1. 引言
2021年2月，教育部下发《关于公布2020年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》，共十所高校获批开设虚拟现实技术专业，包括北京航空航天大学、河北工程技术学院等。随着虚拟现实专业的招生，将会为社会培养更多的虚拟现实技术人才，以进一步促进虚拟现实教学的发展。因此，团队构建了VR一体机辅助下的地理教学模式，并以人教版初中七年级地理上册教材“大洲和大洋”的教学内容来呈现教学设计案例 [1]。
2. VR技术与虚拟仿真资源
VR是一种计算机仿真系统，有可能打破常规教学模式，使教学进入到多维模式，促进更为新颖和高效率的教学方法的出现。VR技术具有的沉浸感、易操作、假想性特点 [2]，拥有的VR头显、3D桌面、键鼠三种方式，使之成为众多研究者探索的对象，并得到使用者的肯定与青睐。
虚拟仿真资源中，可以应用于教学的有很多。比如：zSpace的VR一体机虚拟仿真软硬件平台——它是依托STEM教育理念 [3] 而开发的虚拟现实教育设备，在多门学科的研究中发挥了巨大作用。其硬件包括显示器、触笔、2D转换眼镜、3D立体眼镜等；软件包括物理牛顿公园、寰宇地理VR教学系统等。
3. VR一体机辅助下的地理教学模式
团队经过整理，构建起包括VR地理教学资源选配、VR地理教学交互设计、VR地理教学创客拓展这三个环节的地理教学模式。如图1所示。
地理教学模式主要分为VR地理教学资源选配、VR地理教学交互设计和VR地理教学创客拓展这三个环节。其中，VR地理教学资源选配分为教学资源纵览和案例选配；教学交互设计分为VR观察与协作、分享与总结；教学创客拓展分为学生创客和教师创客。
Figure 1. Geography teaching mode assisted by VR all-in-one machine
图1. VR一体机辅助下的地理教学模式
4. VR地理教学资源选配
团队经过整理，将VR地理教学资源与地理课堂教学进行匹配后，得到以下结果。
4.1. VR地理教学资源纵览
VR一体机的地理教学资源，在与地理教学进行匹配之后，共有匹配小学学段15个、匹配初中学段32个、匹配高中学段28个，共75个(内容类型不包括模型(zSpace Studio)、应用程序)。VR一体机的地理教学资源分为地球与空间科学、地理两大类。其中，地球与空间科学分为地球科学和太阳系，地理分为世界各地和美国。据此，可以得出一个结论：VR地理教学资源目前总体设计不错，匹配中学地理教学的资源也较可观。如表1所示。
Table 1. Overview of VR geography teaching resources
表1. VR地理教学资源概况
在小学学段中，交互任务数量设计的比较充分，甚至太阳与恒星的亮度、探索星座等VR资源任务还设计了10多个。经计算，VR资源任务数量，平均为12.4个，区间范围为8~16个。部分VR地理教学资源如表2所示。
Table 2. Overview of VR geography teaching resources in some primary school segments
表2. 部分小学学段的VR地理教学资源概况
在初中学段中，任务数量设计的也比较完善，如地球大气层的层次、Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)等VR资源的任务有10多个。经计算，VR资源任务数量，平均为10.6个，区间范围1~18个。部分VR地理教学资源如表3所示。
Table 3. Overview of VR geography teaching resources in some junior middle school sections
表3. 部分初中学段的VR地理教学资源概况
因此，VR地理教学资源的开发还不是很成熟，但总体上的设计还是不错的，匹配中学地理教学的资源也较可观。
4.2. VR地理教学资源案例选配
VR地理教学资源案例选配，是对上述75个VR教学资源进行筛选后，确定的“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”这个典型VR教学资源，来做案例展示。
“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源，适配于人教版初中七年级地理上册教材的“大洲和大洋”的教学实践中。该VR教学资源，通过3D模型使学生直观地学习地球七大洲的面积、形状与分布位置，并对各个洲进行具体的介绍，能达到很好的学习效果。该VR教学资源界面，如图2所示。
