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1、虚拟现实技术在高校地理教学中的应用研究 摘要：虚拟现实技术就是近几年快速形成并发展起来的新型技术，它将多种学科融合为一体，其特征是具有交互性和沉浸性，以及自主感知性等。高校地理学科在教学过程中不断拓展教学手段，探索新的教学技术，而虚拟现实技术的发展和应用也恰好符合了高校地理学科教学特点。本文就虚拟现实技术在高校地理学科教学中的应用和结合做了简单概括，希望对同行在教学手段的创新中有一定帮助。关键词：地理教学；虚拟现实；教学手段；教学技术 一、引言 作为“科学之母”的地理学，其主要研究的是地球表层自然要素与人文要素相互作用及其形成演化的特征、结构、格局、过程、地域分异与人地关系等，其研究的地理空间
2、内时空跨度很大的各类自然现象及其变化原因和形成的机理，包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和人类出现后发生的一系列变化。我国高校地理教学经过几十年的发展也不断改革创新，已经取得了一定的成果，但是，在教学手段上一些传统的教学方式如教师口头描述，使用地理挂图以及多媒体的应用等仍然在高校地理教学中广泛使用，新的教学手段的推广范围有限。地理学科对于学生理性思维的要求比较高，其中一些机制机理的内容如地质结构的演变过程、大气的运动过程以及降水的形成过程等都需要学生通过动态演变来接受教学内容，而教师仅仅口头描述或使用挂图很难达到良好的教学效果。这也是当前高校地理教学过程中一直存在着的教师“教”与学生“学”之间不
3、能有效连接的现象。二、虚拟现实技术概述（一）相关概念 虚拟现实技术综合运用了计算机技术、人工智能技术、传感技术以及人机交互技术，利用计算机生成的三维图像模拟人体的视听嗅触等感觉，将人对虚拟世界的感触通过计算机自然的融入其中，从而实现人体对虚拟世界的体验。（二）虚拟现实技术的基本特征 1.自主性。即失重现象。在虚拟环境中各种物体的运行规律遵循失重状态下物体运行规律，即任何物体在受到外力作用的情况下，都会改变自身原来的运行轨迹。2.多感知性。在虚拟现实环境下，人体的各种感觉并未消失，视听味触等感觉依然存在，参与者身在其中仍然能够感知这些感觉，从而使得参与者能够有置身其中的感觉。4.沉浸性。虚拟现实
4、技术通过利用计算机模拟产生的三维立体图像，完全符合人体的感知感觉特征和相关的心理生理特征，能够使参与者和使用者在虚拟现实环境中感受到现实世界一样的感觉，进行交流和互动。三、虚拟现实技术在高校地理教学中的应用 1.虚拟现实技术在地震教学中的应用。随着近几年地震在全世界的频繁发生，以及地震过后所产生的巨大社会影响。地震现象已经被世界各国高度重视，高校对于地震的研究也越来越深入。地震是由于地壳在其内在应力和外在应力的共同作用下，使得聚集的构造应力突然释放，以震源为中心，向四周以震动弹性波的方式不断传播开来，从而引起地面不断颤动的现象。作为教学和研究的重要领域的高校，在开展地震教学和研究中的作用越来越
5、重要。在传统的高校地理教学，尤其是地震教学过程中，更多的是采用教师口头描述和讲解的手段进行，对于地震产生的机理和发生过程中的相关动态过程也只能采用平面图或立体图的方式，无法让学生直观地去观察，而只能通过想象和经验推断来学习，其效果并不十分理想。虚拟现实技术能够生动地模拟地震发生的机制和原理，让高校学生非常直观地观察并且感受地震不同震级所产生的不同灾害，让高校学生能够从不同角度对这一现象进行跟踪，增强学生对这一知识的理解的准确性，大大提高了这一学科的教学效果。4.虚拟现实技术在潮汐教学中的应用。潮汐在高校地理学教学中是非常重要的知识点。潮汐是在月、日引潮力作用下海洋水体发生周期性的伴随有潮位垂直
6、涨落的水平运动。在国外，科研院所利用虚拟现实技术对潮汐数值进行模拟，得出可视化与虚拟现实系统，并且达到了预期的研究目的和效果。目前我国学术较高的高校地理教学中常采用潮汐数值模拟，即通过离散化潮汐运动的控制方程，用近似求解方法模拟潮汐运动特征，达到对潮汐场及其变化规律的认识，但这种方法缺乏直观性和形象性，而且使用的离散化潮汐运动的控制方程对于一般高校和学生不是很好掌握的，所以体现在整体上是教学效果差、学生感觉难等一系列效果。利用虚拟现实技术实现潮汐模拟达到可视化效果，可使师生在虚拟环境中交互操作该对象，真正实现了人与自然的交流与互动，得到潮汐变化的动态过程。四、结语 从以上分析可知虚拟现实技术在高校地理教学中应用非常广泛，是加强高校地理科学教学质量和手段的最有效途径。借助于虚拟现实技术，高校地理科学不仅能更好地宣传自己、深化理论研究水平，而且能更好地为国民经济建设出力。虽然目前虚拟现实技术仍有许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍，但随着各种硬、软件的发展，这一技术会不断提高其逼真性、虚拟性和可普及性，可以预见在不远的将来，虚拟现实技术必将在地理科学教学中取得更广泛、更深入的应用，给地理科学带来重大的变化契机。