基于VR/AR技术的课堂教学模式设计与应用研究——以初中地理为例

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虚拟现实技术和增强现实技术作为新兴技术,其技术具有沉浸性、交互性、构想性等特点,通过调动使用者的视觉、听觉、触觉促进使用者在虚拟环境中亲临感受,在教育信息化发展、初中地理课程改革、培养学生地理核心素养的背景下,将VR/AR技术应用到初中地理课堂引起了越来越多教育研究者的重视。初中地理是一门具有综合性、区域性、空间性、实践性等特点相结合的课程,课程内容包括自然地理(了解自然地理环境)、人文地理(了解人类活动过程及其区位因素)、区域地理(人地关系的发展演化过程)三大领域,观察、体验和实践是学生学习地理的重要方式。然而经过前期调查发现,如今学生在初中地理学习中面临基础地理知识识记水平低、平面图形不易掌握、抽象立体空间知识难以理解以及地理综合实践能力不足、学生学习动机低等问题。如何在提升教学效率的同时激发学生的学习动机,培养学生地理核心素养是急需解决的问题。在这样的背景下,探究VR/AR技术与地理课程相结合是非常有必要的。研究针对学生在常规地理课堂中遇到的学习困境,将VR/AR技术与初中地理课堂教学相结合,以期探究VR/AR技术作为教学工具的教学效果及可行性。论文首先对VR/AR技术在国内外教育领域的研究现状以及VR/AR技术在初中地理中应用现状进行了相关的文献梳理。其次,从地理学科特征层面分析VR/AR技术应用到地理课堂的可行性以及通过师生的问卷访谈资料分析现阶段初中地理学科现状及教学困境,探讨将VR/AR技术应用到地理课堂的必要性,总结出基于VR/AR技术的初中地理课堂的研究可行性。在此基础上,分析VR/AR技术的功能与初中地理课程的课堂教学现状,并以任务驱动的一般教学流程将ARCS动机理论中注意力(A)、相关性(R)、自信心(C)以及满足感(S)四个要素融入到教学过程中,将VR/AR技术与常规教学结构相融合,搭建了基于VR/AR技术的课堂教学模式。随后,开展为期三个月的教学实践,研究根据一定条件选取实验对象,将实验对象分成实验组和对照组,实验组采用基于VR/AR技术的教学模式,借助zSpace设备(zSpace是由美国加州Infinite Z公司开发的一款基于VR/AR技术的集硬件软件于一体的产品),开发了《地球的大气层》这一虚拟现实资源,对照组采用常规的教学手段与教学模式进行教学实践。在实践后,从问卷调查、师生访谈、知识测评三个维度对基于VR/AR技术的初中地理课堂教学模式进行教学效果分析。研究表明:在教学效果上,通过SPSS数据分析证明了基于VR/AR技术的初中地理课堂对于提升学生的地理成绩有显著效果;在教学目标上,基于VR/AR技术的初中地理课堂达成了更深层次的教学目标,激发了学生的学习动机,促进了学生在注意力、相关性、自信心与满足感四个维度的发展,有利于学生地理核心素养的培养;在教学建议上,教师需前期准备要充足,利用VR/AR技术帮助学生联系情境与学习内容,整个教学活动以学生探究为主;在使用意愿上,通过师生访谈分析,教师对基于VR/AR技术的课堂的教学效果表示了肯定,学生期待再次使用VR/AR设备进行地理学习。
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