第13章 虚拟地理环境
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初中地理虚拟实验应用1. 引言随着科技的不断发展,虚拟现实技术逐渐应用于教育领域,为初中地理教学提供了新的可能性。
虚拟实验作为一种新兴的教学方式,能够为学生提供身临其境的地理实验体验,有助于提高学生的学习兴趣和地理素养。
本文将从初中地理虚拟实验的应用出发,探讨其在教学中的优势、现状及发展前景。
2. 初中地理虚拟实验的优势2.1 提高学生的学习兴趣地理虚拟实验可以将抽象的地理知识以生动、形象的方式展示给学生,使学生在轻松愉快的氛围中学习地理。
通过虚拟实验,学生可以身临其境地感受地理现象,激发他们对地理学科的兴趣和好奇心。
2.2 增强学生的实践能力地理虚拟实验为学生提供了自主探究、动手操作的平台,使学生在实践中掌握地理知识。
通过虚拟实验,学生可以亲自操作,观察实验现象,从而加深对地理知识的理解和记忆。
2.3 培养学生的空间思维能力地理虚拟实验有助于培养学生的空间思维能力。
在虚拟实验中,学生可以自由地观察地理现象的三维结构,调整观察角度,从而提高空间认知能力。
2.4 丰富教学资源地理虚拟实验可以充分利用计算机网络资源,提供丰富的地理实验材料。
教师可以根据教学需求,选择合适的虚拟实验,丰富教学内容,提高教学质量。
2.5 降低实验成本与传统实地实验相比,地理虚拟实验无需消耗实验材料,降低了实验成本。
同时,虚拟实验可以随时进行,不受时间和地点的限制,提高了实验的利用率。
3. 初中地理虚拟实验的应用现状目前,地理虚拟实验在初中教学中的应用还处于初步阶段。
部分学校已经认识到虚拟实验的重要性,并在教学中尝试运用。
然而,由于技术、设备等因素的限制,地理虚拟实验的普及程度仍有待提高。
3.1 虚拟实验资源的开发与整合近年来,我国教育部门已经开始关注虚拟实验资源的开发与整合。
一些地理教育平台已经推出了一批适用于初中地理教学的虚拟实验资源,为教师和学生提供了丰富的实验材料。
3.2 虚拟实验在课堂教学中的应用在课堂教学中,教师可以结合地理知识,运用虚拟实验进行生动的教学。
㊀第20卷㊀第4期2022年8月中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业JournalofChineseUrbanForestryVol 20㊀No 4Aug 2022恢复性虚拟自然环境研究进展∗基于CiteSpace可视化分析尹程程㊀李同予㊀翟长青㊀薛滨夏㊀安㊀欣哈尔滨工业大学建筑学院寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室㊀哈尔滨㊀150000㊀收稿日期:2022-04-23∗基金项目:黑龙江省自然科学基金面上项目(LH2020E052)ꎻ互动媒体设计与装备服务创新文化和旅游部重点实验室开放㊀㊀㊀㊀㊀㊀课题(20201)ꎻ互动媒体设备与装备服务创新文化和旅游部重点实验室开放课题(20206)㊀第一作者:尹程程(1998-)ꎬ女ꎬ硕士ꎬ研究方向为健康促进环境设计ꎮE-mail:923158337@qq com㊀通信作者:薛滨夏(1966-)ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ研究方向为健康促进环境设计㊁园艺疗法ꎮE-mail:binxia68@126 com摘要:虚拟自然环境助益人类身心健康恢复已在诸多研究中得到证实ꎮ为了加深对恢复性虚拟自然环境所产生疗愈效益及其评估方法的了解ꎬ也为后续研究提供参考与新思路ꎬ文章以WOS(Webofscience)为数据库ꎬ获取2010 2022年恢复性虚拟自然环境研究领域共95篇英文文献ꎬ采用citespace可视化呈现ꎬ分析其研究国家与地区㊁发文作者与机构㊁关键词聚类㊁核心文献研究内容与方法ꎬ总结研究热点趋势ꎮ结果显示:恢复性虚拟自然环境研究于2018年受到广泛关注ꎬ主要研究集中在欧美高校ꎬ机构合作网络分散且合作程度低ꎻ热点研究领域有 