跨學科主題背景下VR技術在歷史教學中的應用

徐歡歡

摘要：VR技術在歷史教學實踐中的應用，是當代科技發展在教育領域的“藍海”。在歷史教學實踐中應用VR技術，能為學習者提供全景式、互動式的歷史文化空間。伴隨中學歷史新課標提出的跨學科主題學習以及五大核心素養的培養，VR技術的研究與歷史教學深度融合，將進一步促進互聯網時代歷史教學的創新與發展。在論證跨學科主題學習與VR技術融合的基礎上，結合教學實踐，基于教育理論基礎，從必要性、如何應用、貫徹原則三個方面來探索中學歷史教學與VR技術深度融合的路徑。

關鍵詞：VR技術；跨學科主題學習；歷史教學

一、前言

《義務教育歷史課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）中指出：“歷史課程以主題為線索，將歷史課程與其他課程的學習結合起來，進一步地發展學生的核心素養，加強學生運用多學科知識與技能進行綜合探究的能力”。由此可見，構建新課標中的跨學科主題學習就是要改變傳統學科教學中滿堂灌和乏味枯燥氛圍，通過運用兩個或兩個以上學科教學的方法，去調動學生學習歷史的興趣和情感思維，讓學生身臨其境教學環節，促進歷史深度學習。近年來，虛擬技術（VR）迅猛發展。本文從VR技術和跨學科主題學習兩個方面，結合國內外VR技術在教育方面現狀，探討VR技術與跨學科主題學習的融合必要性，優化兩者深度融合的教學效果。

二、VR技術與跨學科主題學習

VR技術全稱虛擬現實（Virtual Reality），始于美國，1989年，“虛擬現實之父”杰倫.拉尼爾（Jaron Lanier）將這一術語運用于文章中。VR技術利用計算機仿生、三維圖像和視覺傳達等技術，通過創設虛擬、逼真的環境，使受眾激發人的視覺、聽覺、觸覺等各種感官，相互作用并引發共情，使受眾產生身臨其境的感受。近年來，VR技術不僅體現在娛樂、商業、建筑行業，而且在醫學、教育等領域得到快速發展與應用。

跨學科主題學習既要立足學科立場，又要照顧左右前后，從本門課程出發，看到其他課程，處理好與其他課程的關系，將本門課程看作是統一的育人課程體系中的一門課程，發揮應有的作用，與其他課程分工合作協同完成育人任務[1]。在歷史教學中如何實現跨學科？首先在新課標中提供兩個表格：歷史課程跨學科主題學習活動設計參考示例和跨學科主題學習活動知識圖譜示例。其次就是要有高質量、高標準的情景創設。例如，李健等人探究美國教科書《Big Ideas Math》，通過尋求數學與各學科間的文化結合點，為優質的情境創設提供最有效的手段[2]。

VR技術和歷史跨學科主題學習的融合是符合時代訴求，適合學生主體的需求以及現實生活中VR技術的商業化趨勢都推動著兩者的融合轉向必然發生。如美國Cell journey 項目，為了使學生能夠深度學習關于細胞等相關知識，以細胞為導向的主題化學習，構建一個通過虛擬漫游生物細胞的空間，使學生關于細胞的認知領域得到充分調動和滿足[3]。這種主題與虛擬化、擬人化場景的有機融合，使學生全景式的體驗、立體式的感受歷史教學實踐內容，實現教學目標，促進五大核心素養的高度發展。

三、VR技術的教育理論基礎

在歷史教學領域，盡管基于VR技術的虛擬現實學習歷史環境是一個新生事物，但是VR技術的某些特征是符合教育理論上的一些觀點。從以下三個方面展開論述：

（一）具身認知理論

認知是身體的認知，心智是身體的心智，離開了身體，認知和心智根本就不存在，具身認知理論是心理學的新型成果。該理論對于過于注重間接經驗的學習，而忽視直接經驗的現象是一種突破。歷史教學不同于物理、化學，無法還原、重現當時當地的效果。在歷史教學中如何體現具身認知理論？VR技術能夠實現。從宏觀上看，抗日戰爭、赤壁之戰、經濟危機等，通過VR技術建模、制作動畫、實現人機互動，并且構建清晰的歷史場景空間圖，教師和學生進入場景，深入感受戰爭環境，加強學生的家國情懷；從微觀上看，歷史中的爆炸情境、人物（如屈原、杜甫）的悲憤等，一些傳統多媒體技術是無法模擬出真實情感體驗的。

