VR技術在中學歷史學科教學中的應用初探

童玲 王琪 王筠茹 武惠娟 郭瑾

摘? 要： 新一輪基礎教育課程改革要求堅持以人為本的教學理念，即關注學習者的情緒情感體驗，關注學習者的道德生活與人格養成。近年來虛擬現實技術（VR）迅猛發展，VR技術在各領域的應用越來越廣泛。通過將三維技術以及虛擬現實技術（VR）與現代高中歷史學科教學相結合，以高中歷史教科書中“抗日戰爭”一課為例，創設虛擬環境以增強學習者主體感受，為創新教學方式、深化素質教育、推動“VR+教育”發展提供了一種應用解決方案。

關鍵詞： 虛擬現實技術（VR）; 中學; 歷史學科

中圖分類號：G434? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）04-68-04

Probing on the application of VR technology in the teaching of middle school history subject

Tong Ling， Wang Qi， Wang Junru， Wu Huijuan， Guo Jin

（Liaoning Normal University， Dalian， Liaoning 116000， China）

Abstract： A new round of basic education reform requires insisting on teaching idea of people-oriented， that is， paying attention to learners' emotional experience， paying attention to learners' moral life and personal development. In recent years， with the rapid development of the virtual reality technology （VR）， VR technology has been more and more widely used in various fields. Through combining 3D technology and virtual reality technology （VR） with teaching in modern senior school， taking "War of Resistance Against Japan" as an example in the history textbook of senior high school， a virtual environment is created to enhance learners' subjective feeling， which provides a solution for innovating teaching methods， deepening quality education and promoting the development of "VR+ education".

Key words： virtual reality technology （VR）; senior high school; history

0 引言

中國教育部印發的《教育信息化“十三五”規劃》和《2017年教育信息工作要點》將虛擬現實列為重點，VR教育的推廣是大勢所趨。但目前的實踐大多將VR技術與實踐類學科以及語言類學科相結合，在歷史等人文學科教育方面的應用少之又少。《歷史教學大綱》中曾明確提出：通過教學使學生繼承傳統美德，初步形成正確的世界觀、人生觀、價值觀和健全的人格，在使用VR技術進行教育時，應當同時注重對學生學科素質和思想的教育。本文主要目的是在合理利用VR技術優勢的前提下，結合歷史學、基礎心理學以及教育學相關知識提供高效、低成本、靈活、科學的中學歷史教學方案。

1 傳統歷史學科教學缺陷

傳統的歷史教學模式是“傳遞——接受”的過程，是一種以教師、書本、課堂為中心的教學模式。這在一定程度上保障了教師在課堂教學中主導地位，教師對課堂能夠有效的組織、管理與控制，在這樣的教學環境下學生能降低走入學習死角和誤區的幾率，學習目的性和針對性較強。但是在傳統課堂教學模式下容易出現教師單向灌輸、作為認知主體的學生在教學過程中被動接受知識的情況。教師與學生缺乏雙向信息交流，削弱了學生在學習中的主體地位，不利于調動學生的主動性和創造性，進而導致學習效果欠佳。傳統歷史教學雖然能夠保證教師的主導作用，但教學過程過于程序化和模式化，不利于培養學生自主學習能力。因此，新課改要求教師在教學中要從注重教師的“教”，轉變為注重學生的“學”;在信息交流上要從單向信息交流轉變為綜合信息交流。

傳統歷史教學內容局限于教材，內容枯燥、形式單一。教材是學生主要的知識來源，學生很少能接觸到除教材以外的知識。考試也只需死記硬背教材內容就可輕松過關，導致學生多數是被動吸收課本上的現成結論，而對得出結論的原因認識模糊，進而對于所述結論正確性的思考被“迷信”權威所取代。例如，在2004年版的人教版高中歷史教科書中對于清代軍機處設立的意義僅為學生提供“清朝軍機處的設立，加強了皇權，使君主專制制度發展到頂峰”[1]這一結論，而對得出結論的原因未加詳細論述，且對于“軍機處設立使得君主專制發展到頂峰”這一結論是否準確還有待討論。僅學習結論的學習方式容易使學生過于依賴課本、權威，缺乏創新意識和問題意識，照本宣科的能力強而解決靈活問題的能力低下。