探索心理生理恢复 减轻病人疼痛感 疗愈效益 心率变异性生物反馈 绿色运动 改善患者预后效果 环境感知 等ꎮ基于分析结果ꎬ从强化多理论研究应用㊁建立多维度恢复效果评估体系ꎬ以及加强作者间㊁机构间合作联系3方面提出研究展望ꎮ关键词:虚拟现实ꎬ恢复性环境ꎬCiteSpaceꎬ研究热点与趋势DOI:10.12169/zgcsly.2022.04.23.0001ResearchProgressinRestorativeVirtualNaturalEnvironment:VisualAnalysisBasedonCiteSpaceYinChengcheng㊀LiTongyu㊀ZhaiChangqing㊀XueBinxia㊀AnXin(SchoolofArchitectureꎬHarbinInstituteofTechnologyꎻKeyLaboratoryofColdRegionUrbanandRuralHumanSettlementEnvironmentScienceandTechnologyꎬMinistryofIndustryandInformationTechnologyꎬHarbin150000ꎬChina)Abstract:Ithasbeenprovedinmanystudiesthatvirtualnaturalenvironmentisconducivetohumanphysicalandmentalhealthrecovery.ThepaperusesWOS(WebofScience)asthedatabasetoretrieve95Englishpapersonrestorativevirtualnaturalenvironmentpublishedinrecent13yearsꎬandthenadoptsCitespacevisualizationtoanalyzetheresearchscaleꎬcountriesandregionsꎬauthorsandinstitutionsꎬkeywordclusteringꎬcorecontentandmethodsforliteratureresearchꎬandsummarizetheresearchhotspotsandtrends.Theresultsshowthattheresearchonrestorativevirtualnaturalenvironmentattractedwideattentionin2018ꎻEuropeanandAmericanuniversitiesarethemainforceintheresearchꎬandthecooperationnetworkisloosewithlesscollaborationꎻtheresearchhotspotsinclude exploringpsychophysiologicalrecovery ꎬ alleviatingpatients senseofpain ꎬ therapeuticbenefit ꎬ heartratevariabilitybiofeedback ꎬ greenexercise ꎬ improvingpatients prognosiseffect and environmentalperception .Basedontheresearchresultsꎬthepaperprospectsthefutureresearchfromthe3aspectsofmulti ̄theoryresearchandapplicationꎬestablishmentofmulti ̄dimensionevaluationsystemforrestoration㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷effectandboostingthestrongcooperationandliaisonsbetweenauthorsandinstitutions.Keywords:virtualrealityꎬrestorativeenvironmentꎬCiteSpaceꎬresearchhotspotandtrend㊀㊀«2021世界卫生统计报告»指出:人类身心疾病发病率升高ꎬ愤怒㊁焦虑㊁抑郁等消极情绪会导致肥胖㊁糖尿病㊁心血管疾病㊁内分泌-免疫系统等多种疾病ꎮ身心健康问题已成为当代人类快节奏生活下需面临的巨大挑战ꎮ环境心理学者Kaplan[1]与Ulrich[2]专注于恢复性环境对心理生理复愈效益的研究ꎬ分别提出 注意力恢复理论 与 压力缓解理论 ꎮ恢复性自然环境是指对人身心健康具有恢复促进作用的自然环境ꎬ对人类健康的积极贡献已在许多研究中得到检验[3]ꎮ由于城市化导致自然生境减少ꎬ恢复性自然环境成为了城市中的稀缺资源ꎬ难以在日常生活中充分接触ꎬ人们迫切希望于日常生活中也能拥有身处自然般的身心体验ꎬ因此ꎬ虚拟现实技术为人们自然复愈提供了机会ꎮ近年来信息㊁传感㊁网络和人工智能等技术发展迅速ꎬ带动了智能康复技术发展ꎬ国内外已开展诸多利用智能技术进行临床康复干预与评估的研究应用[4]ꎬ虚拟现实技术作为人类健康治疗的一种替代手段ꎬ被用来引发特定情绪状态㊁调节呼吸㊁改善心率变异性水平㊁减少疼痛焦虑ꎬ提高专注力[5]ꎮ虚拟现实的沉浸感㊁交互性和构想性为用户提供身临其境的仿真视景ꎬ运用虚拟现实技术搭建人与自然间的桥梁ꎬ人们能便利地亲近体验自然ꎬ使虚拟自然环境疗愈成为缓解各类身心疾病的有效方法ꎬ是恢复性虚拟自然环境研究的目的与意义所在ꎮ本研究数据来源于Webofscience核心合集数据库ꎬ检索时间为2010 2022年ꎬ采用 主题 AND 文献类型 AND 语种 基本检索模式ꎬ主题词为恢复性自然环境(RestorativeEnvironmentORNatureORForestORGardenORGreen)㊁虚拟现实(VirtualRealityORVR)和康复(RecoveryORHealthORFitnessORHealingORBenefit)ꎬ使用AND检索式进行交叉组合检索ꎬ语种为 English ꎬ最后获取2010 2022年的文献共335篇ꎬ去除重复得到目标文献95篇ꎮ采用Citespace5 8 R3进行发文量㊁研究国家地区㊁发文作者及机构可视化分析ꎬ探究国际上此领域研究的国家㊁集中区域与研究强度ꎬ以及权威学者与合作网络ꎮ通过关键词聚类共现与时间线图谱展现文章研究重点ꎬ从时间维度体现关键词演变情况及发展趋势ꎻ通过高中心性关键词(BetweenCentrality)度量关键词节点重要程度ꎮ1研究规模1 1发文量如图1所示:恢复性虚拟自然环境领域研究始于2010年初ꎬ至2017年文章数量均较少ꎻ2018 2020年文章数量增加ꎬ尤其在2020年全球疫情暴发背景下ꎬ此领域开始引起学者重视[6-7]ꎻ2021年发文量稍有减少ꎬ但不足以说明热度退却ꎻ2022年第一季度内有11篇文章发表ꎮ图1㊀2010 2022年虚拟现实恢复性环境发文量变化1 2研究国家与地区研究国家共现图谱(图2)表明ꎬ研究强度较大的国家依次为英格兰㊁美国㊁中国㊁德国㊁图2㊀研究国家共现图谱841㊀第4期㊀尹程程㊀李同予㊀翟长青ꎬ等:恢复性虚拟自然环境研究进展㊀㊀意大利㊁加拿大㊁瑞典ꎮ研究国家时序图谱(图3)表明ꎬ依次开展研究的国家为加拿大㊁瑞典㊁英格兰㊁德国㊁美国㊁中国ꎮ图3㊀研究国家时序图谱1 