（二）心流理論

心流理論注重全神貫注投入學習，VR技術和歷史教學的深度融合，與心流學習理論完全契合。VR技術推動下的歷史教學轉向就是走出教學手段的疲勞感，需要一種新的刺激來喚醒師生之間麻木的感官，提高師生互動教學方式的創新。在歷史課堂教學中通過VR技術搭建沉浸式課堂教學環境，學生通過佩戴VR設備進入以歷史教學為基礎的虛擬環境中，全身心地投入完成規定的教學實踐任務，能夠將學生在虛擬歷史環境中的“控制感”達到最優化。

（三）建構主義學習理論

建構主義學習理論提出“學習是一種真實情境的體驗”的觀點。建構主義是基于認知主義學習理論的進一步發展，其思想內核可追溯到皮亞杰[4]。皮亞杰也曾提出“把實驗室搬到課堂中去”的設想與實踐。VR技術在擁有移動設備、網絡和技術的支持下，利用虛擬歷史文物、歷史事件等的幫助，使歷史教學中的沉浸式和情景式學習得到充分展現。VR技術的三維虛擬學習環境，突破歷史時空限制，身臨其境般地體驗和學習不同時代的人文、歷史、環境等等。例如北京師范大學“VR/AR+教育”實驗室與清華大學附屬小學開展了以觀察太陽和地球為主線學習英語，增強學生的語言學習能力[5]。

VR技術逐漸應用到歷史教學領域，一場悄無聲息的歷史教學變革正在發生，這種歷史教學轉向是合理的，是符合教育發展規律的，更符合當今社會中師生的教學需求，也是對不完善教學方式的一種超越。

四、VR技術和歷史跨學科主題學習融合的必要性

（一）跨學科主題學習領域中應用VR技術的原因

1.中國具有大規模的互聯網使用背景

截至2021年12月，中國互聯網絡信息中心官網發布，我國網民規模達10.32億，互聯網普及率達到73.0%[6]。綜上所述，“互聯網+”必定會成為社會一種趨勢。隨著我國數字化社會的建設，網名規模的擴大，包括線上教育的使用率的提高和創新，都推動了互聯網與未來教育發展的深度融合，實現教育的現代化。

2.VR技術在歷史跨學科主題學習中的先天優勢

傳統的歷史教學通過文字、圖片、視頻來傳播知識。教師會產生教學方式的疲勞，課堂會枯燥乏味，學習者的需求得不到充分滿足。然而，VR技術能夠彌補這些弊端，VR技術能夠建立豐富的資源素材并激發學生暴風式的思維，進而充分調動學生的主動性和積極性，并且，抽象知識通過虛擬的歷史文化場景呈現，易浸入學生的心靈，極大的提升歷史家國情感核心素養的培養[7]。例如新課標中主題活動學習“探尋紅色文化的歷史基因”，在情境中向學生展示中國共產黨帶領人民取得革命斗爭的勝利和社會主義建設。在整個模擬過程要注重引導學生歷史的深度學習，挖掘紅色文化中的教育因素，弘揚革命傳統文化，傳承紅色基因。

（二）跨學科主題學習領域中應用VR技術的可能效用

1.拓寬認知領域

布魯姆認知目標分類學認為，提升學生的認知能力關鍵在于創設滿足學生發展的教學活動，在歷史教學活動中，教師要提供不同認知問題的形式，促進學生歷史思維能力和認知能力的發展。與傳統的教學，VR技術能夠跨越時間、空間的限制，為學生和教師提供更多視覺，打開學生的認知場域。例如在歷史主題教學中《歷史地圖上的世界格局》，學生要了解不同時期的世界格局，基于世界格局的變化，了解中國的國際地位，進一步分析當今世界朝著多極化的方向發展。VR技術可以創設不同的歷史時期，使學生從不同的歷史背景了解世界格局的變化。

2.便于學生學習遷移

歷史教學要求學習者了解中外歷史發展進程、傳承人類文明、提高人文素養等，并且能靈活地進行正遷移，創造性地應用知識解決問題。VR技術能夠提供“重現”歷史環境、歷史事件、歷史文物等，能夠使學生的注意力達到最優，便于對知識的理解，提高學生的學習效率。VR技術提供的歷史場景再現，學生在實踐活動學習后，能夠進行討論、描述和評價，進而促進有意義學習的發生，達到歷史深度學習，促進知識的遷移。例如《在身邊發現歷史》主題學習，VR技術通過提供歷史場景，學生與歷史虛擬場景相互交流，學生在原有知識的基礎上與環境交融建構知識體系，通過刺激、信息的再加工使學生拉近歷史與生活的距離，促進學生對歷史知識的遷移，發展歷史思維。