Figure 2. Screenshot of VR teaching resources of “hola, Hello, Bonjour and Konnichiwa (seven continents of the earth)”
图2. “Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源截图
5. VR地理教学交互设计
该部分主要分为观察与协作、分享与总结两个环节。下面将结合初中段“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源，介绍将其应用到初中“大洲和大洋”的案例。
5.1. VR地理观察与协作环节
此环节，学生小组在佩戴好3D眼镜后，根据教师的指示，自主观察屏幕上三维显示的模型，进行学习。在“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源中，共有十四项教学任务，学生需要根据页面左上角的提示完成指定要求，点击下一页推进学习进程。例如，本课件第一个任务为查看地球并进行观察，学生可拖动光标，观察地球的三维呈现并了解七大洲的大致位置和轮廓。在接下来几个任务中，学生主要通过阅读文字，了解七大洲各具特色的自然与人文。最后提示学生思考：“如果必须选择一个不想去的大陆会是哪个大陆，为什么？”
5.2. VR地理分享与总结环节
在VR一体机上的操作完成后，各个小组按照指示提交成果PDF，并相互进行讨论与分享。教师鼓励学生进行学习感受分享，以此培养学生热爱地理、自主探索自然界奥秘的精神；并引导同学进行学习过程与成果的评价、反思，从而更好的实现地理知识点的理解与应用。
6. VR地理教学创客拓展
VR地理教学创客拓展主要分为学生创客与教师创客两部分，具体介绍如下。
6.1. 学生创客
学生创客是所有教育的努力方向。在创客教育中，机器一方面提供虚拟现实大场景，另一方面也可以和教师一起，全面分析学生的学习数据、创客情况、检测结果等，并反馈给教师，这样，教师就能够及时了解学生的学习情况和创客养成，并调整教学策略 [4]。学生的学习评价，将从注重结果，转为注重过程，实现评价与教学的有机结合。
地理考试对学生的空间想象能力有很高的要求，具体体现在对地理基本原理、事物空间分布状况等知识点的考查上。实际初中地理教学中，学生需要在脑子里自主想象事物的空间分布位置，并精准的描述出这个地点的自然状况、人文精神等。为了达到教学目的，需要逐步培养学生的空间想象能力，并有方法的记住对应知识点。所以，结合初中“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源，可以设计如下地理创客教育拓展环节：要求学生观察地球仪等实物，然后在VR一体机中模拟拼接各洲模块，然后根据拼接结果，回答对应的洲的概况，以此达到更好的学习成果。
6.2. 教师创客
教师创客是教师专业发展的核心特质 [5]。随着人工智能时代的到来，VR技术也被更加广泛地纳入了教师创客框架。结合技术的不断创新，实现教师创客的重构，是教育领域发展的要求。教师创客，要求教师以教育实践逻辑彰显技术生命力，应与知名创客专家联合，开展创客课程及相关的活动，在学校内营造浓厚的创客文化氛围，从而在创客教育中推进智能时代的教育发展，让创客这一新概念全方位地融入到教师、学生群体当中去。
教师及其团队也可根据一些课例来做教育创客实践。比如，结合初中“Hola、你好、Bonjour、Konnichiwa (地球的七大洲)”VR教学资源，可做一些校本化的课例开发。可以类似于学生创客，借助VR一体机，模拟拼接各个大洲的模块，然后根据拼接结果，回答对应各洲的概况。显而易见，这个过程要更加严谨、更加适合学生的认知程度。
7. 结论
VR技术与地理课堂的融合，可以将艰涩难懂的知识点的学习转化为直观生动的学习体验，在帮助学生更好的学习的同时，也增加了学习过程中的趣味性 [6]，并兼顾人机交互、师生教学和生生互动，可以更好的达到学习目的。
VR教学的发展，需要更多人的参与和研究。在VR一体机的加持下，可以探究VR技术如何更好的融入地理教学之中。本文所述的“VR一体机辅助下的地理教学模式”，也还需要实践去证明。
基金项目
教育部2021年第一批产学合作育人项目《线上线下混合式虚拟仿真教学模式及其实践》(项目编号：202101031035)和《疫情防控STEM探究教学虚拟仿真设计》(项目编号：202101078019)；本文系杭师大本创项目的成果之一。