傳統歷史學科教學手段單一，不利于提高教師與學生的綜合素質。傳統教學很難與現代化接軌，教師從使用傳統教學手段轉變到使用新教學手段，即運用現代化教學設備進行教學的周期較長。教師對信息化教學手段掌握程度低，學生接觸新技術、了解新知識、感受新變化的機會較少。傳統教學手段下培養的學生在知識面、創新能力、實踐能力等方面同在多媒體等新教學手段培養下的學生差距明顯，這與現代社會對人才培養的要求是不相符的。

2 VR技術以及其在教育領域的應用

2.1 簡介VR技術以及其目前應用情況

VR技術是指借助計算機及最新傳感器技術創造的一種嶄新的人機交互手段，它利用計算機生成多源信息融合的、交互式的三維動態虛擬環境，具有與環境完善的交互作用能力，有助于啟發構思，其核心是建模與仿真[2]。虛擬現實技術因具有3I屬性（沉浸感、交互性、想象性）[3]也被稱為“沉浸式多媒體”。

現階段VR技術的應用領域包括職業教育的技能培訓（如飛行駕駛員模擬訓練）、醫學收集病人3D數據進行三維重建[4]、汽車工業、船舶制造、飛機制造、游戲娛樂、物理和數學學科教學、英語等語言類學科學習、數字博物館等。可以看出現階段主要將VR技術與自然科學方面結合的實踐更多。在人文學科方面將VR技術與文化傳播相結合的實踐較多，如將VR技術運用于當代革命文化傳播[5]、創設以黃鶴樓文化為主的文化體驗系統[6]、清華大學光盤工程研究中心實現大全景VR制布達拉宮[7]。但VR技術與人文學科教學的實踐較少。

2.2 VR技術在歷史教學領域運用的優勢

首先，VR技術自身帶有的沉浸感使得在利用VR技術展開教學時，能夠營造出帶有高度仿真式的教學環境[8]，在創建的虛擬環境下，包含眾多的認知對象。基礎心理學認為注意對象自身所具有的特點是影響注意穩定性的因素之一。往往內容豐富、多變的注意對象能夠使注意穩定性更容易維持。在主體積極性等條件相同的情況下，注意對象多樣化、不同活動交替進行，能夠提高刺激強度、延長刺激時間，有助于注意的穩定，而穩定的注意就是良好教學效果的前提。借助VR技術展開歷史教學能夠重現歷史中的重大事件、重大戰役拉近學生與歷史的距離，增強學生對于歷史的理解與記憶。

其次，歷史學科所學不僅僅是歷史時間、事件、制度，更重要的是學習包含在歷史中的愛國情懷等，使學生形成正確的價值觀。新課改所提倡的歷史學科五大核心素養中，家國情懷是學習和探究歷史應具有的人文追求，體現了對國家的高度認同感、歸屬感、責任感和使命感[9]。在創建的虛擬歷史環境中，學生能夠通過角色體驗等方式，更加真實地感受盛唐的大國氣度、晚清的喪權辱國、近代的破舊立新以及民族英雄的愛國精神等，增加學生的情感體驗。通過創設情境進行學科教學的同時注重思想品德教育，引導學生樹立正確三觀，關注現實問題。

再次，鄧廣銘先生曾經提出，職官、地理、目錄、年代是研究歷史的四把鑰匙。在傳統歷史教學中，由于客觀環境的局限，教師對于地理的講述一般較為模糊。而在創建的虛擬環境下可以利用3D技術，為學生提供立體、形象的地理描繪，更有利于學生構建空間概念。另外設計者還能在虛擬現實環境中創設相應的知識拓展板塊，如增加相關文物的館藏情況、相關人物生平介紹等等，為學生提供拓展知識面、開闊眼界、發展興趣、提高綜合素質的途徑。

3 VR技術在中學歷史學科教學中的應用框架

下文將敘述在利用3dmax和unity3D等軟件的基礎上，以普通高中課程標準實驗教科書人教版歷史1“抗日戰爭”一課為例，設計的歷史教學方案。圖1為應用框架整體結構圖。

3.1 制作三維卡通動畫視頻導入事件背景

事件發生的背景對于學生了解事件起因、分析事件的性質、鋪墊情緒基調具有重要作用。用三維動畫視頻引入背景能夠較快速、簡略、生動的讓學生了解抗日戰爭爆發的國際背景，如，1929年-1933年的全球性經濟危機以及日本為發動侵略戰爭所做的前期準備和計劃等內容。