3发文作者与研究机构如图4所示ꎬ节点较大的前4名作者为White㊁Browning㊁Chirico㊁Gaggioliꎮ目前作者间主要形成两个合作网络ꎬ分别以White㊁Browning为中心ꎬ前者进行虚拟自然环境减轻病患治疗痛苦体验方向研究[8]ꎬ后者进行虚拟自然环境唤醒积极情绪方向研究[9]ꎮ图4㊀发文作者共现图谱由图5可知ꎬ影响力较大的研究机构依次是埃克塞特大学㊁哈佛大学公共卫生学院㊁哈佛艺术研究生院㊁伯明翰大学㊁瑞典卡罗琳学院ꎮ目前研究机构间以爱沙尼亚生命科学大学和英属哥伦比亚大学为中心形成最大合作辐射网络ꎬ第二大合作网络以瑞典卡罗琳学院为中心ꎮ哈佛大学公共卫生学院㊁哈佛艺术研究生院研究强度分别位列全球第二㊁三名ꎬ联合波士顿癌症研究所形成美国本土最大合作网络ꎮ图5㊀发文机构网络共现图谱2研究热点2 1关键词分析由表1可知:环境㊁焦虑㊁压力恢复㊁森林㊁健康等词为近年热点词汇ꎻ中心性最高关键词为环境ꎬ包括景观㊁森林㊁绿地等自然环境ꎬ此外还涉及焦虑㊁压力㊁健康等心理生理相关词汇ꎮ表1㊀高中心性关键词前10总览编号㊀㊀关键词中心性初次出现年份关键词频次1environment(环境)0 532010182anxiety(焦虑)0 30201463recovery(恢复)0 252015134stressrecovery(压力恢复)0 222014165exposure(暴露)0 172017176perception(儿童)0 14201657forest(森林)0 12201848benefit(益处)0 112010149health(健康)0 1120171310landscape(景观)0 11201862 2关键词聚类分析如图6所示ꎬ文献规模最大为#0探索心理生理恢复ꎬ聚类轮廓值最高为#1减轻病人疼痛感ꎬ聚类#3心率变异性生物反馈和聚类#7环境感知为最新研究热点ꎮ筛选文献高被引频次的6个聚类ꎬ总结13篇核心文献研究内容与研究方法ꎬ其中被引频次最高的4篇文献为:Valtchanov等[10]最早提出虚拟自然具有复愈效果ꎻTashjian等[11]首次测量了虚拟自然对住院患者疼痛感受的影响ꎻGold等[12]发现虚拟自然体验可减少儿童抽血时的痛苦ꎻAnderson等[13]提出虚拟自然可为宇航员㊁潜水员等长期封闭人员放松(表2)ꎮ941㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷图6㊀关键词聚类时间线图谱表2㊀6个聚类核心文献研究概况㊀聚类被引频次㊀作者㊀㊀研究内容㊀㊀㊀㊀研究方法探索心理生理恢复108Valtchanov等[10]虚拟自然环境恢复效果三种方式测量恢复效果:zippers㊁心率皮电㊁心算测验61Anderson等[13]使用虚拟现实呈现沉浸式自然场景皮电和心率变异性测量心理生理唤醒ꎻ问卷测量积极消极情绪和场景质量48Yu等[14]虚拟现实森林和城市环境对生理心理反应影响腕环检测心率变异性ꎻ试纸测唾液淀粉酶活性ꎻ血压计测血压ꎻ问卷测量情绪状态减轻病人疼痛感71Gold等[12]医疗领域迎来了虚拟现实技术应用的黄金时代注意力儿科143名患者㊁护理员㊁采血员分为VR组与对照组ꎬ完成术前术后疼痛㊁焦虑㊁满意度测量17Small等[15]虚拟恢复性环境疗法作为烧伤换药疼痛控制的辅助对25名严重烧伤的患者使用动态3D视听觉刺激ꎬ从痛苦刺激中转移疗愈效益36Tabrizian等[16]通过沉浸式虚拟环境探索城市绿地围护结构的可感知修复潜力观看公园广场不同空间与植被渗透度的虚拟全景图ꎬ对恢复与安全知觉进行评级20Gao等[17]不同虚拟现实环境下心理生理恢复与个体偏好研究探索6种不同VR环境注意力与情绪恢复差异ꎬ发现偏好影响情绪恢复心率变异性生物反馈22Yin等[18]室内亲生物环境对压力和焦虑恢复的影响测试VR亲生物环境和其他环境中的心率变异性恢复速度ꎬ前者比其他高出1 5%17Rockstroh等[19]虚拟现实在心率变异性生物反馈的应用将VR自然治疗㊁传统治疗与未治疗进行对照ꎬVR自然可以提供高质量的生物反馈体验绿色运动47Calogiuri等[20]在模拟自然中运动的环境感知㊁身体参与和情感反应在VR自然中进行绿色运动能够产生与在真实自然环境中类似的心理生理反应29Huang等[21]树木ꎬ草坪ꎬ建筑等不同类型环境对减压的影响探究三个具有不同绿色植被类型的VR环境恢复潜力环境感知11Mattila等[22]在虚拟现实森林环境中恢复体验VR森林环境ꎬ测量感知恢复性效果㊁活力和情绪9Tanja ̄Dijkstra等[8]虚拟自然改善病人牙科治疗体验和记忆对比三组牙科患者(自然环境VR㊁城市环境VR㊁标准治疗)治疗体验3研究热点领域3 1营造健康人居环境的虚拟自然1)提升办公空间疗愈能力ꎮYin等[18]使用虚拟现实技术模拟自然环境融入办公空间对办公人员可产生 镇静 效果ꎬ对血压㊁皮肤电导变化以及短期记忆都有积极影响ꎮYin等[23]评估不同虚拟自然元素对办公人员压力焦虑恢复影响差异ꎬ发现有虚拟绿植㊁木材㊁日光的窗景有助于恢复压力ꎬ改善焦虑ꎮ2)增强校园环境恢复效力ꎮ将虚拟自然作为学生与自然互动教育的补充ꎬ可在认知恢复和增强心理状态方面提供益处ꎮO Meara等[24]发现受考试焦虑影响的学生不断增多ꎬ通过提供虚拟现实绿色环境暴露有效削弱了学生考试焦虑ꎬ改善考试体验ꎬ提高成绩ꎮFleury等[25]发现在虚拟自然环境下工科学校设计专业学生的创造力会有所提升ꎬ他们的草图构思与方案设计更具创新性ꎮ3)改善生活居住环境品质ꎮ合理运用虚拟自然视听觉元素营造舒适宜居的室内环境ꎬ对长期051㊀第4期㊀尹程程㊀李同予㊀翟长青ꎬ等:恢复性虚拟自然环境研究进展㊀㊀在室内的人群健康有重要意义ꎮChung等[26]利用智能手机和便携VR眼镜ꎬ克服时空限制ꎬ居民可在360ʎ虚拟自然环境下恢复定向注意力ꎬ应对精神疲劳ꎮRiva等[7]发现每周居家虚拟自然花园体验可以缓解居民焦虑㊁增加幸福感㊁加强社会联系ꎬ减轻疫情下的心理负担ꎮYeom等[6]验证了室内虚拟绿墙在减轻居民压力方面的有效性ꎬ面积适中的小型绿墙会让居民感到更放松ꎮ4)指导城市景观规划设计ꎮ虚拟自然环境研究有助于环境心理学和公共卫生领域研究人员理解自然复愈的心理生理机制ꎬ辅助公共空间规划和人居环境自然化决策ꎬ增强居民在休息娱乐和社会交往方面幸福感与健康ꎮHuang等[27]研究发现绿草如茵㊁树木成林的虚拟城市环境更能支持压力恢复ꎮBaran等[28]使用虚拟环境探索居民对社区公园自然景观的安全感知ꎬ使城市规划者和公园管理者更好地理解城市绿地的空间特征如何影响人们的安全感知ꎬ进而影响使用模式以及城市公园提供的社会和心理效益的实现ꎮ3 2改善病患身心体验的虚拟自然1)减轻病人疼痛感ꎮ自然沉浸通过分散病患注意力达到生理上的病痛舒缓ꎬ将其用于伤口护理㊁化疗㊁牙科治疗等医疗程序中ꎬ病患高度沉浸并产生多模式视听感官体验ꎬ达到减轻疼痛的效果ꎮ相比其他虚拟元素ꎬ自然元素(自然窗景㊁流水㊁风景画)在医疗环境中最常见[29-30]:病房天花板布置模拟自然天空场景㊁墙上设置增强现实的自然壁画㊁候诊室放映虚拟水族馆影像等ꎬ烧伤患者在虚拟环境疗法后所感受到的疼痛刺激也极大减少[31-35]ꎮ虚拟自然环境充分调动有限的定向注意力资源ꎬ不需使患者更多地集中注意力ꎬ减轻疼痛与焦虑的效果更胜一筹ꎮ2)调节患者情绪状态ꎮ虚拟自然沉浸的情绪调节作用是通过影响患者心理活动来实现的ꎮTanja ̄Dijkstra等[8]使用虚拟自然改善牙科患者治疗体验ꎬ减少患者对牙齿疾病治疗的恐惧与焦虑情绪ꎮGerber等[36]为心脏外科病人呈现沉浸自然场景ꎬ减轻病人认知障碍ꎬ使病人得到明显放松与减压ꎮUwajeh等[37]运用VR营建康复花园帮助阿尔茨海默病人和痴呆症患者降低血压ꎬ改善压力焦虑水平ꎬ减少负面情绪ꎮScates等[38]给接受静脉注射的癌症中心患者观看虚拟自然视频ꎬ患者放松㊁平和感显著增加ꎮ3)提高治疗效益ꎮVeling等[39]运用沉浸自然环境对焦虑症㊁精神病㊁抑郁症和双向情感障碍患者进行心理健康干预ꎬ发现虚拟自然是一种高效的自我放松方式ꎬ可提高精神疾病治疗效益ꎮAppel等[40]发现虚拟自然是一种安全㊁廉价㊁非药理学的治疗方法ꎬ能显著提高感知及行动障碍的老年人抑郁㊁焦虑㊁认知困难等病症的治疗效果ꎮ3 