VR技術支持下基于“體驗學習圈”模式的高中地理教學設計

摘 要：“體驗學習圈”模式的“具體體驗”教學環節受限于時空環境而難以實施，利用VR技術創設仿真情境能夠給予學生具體體驗，支持“體驗學習圈”模式的開展。本文以“地球的內部圈層”為例，探討在VR技術支持下“體驗學習圈”模式在高中地理教學中的實踐應用，以期為地理教師將VR技術與“體驗學習圈”模式相融合提供參考。

關鍵詞：VR技術；“體驗學習圈”模式；高中地理教學

中圖分類號：G633.55" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）09-0029-06

“體驗學習圈”模式從體驗出發，強調知識生成性，在知識內化過程中發展學生思維、提高學生能力，從而促進地理核心素養的落實［1］。但在實際教學中因受制于諸多時空環境，“體驗學習圈”中的“具體體驗”教學環節較難展開。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）在基本理念中強調充分利用地理信息技術，營造直觀、實時、生動的地理教學環境［2］。VR技術通過逼真的虛擬現實環境，可使學生足不出戶便能體驗“真實情景”［3］。將VR技術與“體驗學習圈”模式相融合可使學生獲得直接體驗，深化知識理解，從而形成地理知識的抽象概括。本文以人教版高中地理必修一第一章第四節“地球的圈層結構”為例，遵循“體驗學習圈”模式：具體體驗—反思觀察—抽象概括—主動實踐的教學路徑，探討在VR技術支持下“體驗學習圈”模式在高中地理教學中的應用設計，以期為地理教師在高中開展地理“體驗學習圈”模式教學提供參考。

一、VR技術應用于“體驗學習圈”模式的適切性分析

1.“體驗學習圈”模式內涵

美國教育家大衛·庫伯在總結杜威和皮亞杰經驗學習模式的基礎上，將體驗式學習建構成一個螺旋上升的循環學習過程，包括具體體驗、反思觀察、抽象概括和主動實踐4個緊密聯系的環節（圖1）。由此，大衛·庫伯提出自己的經驗學習模式——“體驗學習圈”理論［1］。

學生參與體驗活動獲得直接經驗形成感性認識，在直接經驗的基礎上根據問題進行討論形成感性知識，通過教師引導及教材指引將反思結果概括成一般性概念從而獲得理性知識，最后將獲得的概括性理性知識應用于新情境，從而實現知識遷移和應用。縱向上，學生處于感知具體經驗和領悟抽象概念2個維度之間，通過2個維度的轉換發展學生思維（體驗獲得的感性知識和抽象概括的理性知識深度結合，可使學生加深對知識的理解）。橫向上，通過反思觀察和主動實踐提高學生觀察與分析能力以及解決問題和知識應用能力，從而綜合提升學生素質。“體驗學習圈”模式是一種適合學生綜合素質發展的教學理論模型。

2.VR技術應用于“體驗學習圈”模式的適切性

在實際教學中，地理知識的體驗具有難實施、難觀摩及難再現等問題。地理課堂一般依據教材中的圖文材料進行二維展示，并以傳統講授法為主，忽略學生體驗。“體驗學習圈”模式的第一個環節“具體體驗”難以開展導致該模式在地理教學中的應用并不廣泛。

VR技術通過創建仿真場景，打破時空限制以增強學生體驗，將其應用于地理教學中能有效解決“具體體驗”環節難以進行的問題。與VR技術適配的高中地理體驗性知識包括以下4種：①地理過程類知識；②地理立體景觀類知識；③地理空間類知識；④地理實驗類知識［4］。地理過程類知識由于地理現象發生過程范圍廣、時間跨度長而較難再現。VR地理過程動畫能還原不同時空的地理過程，加深學生對地理過程的理解。虛擬的地理空間模型能有效解決地理空間類知識的難再現問題，通過直觀體驗增強學生的空間思維。利用VR技術的云游功能實現立體景觀再現，解決立體直觀景觀類知識體驗難觀摩的問題。通過建立虛擬實驗室，構建虛擬地理實驗過程能有效解決地理實驗類知識難實施的問題。