3.2 詳細制作重要事件場景

2017年版《普通高中歷史課程標準》指出：“在課程內容選擇上，要精選基本的、重要的史事”[9]。在選取制作虛擬場景時應當遵循課程標準的要求，選取重點、學生感興趣的、與現代社會緊密聯系的場景進行創建，避免增大工作量，將VR教育變成華而不實且內容繁雜的累贅。在實際操作中首先需要利用3dmax技術進行建模。如在創建標志抗日戰爭開始的“九一八事變”虛擬場景中，需要建立日本士兵、中國士兵、南滿鐵路、爆炸場景、中國軍隊駐扎的北大營等所需的三維模型，如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

在模型建立完成后制作動畫，將制作的動畫渲染成mp4格式方便pr處理。選取合適背景音樂作為鋪墊。再完成交互部分，將動畫導入unity3D中，通過編寫代碼設計出人機交互的動畫。重點制作幾大重要場景如盧溝橋事變、淞滬會戰、太原會戰、百團大戰等。學生可以選擇角色進行人物體驗，感受戰爭環境，加強學生對這段歷史的理解，潛移默化地使學生強化愛國意識、牢記歷史、珍愛和平。在各個虛擬場景最后展示事件結果、產生該結果的原因，以及對各方產生的影響等，補足在虛擬歷史場景中未展現的延伸內容，避免虛擬場景形式限制造成知識點的空缺。在主頁面中建立時間軸，事件按照真實時間順序排列，學生可從每個場景返回主頁面，樹立正確的時間觀念。

3.3 構建三維立體地圖

歷史地理作為學習歷史的四把鑰匙之一[10]，對于學生構建清晰的空間圖，意義重大。在地圖中清楚顯示河流地形走勢以及戰役的戰場、對戰雙方行軍路線、戰局變化等信息，標明如進攻、退卻、方向的符號等[11]，這對學生構建知識框架、建立全局概念具有積極意義，有利于培養學生的歷史空間感和時空交融的思維能力[12]。時空觀念作為高中歷史新課標提出的五大核心素養之一，是學習歷史的基本思維方法，在利用VR進行教學時需要與時間軸、地圖相互配合，避免學生因大量的事件出現時間和空間上的混亂。

3.4 穿插人物故事，以及博物館相關館藏

通過加入歷史人物或歷史故事，例如在“九一八事變”場景中加入烈士姚子青、潘家峪慘案、“七三一部隊”等，能夠增加豐富教學內容，讓學生清楚戰爭性質，了解戰爭給中國人民帶來的沉重傷害。加上博物館的相關館藏等豐富學生對這段歷史的了解，開拓眼界，提高綜合素質，增強與現實世界的聯系。

3.5 教師與同學們共同體驗，增加師生互動

教師和學生可一同進入場景，成為戰友等，有利于增進師生關系，便于教師觀察學生在虛擬場景中的行為和體驗情況，隨時解答學生在情境中產生的疑問，及時進行引導，避免出現信息量過大以及“資源迷向”現象[13]。并根據學生在虛擬場景中的表現及時調整教學方案、教學進度，提高教學效果。

3.6 建立探寶式的游戲環節

在完成前期各項后，開展探寶式游戲環節，以重要的知識點為基礎，注重歷史學習主題之間的系統關聯。通過探寶游戲的方式不僅有利于學生鞏固已學知識、增強知識點之間的聯系，同時有利于教師根據學生游戲的得分情況進行教學調整，強化學生的薄弱知識點，讓VR教學與現實的課堂教學相互配合。提高知識框架的科學性，促進學生素質的全面提高。

3.7 將完成的結果上傳至云平臺

實現VR歷史教學資源的共享，教師在該平臺上選擇所需要的由他人上傳的虛擬場景資源，再根據自身實際的課程需要以及不同版本的教科書進行修改，使其貼近于實際教學。教師可以在平臺上對實際教學中觀察到的學生行為表現、遇到的問題等進行探討和研究，共同優化VR教學資源，促進VR歷史教育的推廣和普及。

4 結束語

本文對VR技術運用于中學歷史學科教學的構想以及其實現的可行性和意義進行闡述和分析。近年來，虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）、混合現實技術（MR）等交互技術的不斷發展，這為改變傳統教育方式提供了更多的可能性，各種交互技術與教育領域結合的實踐也不斷增加，例如，基于桌面的虛擬現實技術[14]等。實際上，虛擬現實技術從20世紀80年代開始就已經應用于教育領域[15]，隨著VR技術的逐漸完善，加上VR技術在實際運用中的各種問題的逐漸解決，VR歷史教育落實和推廣指日可待。

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