3虚拟自然助力绿色运动绿色运动是将接触绿色自然与体力活动结合ꎬ比单纯进行体育锻炼能给人带来更大健康益处ꎬ与无自然元素的室内或城市环境中进行体育活动相比ꎬ绿色运动可明显减少压力疲劳㊁削弱愤怒悲伤等消极情绪[41]ꎮ许多城市居民无法定期进行绿色运动ꎬ虚拟自然可使参与者在室内运动也产生与在大自然中运动同样的健康效益ꎬ通过触发注意力恢复机制ꎬ降低人们感知体力消耗水平ꎬ诱导运动者进行更剧烈的身体活动ꎬ提高运动强度[42-43]ꎮ目前研发了许多虚拟现实绿色运动软件系统ꎬ如SteamVR平台已经做到室内外运动视野兼备的效果ꎬ用户可以选择自己喜欢的虚拟自然场景(海边㊁优美公路㊁雪山㊁丛林)ꎬ使用体感交互设备进行冲浪㊁摩托车骑行㊁滑雪㊁野外探索等运动ꎬ这些运动若未经专业训练在真实自然中很难独自完成ꎬ但通过VR设备就可轻松实现ꎬ有助增强参与者锻炼意愿ꎬ增加锻炼行为[44]ꎮ3 4虚拟自然结合智能康复技术1)脑机接口-虚拟现实系统ꎮ脑机接口(Brain ̄computerinterface)是利用中枢神经产生的信号ꎬ不依赖外周神经肌肉ꎬ在大脑与外部设备之间建立直接交流和控制通道[45]ꎮ将BCI与VR组合设计成互补工具系统(BCI-VR系统)在康复领域拥有广阔前景:VR提供丰富的康复环境和真实体验ꎬBCI能够实时监测用户心理状态ꎬ实现多种情绪(愉悦㊁悲伤㊁平静㊁愤怒㊁害怕)判别分析ꎬ以便动态调整VR环境内容ꎬ为用户提供良好疗愈体验ꎮ例如为行动障碍者或健康用户提供虚拟恢复性环境ꎬ可通过BCI采集并分析从用户传感器获得的需求信号ꎬ将其转换为151㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第20卷命令转发给VR设备ꎬ及时向用户提供所需的虚拟自然㊁博物馆㊁艺术文化创作场所等环境的参观体验[46]ꎬ并且借助BCI探测的脑电图信号ꎬ检测用户的视觉注意力ꎬ以便其自如地进行360度虚拟环境环顾体验[47]ꎮ使用神经科学反馈手段客观定量研究用户感知ꎬ通过数据收集用户反馈的方法会更直观地为设计师提供环境优化设计策略ꎮLi等[48]生成几种虚拟现实地下空间环境ꎬ使用脑机接口获取被试脑电图和脉搏血氧仪读数ꎬ结果显示在充满绿色植物的虚拟场景中ꎬ人们的认知表现能力及感受到的环境舒适度最高ꎮ2)心率变异性生物反馈ꎮ心率变异性是指相邻心跳间显示出一定波动ꎬ随着呼吸㊁血压㊁情绪改变而起伏变化ꎬ受个体自主神经控制ꎬ是描述自主神经活动强弱的重要指标ꎮ心率变异性生物反馈可通过呼吸放松训练增强ꎬ并改善用户情绪ꎬ可以减轻压力和恢复自主神经系统平衡[19]ꎮ然而传统反馈形式存在使受试者生畏ꎬ产生应激反应ꎬ视觉吸引力不够导致无法专注等弊端[49]ꎬ研究人员以沉浸式装置提高受试者的参与感ꎬ将虚拟自然环境作为生物反馈发生背景ꎬ如自然声音[50]㊁舒缓的环境光[51]㊁声光组合[52]ꎬ智能手机动画游戏[53]ꎬ突破传统训练画面单调无趣的缺点ꎬ让受试者处于放松自信状态ꎬ缓冲负面影响ꎬ释放压力ꎬ调节自我ꎬ控制情绪与行为ꎮ可应用于缓解学生考试焦虑㊁学习压力ꎻ康复中心病人身心疾病辅助治疗ꎻ公安㊁武警㊁军队等心理训练ꎬ专业人才选拔ꎻ运动员㊁飞行员压力释放ꎬ精力专注ꎮ4研究展望恢复性虚拟自然环境研究方兴未艾ꎬ未来研究还应深入挖掘以下3个方面:1)强化多理论研究应用ꎮ目前研究均基于注意力恢复和减压理论ꎬ与其他理论结合应用有限ꎮ例如 亲生物假说 和 瞭望-庇护理论 分别从生物进化和居住地选择角度阐明了人对于自然存在审美㊁理智㊁认知和精神的依赖ꎬ反映人的行为心理与自然环境的互动关系[54-55]ꎻHartig[56]于2021年提出 关系恢复理论 与 集体恢复理论 ꎬEgner等[57]于2020年提出 条件反射恢复理论 