二、VR技術支持下“體驗學習圈”的實施路徑

1.VR技術輔助“具體體驗”環節的實施路徑

VR技術通過創建虛擬場景增強學生體驗，輔助“具體體驗”環節開展，具體實施路徑如圖2所示。

（1）基于知識內容選擇VR功能

梳理授課內容，厘清需進行體驗的知識點，基于知識類型選擇合適的VR功能。立體直觀景觀類的知識體驗可通過VR云游功能展開，如通過“720云”“北斗地圖”等云游功能，三維立體展示體驗場景，學生可通過操作鼠標、手柄等設備與虛擬環境進行實時交互。不同時空尺度下的地理過程性知識可通過VR動畫還原地理事物的運動和發生過程，學生打破時空限制感受地理過程的發生。地理空間類知識通過虛擬地理場景的3D模型，模擬難以展示的真實場景，從而展現地理事物結構。地理實驗類知識，通過虛擬實驗室可模擬開展較難操作的地理實驗。

（2）基于教學內容創設VR情境

教師可依據教學內容創設具有針對性的VR教學資源。VR實景云游的創建可利用手機、相機和無人機進行全景拍攝，將圖像進行全景拼接，上傳至VR設備中即可在地理課堂中使用［4］。VR動畫的制作需將建好的模型導入VR制作工具中，添加合適的音效從而形成虛擬動畫。3D模型、虛擬實驗室的建構可分別依托谷歌地球和VR-GIS進行創建。教師也可通過“720云”“北斗地圖”“VR-Google”“VR-GIS”“VR-App”和公眾號選擇合適的VR教學資源。

（3）基于VR設施提供具體體驗

VR顯示端包括中學常見的教學媒體設備、立體顯示器和頭戴顯示器3種。中學常用的媒體設備如智能一體機、投影儀等設備可通過投影功能將VR資源投射至媒體設備中，此體驗方便開展且易于教師的課堂管理。還可將VR資源投射至計算機、智能平板中，從而使學生獨立操作設備，通過鼠標、鍵盤或觸控筆等設備與場景進行交互，增強體驗互動性。立體顯示器通過特殊的現實技術和視差原理模擬三維效果，使學生感受立體和逼真的虛擬現實內容。學生將頭戴顯示器的顯示設備戴在頭上可體驗VR場景，其通常配備多個傳感器，用于追蹤學生頭部和眼睛運動，可實現更加逼真的虛擬現實體驗。學生也可利用配套的VR手柄進行互動，通過立體聲耳機或耳機組提供環繞聲效果，增強體驗。

2.“體驗學習圈”模式的教學實施路徑

“體驗學習圈”教學模式包含4個環節，各環節教學實施路徑如圖3所示。

“具體體驗”環節在VR技術的支持下展開。教師分析教學內容，基于VR技術建構體驗場景，并根據知識類型選擇VR場景呈現形式，如VR動畫、視頻、云游或3D模型等。教師可依據教學內容創建針對性VR場景或利用VR資源庫選擇與教學內容相適配的VR資源。最后，根據學校的教學資源設備的配置，選擇合適的呈現方式。

“反思觀察”環節中的“反思”要求教師通過設置問題引導學生對具體體驗的現象進行思考［5］。問題設置應為知識點講授服務，且必須與VR場景有關，能通過具體體驗得出答案。還需為“體驗學習圈”的下一環節“抽象概括”服務，學生能基于問題抽象概括出一些基本概念。“反思觀察”環節中的“觀察”需再次進行體驗，再次體驗具有針對性，針對不能解決的問題再次體驗，體驗目的是得出答案。

“抽象概括”環節的主體是學生。學生通過交流合作的學習方式，并基于“反思觀察”環節中問題的引導，根據教師設置的概括任務進行思維碰撞，實現知識從形象到抽象概括［6］。但由于學生從形象思維向抽象思維的轉變具有斷層性，因此，在抽象概括時需給予學生“學習支架”，即教師提供語言引導，教材提供文字輔助。

“主動實踐”環節的目的是將概括性知識進行鞏固、深化和應用。教師應設置任務或創設新情境，使學生在解決問題中加深知識理解。任務的設置可為開展下一個“體驗學習圈”服務。

三、教學活動案例設計

1.教學背景分析

教學背景分析包括課標要求與解讀、教學內容分析和學情分析3個部分（圖4）。

（1）課標要求與解讀

本節內容對應課標1.2“運用示意圖說出地球圈層的內部結構，概括各圈層結構的主要特點”。“運用示意圖”指明本節課的教學手段，即使用地理示意圖并運用直觀展示的方法幫助學生認識地球內部。行為動詞“說出”屬于了解水平，“概括”屬于理解水平。“地球內部圈層結構、各圈層結構的主要特點”為本節課重點內容。