3.打造現代化教育

VR技術被認為是21世紀人工智能時代的主要技術。VR技術與教育的結合，已然成為教育的潮流趨勢。目前，美國、英國、日本等發達國家對于虛擬現實課堂在技術方面已然達到成熟。國內已經開始注重將虛擬技術應用于各學科教學中，2016年4月14日，《虛擬現實產業發展白皮書5.0》指出：教育文化是虛擬現實技術的一個重要領域[8]。在歷史教學中，多媒體教學已經不能滿足“數字原住民”的要求，要朝著打造現代化的教育水平和理念方向發展。例如，美國通過創設虛擬空間，打造360°視頻體會身臨其境的感覺，利用虛擬再現程序漫游校園數十個建筑景點，了解其人文故事和歷史發展。在實現教育現代化的征途中，應樹立科學化教育理念，為新技術與教育融合提供服務支撐，健全教育與技術的保障機制，促進教育與技術的深度融合。

4.實現教育公平

VR技術能夠突破時空的限制，實現遠程在場，激發學生的興趣。在歷史教學中利用虛擬技術，不僅可以充分發揮鄉土資源的優勢，而且通過歷史文物、歷史建筑的再現，能充分調動學生的各種感官，產生存在感，使歷史五大核心素養得到充分發展。譬如缺乏博物館、科技館、展覽館的地區，利用VR技術，建立虛擬歷史場景，借助VR頭盔等設備，學習者就能夠感受歷史，學習歷史。VR技術能夠降低成本，隨著“互聯網+教育”的發展，對歷史課堂教學設備會有更高的要求。這些歷史課堂教學中的場景和設備都可以通過虛擬技術得到實現，在虛擬場景中學生能夠使用實驗設備，例如唐朝農民改造的曲轅犁，教師和學生都可以通過虛擬技術提供的歷史文化場景來操作。

五、歷史跨學科主題學習如何應用VR技術

（一）物理空間建設和軟件工具支撐

VR技術作為歷史學習的全新教學方式，異于之前所有的單一面的教學手段。VR技術需要借助計算機、空間建設、VR設備、軟件工具來建立一種虛擬的歷史文化場景，學生沉浸其中，甚至與VR內容產生互動，使學生在歷史活動中具有參與感和表現力。因此，學校應突破VR技術在人員、資金、技術、政策等方面的局限，加大VR基礎設施的投入，如VR技術需要的頭戴設備、高性能計算機、幕墻等技術支撐。與此同時，學校要加強與IT部門、學術研究部門、VR技術公司之間的合作交流，以此獲取關于VR技術方面的最大支持。學校要緊跟時代潮流，不能閉門造車，多交流參加VR技術國際博覽會等活動。北京師范大學蔡蘇等人推動教學與VR技術的融合，設計開發跨平臺的三維虛擬學習環境平臺i3DVLE，設計了多種經典教育案例，例如太陽行星運動規律、虛擬大講堂等等。

（二）形成歷史VR技術教學資源庫

實現VR歷史教學資源上傳至云平臺，構建歷史主題實踐活動素材共享庫。歷史主題實踐活動素材共享庫能夠高效支持教師工作，有助于教師工作質量和效率的提升。教師在這個過程中，可以運用數字技術和通用歷史素材包，還可以自主創作歷史素材并將其上傳至素材庫。也可通過網絡渠道與素材庫緊密連接，根據學生的興趣和需求，更快捷、更豐富地做好歷史教學工作。如結合新課標的主題活動“在身邊發現歷史”，利用數字技術高效更換相關素材，并通過數字技術來調整素材的使用，不斷優化共享庫內的歷史素材。