ꎮ上述理论均可作为虚拟自然环境空间布局设计的理论支撑ꎬ指导我们从自然中汲取经验ꎬ通过对自然的提取㊁模拟和重现等手段创造支持人类疾病恢复与健康生活的虚拟自然环境ꎮ2)建立多维度恢复效果评估体系ꎮ目前研究大多从身心健康维度出发对恢复效果测量进行指导ꎬ而不对其他恢复关联维度进行研究ꎬ如社会维度ꎬ集体恢复理论则强调乐于助人性㊁同理心㊁利他主义㊁亲社会性等方面恢复效果[58-60]ꎻ生态心理学[61]从生态维度出发关注亲生态行为㊁自然关注度㊁自然连通性等恢复效果ꎮ社会维度和生态维度代表了个人对社会关系㊁自然关系的感知和行为ꎬ多维度恢复测评则可帮助研究设计出能够促进社会凝聚力㊁亲社会行为㊁环境可持续㊁绿色消费的虚拟自然环境ꎮ3)加强作者间㊁机构间合作联系ꎮ目前发文作者与研究机构均表现出较强的独立性ꎬ受国家与地域分布影响较大ꎬ短时间难以建立合作关系ꎮ高校等研究机构合作网络的提升空间大ꎬ若能在现有机构网络基础上形成网络间合作纽带ꎬ研究面将覆盖更广泛ꎬ更有利于研究深入拓展ꎮ参考文献[1]KAPLANS.Therestorativebenefitsofnature:towardanintegrativeframework[J].JournalofEnvironmentalPsychologyꎬ1995ꎬ15(3):169-182.[2]ULRICHRSꎬSIMONSRFꎬLOSITOBDꎬetal.Stressrecoveryduringexposuretonaturalandurbanenvironments[J].JournalofEnvironmentalPsychologyꎬ1991ꎬ11(3):201-230. 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虚拟地理环境(0705Z1)Virtual Geographical Environments(一)学科简介虚拟地理环境(Virtual Geographical Environments, VGE)是地理空间信息可视化发展的最后集成系统,它以虚拟现实理念/虚拟现实技术为核心,基于地理信息、遥感信息、以及网络信息与移动空间信息,研究现实地理环境和赛博空间(Cyberspace)的现象与规律,是地理环境在计算机空间的映射。
虚拟地理环境的研究,涉及到计算机图形学/仿真/虚拟现实技术、地球表层系统的地理环境、地理/遥感信息技术与科学、赛博空间与虚拟社区等,并且与虚拟现实、虚拟、虚/实关系、心理学、符号学、美学、信息论等社会、心理与哲学领域有着密切的关系,目前,VGE 系统正被应用到传统GIS 的诸多应用领域之中,如城市设计和规划、城市地下空间管理、环境监测、交通管理、地表建模、旅游等方面,为分析和解决这些领域中的问题提供了新的方式和手段,同时又拓展了新的应用,如数字黄河、虚拟旅游、虚拟校园、教学培训、虚拟企业等领域。
作为新一代地理信息技术手段,VGE 具有广阔的发展前景,该学科的研究生也具有广阔的就业前景。
(二)培养目标本学科培养的研究生,应符合国家对研究生培养的总体要求,同时应达到:1.了解学科发展的现状和动态,具有较扎实的科学可视化、虚拟现实、遥感、地理信息系统等虚拟地理环境学科的基础理论和基本应用技能;2.有对本人所从事研究方向的前沿阵地进行探索的潜在能力;3.培养适应与胜任城市、规划、环境、土地和林业等相关的领域内从事科研、教学、管理与科技开发工作的复合型人才(三)培养方式培养方式以导师负责为主,以导师组、学科团队、行业专家联合指导为辅。
(四)学习年限学术型硕士研究生的学制为3年。
提前完成所有培养环节和论文工作者,可申请提前答辩,但最多只能提前1年;因特殊情况需延长学习年限者,由研究生本人提出申请,经导师和相关部门批准,可适当延期,但学习年限最长不超过5年。
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化与交互操作的一种全新方式,与传统的视窗操作相比,虚拟现实在技术上有了质的飞跃。