（2）教學內容分析

“地球內部圈層結構”教學內容位于人教版必修一第一章第四節，本節將探索地球的視角從宇宙外部環境轉向地球自身結構，既是對前面知識的延伸，也為后面認識地球表層環境組成要素的學習奠定知識基礎，是承上啟下的一節內容。教材共包含“地震波”“2個不連續面”和“地球內部的3個圈層”3個教學因子。“地震波”是探索地球內部的工具，屬于地理過程類知識，可使用VR視頻和動畫實現地震波的全面學習；“2個不連續面”為劃分地球內部的依據，是地理空間類知識，通過觀察地震波在地球內部的傳播過程動畫和模型進行學習；“地球的內部圈層特點”屬于地理空間類知識，通過建構地球內部的3D模型進行探索。

（3）學情分析

本節課授課對象為高一年級學生。從知識掌握情況來看，學生通過小學科學以及初中地理的學習，已經具備地震、地殼等感性認識，對地球圈層也具有一定體驗。基于此，學生更易理解地球整體結構。從學生思維發展狀況來看，學生具備一定形象思維能力和讀圖、繪圖、資料分析能力，但由于本節知識具有宏觀性和抽象性，已具備的生活常識以及教材中的圖、文字等材料給學生帶來的體驗度不夠，學生由抽象思維轉變為形象思維的過程易出現“斷層”，僅依靠教材難以滿足學生對知識理解的需求。

2.教學設計思路

“地球的內部圈層結構”主要由“地震波”“2個不連續面”“3個圈層結構的特點”3個知識點構成。3個知識點分別形成3個“體驗學習圈”，每個“體驗學習圈”均按“具體體驗—反思觀察—抽象概括—主動實踐”的學習路徑進行教學活動設計（圖5）。第一個“體驗學習圈”要求學生學會探索地球內部圈層的工具，利用地震波特征分析地震波在地球內部的傳播過程，從而開展第二個“體驗學習圈”“2個不連續面”的學習。“2個不連續面”將地球分為3個圈層，使學生初步認識地球的圈層結構，從而展開第三個“體驗學習圈”與“3個圈層特點”的學習。3個“體驗學習圈”的知識層層遞進，最終達成“畫出地球內部圈層”的教學目標。學生在此模式中不斷建構和整合知識，以循序漸進的方式進行學習，推進核心素養發展，最終達成地理核心素養的培養目標。

3.教學活動設計

3個“體驗學習圈”的具體教學活動如表1所示。3個“體驗學習圈”學習的結果如圖6所示。

4.評價量表設計

評價量表的設計依據“體驗學習圈”模式的環節分為4個維度展開，評價內容中融合VR技術進行設計，從學生自評、小組互評和教師評價等多元主體開展評價，以檢測學生本次學習的整體情況（表2）。

四、結語

利用VR技術，以“體驗學習圈”模式為導向的地理教學模式為教師教學提供了全新思路和高度可操作的教學模式，使地理學習從封閉的課堂走向開闊的仿真情境，打破了常規地理課堂教學的局限性，增強了地理課程的開放性，凸顯出在真實情境中探究問題的特點。VR技術作為輔助工具可提高“體驗學習圈”模式在地理教學中的效果，但“體驗學習圈”模式與VR技術的融合是個緩慢的探索過程，教師需轉變傳統教學方式，不斷學習并綜合運用VR技術，才能在地理教學中達到理想效果。

參考文獻：

［1］ 蔡藝鳴，張琦.基于庫伯學習圈理論的地理綜合思維培養案例研究［J］.地理教學，2021（4）：28-32.

［2］ 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］ 王涵初.利用VR實現將田野帶入地理課堂的實踐研究［J］.地理教學，2022（22）：4-8.

［4］ 楊穎.基于“720云”VR的體驗式學習活動設計——以“地球的歷史”為例［J］.地理教育，2024（S2）：159-162.

［5］ 張圭華，何蕓，徐皓.基于“體驗學習圈”理論的主題研學活動設計——以舟山海岸地貌演化為例［J］.地理教育，2024（2）：66-70.

［6］ 周露萍，張橋英，龔鳳宇，等.“體驗學習圈”模式在高中地理教學中的運用實踐——以“大氣熱力環流”為例［J］.地理教育，2023（11）：33-37.