六、VR技術和歷史跨學科主題學習融合過程中貫徹的原則

（一）堅持虛實結合、跨學科與學科相融合的原則

虛擬環境的真實感依賴于圖形學的發展，但是不管虛擬的歷史場景、歷史事件、歷史文物等如何創建都是虛擬的，而這些都是真實發生過的，是出現在歷史長河及未來生活中的。過于依賴VR技術，而忽視歷史知識的傳授，那么效果就會適得其反；因此，為了實現歷史教學實踐活動最優化，必須貫徹虛擬與現實結合。跨學科主題學習有其獨特的優勢。例如2016年教科社出版的《全世界都想上的課》，這本書中介紹了一位日本國語教師橋本武，在他的課程中就實施跨學科主題學習，不僅有歷史，又有地理、音樂、舞蹈等，最終將學校打造成“日本第一明校”的神話。但是，歷史教學的學習不能拋棄學科教學。教學不能為了跨而跨，跨學科的實現必須依賴各自學科的堅實基礎。

（二）堅持教師主導、學生主體的原則

在歷史教學中，教師和學生的角色定位不能因為外部環境的改變而出現偏差。教師是教學的主導力量，不能忽視教師的地位，一味地追求學生的主體。教師和學生猶如天平，教育改革猶如天平上的秤砣，偏向哪邊都會失去平衡，使教學達不到最優化。VR技術與跨學科主題學習引入，并不是破壞這種平衡關系。首先，跨學科學習擺脫傳統唯理論和經驗論，超越二元論，在多學科融合的活動中“實踐—認識—再實踐”形成螺旋上升的過程，最后形成歷史學科的核心素養和跨學科素養[9]。其次，VR技術與教育的融合，是實現教育現代化的必然要求。VR技術能夠真正地改變“一言堂”，可以更好地開展歷史教學，提升歷史的教學效果，落實歷史課立德樹人的根本任務。綜上所述，教師主導，學生主體原則應貫徹教學的始終。

（三）堅持個性化評價原則

新課標評價的核心是圍繞“以史育人、立德樹人”。跨學科主題學習實踐活動的評價要通過學生在虛擬歷史場景中學習實踐結果的信息或者證據，以此來判斷學生達到教學目標的程度。在這一過程中，教師不僅僅要評價學生的學習結果，還要針對性地為學生提供學習反饋，從而促進學生的歷史深度學習，實現以史育人，培根鑄魂。在虛擬歷史場景中，首先，要結合學生在歷史文化場景中的具體情況進行調整，提出有針對性的歷史學習策略；其次，教師根據學生在虛擬歷史文化場景中的表現或者行為，及時、準確地向學生提供反饋結果，主動與學生溝通交流；最后，教師在評價過程中要尊重學生，照顧學生的心理感受，定時與家長溝通，共同解讀和分析原因，充分發揮評價作用。

七、結語

VR技術與跨學科歷史主題學習的深度融合，是新時代實現教育現代化的必然趨勢。通過VR技術，能夠將抽象的歷史知識具體化，學生全浸式的感受歷史文化場景，以這種全新的教學方式讓學生深度學習歷史，幫助學生理解、認識、實踐，培養和提升學生歷史五大核心素養。

參考文獻

[1]郭華.落實學生發展核心素養 突顯學生主體地位——2022年版義務教育課程標準解讀[J].四川師范大學學報（社會科學版），2022，49（04）：107-115.

[2]李健，李海東.數學課程跨學科主題學習項目的設置與啟示——基于美國《Big Ideas Math》教科書的分析[J].上海教育科研，2022（08）：17-23.

[3]王茜，張寧.中美圖書館開展“VR+文化”服務的進展研究[J].新世紀圖書館，2020（03）：82-87.

[4]白倩，沈書生，李藝.審視與啟示：發生建構論視野中的知識觀探析[J].現代教育技術，2022，32（08）：26-33.

[5]蔡蘇，焦新月，宋伯鈞.打開教育的另一扇門——教育元宇宙的應用、挑戰與展望[J].現代教育技術，2022，32（01）：16-26.

[6]中國互聯網絡信息中心.CNNIC發布第46次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》[J].互聯網天地，2020（10）：6-7.

[7]陳華明，吳建平，方芳，等.虛擬現實技術在歷史教學中的應用[J].軟件導刊，2019，18（02）：190-193+197.

[8]張志禎.虛擬現實教育應用：追求身心一體的教育——從北京師范大學“智慧學習與VR教育應用學術周”說起[J].中國遠程教育，2016（06）：5-15+79.

[9]萬昆.跨學科學習的內涵特征與設計實施——以信息科技課程為例[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2022，23（05）：59-64.

作者單位：喀什大學人文學院