VR技术还可以对春夏秋冬的四时季相和日出、日落的时段更替以及云、雾、雨、雪等天象时令进行模拟。
地理教学中能采用虚拟现实技术的内容举不胜举，如可通过虚拟漫游鸟瞰整个城市，学习城市规划相关知识；利用虚拟技术进行温室效应的探索学习，从而分析城市建设与周边绿地、水体对城市小气候的相互影响。只要经过精心的设计、操作，VR技术就能够对任意地理元素进行编辑以适应地理教学的需要。
三、虚拟现实技术推动地理教学的信息化建设
地理学科具有信息的多感官、多维性和信息容量大的特点，涉及到大量的地理时空分布，对于其中抽象的、难以用语言表达的地理概念、事物、现象和规律，需要借助大量动画演示来帮助学生理解，因此在地理教学中开展虚拟现实教学比其它学科拥有更大的优势。
在传统的地理教学中，主要教具是挂图、课本插图和一些幻灯片、图片，由于不能看到地理事物的运动变化，学生难于理解一些抽象的知识，影响了学生的学习兴趣。利用虚拟现实技术，可以生成逼真的三维视觉、听觉、触觉乃至嗅觉、味觉等感觉形式的虚拟世界，使学生置身于“真实环境”之中；通过动画模拟过程演示阐述地理事物的特性、发生和发展的原因和规律，使学生突破学习难点，掌握地理原理。将虚拟现实技术引入地理教育教学领域，可以增加地理课堂教学容量，提高地理课堂教学的生动性和趣味性，使学生的地理思维能力有较大提高，并有效地帮助学生获得丰富而直观的教学信息，加深对地理知识的理解记忆，从而大大提高地理课堂教学效率。
随着虚拟现实技术和网络技术的不断发展，其对传统地理教学将产生更加深刻的影响，使地理教学更加智能化、信息化，更具交互性，基于WEB利用虚拟现实技术搭建的虚拟现实地理教学平台必将成为未来地理教育的趋势。
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