如果将虚拟现实的三维显示和交互操作能力应用到虚拟地理环境中,将为地上地下统一建模、三维空间分析以及三维动态过程模拟等研究提供新的研究手段,同时也为不可见地理现象的三维立体表达、地理数据可视化开辟了一个新的研究方向。
1概念1.1虚拟现实虚拟现实(VR:Virtual Reality)是对现实或虚幻现实的仿真模拟,它可以追溯到20世纪50年代,当时人们设想把数字信息以直观的图形表示在计算机屏幕上。
到60至70年代,工程师试图为飞行员和宇航员设计仿真模拟环境,让他们进行类似真实情景的模拟操作。
到80年代,虚拟现实技术大量应用在电子游戏上。
到90年代,大容量存储器CDROM的出现和桌面系统性能的提高,为虚拟现实提供了广阔的应用前景。
目前,虚拟现实已逐渐成为主流。
虚拟现实可定义为:软件、硬件(头盔、数据手套、三维鼠标、数据库等)和参与者共同组成的一个计算机环境。
在硬件方面,需要以下几类设备的支持,即:跟踪系统、触觉系统、音频系统、图像生成与显示系统和高性能计算机处理系统。
软件方面,主要是提供一个能产生和管理虚拟信息空间的工具集。
这样在高性能计算机软硬件和各类传感器的支持下,创建一个能让参与者具有身临其境感,且具有完善的交互能力的虚拟现实系统。
1.2混合现实若将现实世界和虚拟世界分别作为两端,位于它们中间的被称为混合现实(MR:Mixed Reality)。
混合现实同时考虑真实的现实世界与计算机图形构模的虚拟世界,并将现实世界和虚拟世界进行无缝合成。
其中,靠近现实世界的是扩展现实(增强现实、扩张实境,AR:Augmented Reality),靠近虚拟世界的则是扩展虚拟(扩增虚境,AV:Augmented Virtuality)。
扩展现实,是一种利用计算机虚拟的三维图像对真实场景进行信息增强显示的技术,由于虚拟景物与真实景物无缝地融为一体,所以用户体验与原本真实的物理环境相比,是一致的、自然的,它是对人类感知能力的一种极大拓展。
初中地理学习的虚拟实验设计第一篇范文:初中地理学习的虚拟实验设计一、学好重要性地理学科是一门综合性学科,涉及到自然、人文等多个方面。
学好地理,不仅有助于我们了解世界各地的自然环境、人文景观、经济发展等,还可以培养我们的空间思维能力、提高我们的综合分析能力。
尤其在我国,地理学科在中考、高考中占有重要地位,因此,学习地理对于我们来说具有重要意义。
二、主要学习内容初中地理学习内容主要包括:地球与地图、世界地理、中国地理、人文地理。
其中,地球与地图主要介绍地球的结构、地图的绘制与阅读;世界地理和中国地理分别介绍世界各地和我国各地的的自然环境、人文景观、经济发展等;人文地理主要涉及人口、城市、农业、工业、交通等方面的知识。
三、学习注意事项1.注重理论与实际相结合,学会运用地理知识解释现实生活中的地理现象。
2.培养空间思维能力,学会绘制和阅读地图,掌握地理图表的运用。
3.加强综合分析能力,善于从多个角度审视地理问题,形成自己的见解。
四、主要学习方法和技巧1.虚拟实验法:通过虚拟实验室,进行地理实验操作,直观地了解地理现象和规律。
例如,通过虚拟实验,探究地球的自转和公转,理解地球五带的形成。
2.案例分析法:选取具有代表性的地理案例,进行深入分析,掌握地理知识。
例如,以我国首都北京为例,分析其地理位置、气候特点、人文景观等。
3.比较学习法:通过比较不同地区的地理特点,加深对地理知识的理解。
例如,比较我国南方的水稻种植和北方的玉米种植,了解不同地区的农业生产特点。
五、中考备考技巧1.梳理知识点,形成知识体系,加强对地理概念、地理规律的记忆。
2.做好笔记,及时巩固学习内容,尤其是地理图表的绘制和阅读。
3.定期进行模拟测试,提高应试能力,查漏补缺。
六、提升学习效果的策略1.创设情境,激发学习兴趣,让地理学习变得生动有趣。
2.开展合作学习,与同学共同探讨地理问题,提高解决问题的能力。
3.利用网络资源,拓宽学习渠道,了解地理学科的最新动态。