基于虛擬實驗技術的體驗式教學研究

王梅

摘要：該文首先分析了體驗式教學模式和虛擬實驗技術結合的必要性，接著闡述了基于虛擬實驗平臺的體驗式教學的新特征，最后根據系統(tǒng)工程方法剖析了虛擬實驗環(huán)境中體驗式教學設計的基本原則，并詳細列舉了該教學設計的具體內容。

關鍵詞：虛擬實驗技術；體驗式教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）22-0099-02

虛擬實驗技術是伴隨著計算機技術、多媒體技術和網絡技術的發(fā)展而產生的一門新興實驗技術[1]?；谔摂M實驗技術建立的虛擬實驗室具有真實實驗室所無法比擬的性價比、靈活性和易管理性。虛擬實驗環(huán)境的設計與實現能有效地克服因教學資金不足、新科技發(fā)展迅速、實驗設備相對滯后等因素所導致的理論教學與實踐環(huán)節(jié)嚴重脫節(jié)的問題。

體驗式教學[2]是指在教學過程中，教師以一定的理論為指導，有目的地創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生情感，并對學生進行引導，讓學生親自去感知、領悟知識，并在實踐中得到證實，從而鍛煉學生的實踐能力、應用能力和創(chuàng)新能力。體驗式教學強調知識和學生主體的交互性和聯(lián)系性，主張學習者深入參入知識的應用過程，并在該過程中深刻理解理論體系。

1 體驗式教學與虛擬實驗技術結合的必要性

體驗式教學模式強調教學目標和學生自我教育的統(tǒng)一，其關鍵點主要有以下三個方面：

1）將抽象的理論及其應用實踐活動具體化，實現教學過程的體驗活動。在教學體驗過程中，教師首先應根據知識點和技能點的內容設計能夠激發(fā)學生興趣點的教學情景。心理學研究表明，良好的情緒有利于學習者的積極性和主動性，從而增強學習過程和教學過程的效能。

2） 給學習主體提供充足的獨立思考的時間和空間。獨立思考過程能激活學生多方面的學習經驗和學習潛能，并促進多角度、多層次的知識點和技能點的融會貫通。這種學習過程有利于學習主體獲得新知識和新技能。

3） 實現學習者獨立思考和體驗活動的交互過程，將體驗過程和認識過程有機地結合起來。在該過程中，學習主體通過教學情景以及相關的信息資源，自主完成相應的探索實踐活動，完成從知識到應用，由應用過程深化知識理解的螺旋式上升的學習過程。

體驗式教學在實現上述三個關鍵點的過程中會面臨各種各樣的問題，突出體現在：（1）教育教學資金投入的不足直接影響到教學情景設計的軟硬件環(huán)境；（2）教學情景的軟硬件環(huán)境經常面臨移動性差的問題，從而直接制約了體驗式教學情景的推廣和高效利用；（3）傳統(tǒng)的教學情景的可復制性差或代價昂貴，學生難以在課堂外的學習空間里自主利用教學情景，因此學習主體難以延續(xù)學習的興奮點，也就無法保證學習效果的鞏固。虛擬實驗技術綜合利用計算機技術、網絡通信技術和多媒體技術，有效地解決了體驗式教學情景的資金昂貴、移動性差和可復制性差等問題，有利于體驗式教學模式在各種教育形式中廣泛普及。

2 虛擬實驗環(huán)境中體驗式教學模式的新特點

基于虛擬實驗技術的體驗式教學具有以下新特征：

1） 傳統(tǒng)教學模式所無法比擬的靈活性。虛擬實驗環(huán)境允許學生在某個教學情景中反復體驗，同時基于計算機技術和網絡通信技術建立起來的許多虛擬實驗軟件具有遠程體驗和可復制的特征。這就為體驗式教學在教學組織、教學手段、教學管理等方面帶來了新的選擇，例如教師可以不局限于課堂教學，而是借助于網絡虛擬實驗平臺實施遠程教學和網絡學習交流。

2） 符合學習主體的個性化特征。計算機軟件開發(fā)的組件和模塊化技術使虛擬實驗平臺具備了根據各個學習者的知識基礎和技能基礎單獨設計教學過程的可能。教師和學生可以根據自身的學習情況完成教學情景設計、教學體驗、理論學習、技能訓練、學習評價和學習效果反饋等系列學習過程，而不必像傳統(tǒng)教學那樣拘泥于教師演示、學生訓練的統(tǒng)一模式。

3） 將教學設計、教學工具、教學手段、教學內容、教學評價等教學要素高度集成。傳統(tǒng)的體驗式教學模式由于時間和空間的局限性而不得不將學習情景、教學評價和學習交流等教學環(huán)節(jié)進行隔離，這種教學模式人為中斷了學習過程，在一定程度上影響了學習效果和教學效率。而基于虛擬實驗環(huán)境的體驗式教學模式完全突破了這一局限性，將眾多的教學要素完整融化到虛擬實驗平臺上，能夠將教學情景激發(fā)的興奮點有效地延續(xù)到整個教學和學習過程。

3 基于虛擬實驗技術的體驗式教學設計

體驗式教學設計是應用系統(tǒng)化的思想和方法，將學習理論和教學原理轉換成教學目標、教學內容、教學策略和教學方法、教學評價等環(huán)節(jié)的具體計劃?；谔摂M實驗技術的體驗式教學在教學設計上應遵循以下原則：（1）系統(tǒng)化，即要求把教學活動當成一個系統(tǒng)過程，按照系統(tǒng)工程的方法設計整個教學過程；（2）科學化，也就是按照可測量性和可觀察性的基本思想對教學過程進行數量化和具體化；（3）理論和實踐一體化，即不嚴格區(qū)分理論教學和實踐教學環(huán)節(jié)，在教學情景體驗中感性了解理論知識，在操作體驗中感性認識專業(yè)技能，在技能訓練中理解專業(yè)理論和專業(yè)技能。

體驗式教學設計應首先以教學任務為導向，分析學習者的整體特征和個性特征，確定學習目標，明確學習內容，分析現有教學資源和教學條件，以形成系統(tǒng)科學的學習任務和教學過程。基于虛擬實驗環(huán)境的體驗式教學設計主要包含以下內容：

1）教學和學習任務設計。體驗式教學與其他教學模式一樣，是教學和學習任務實施的

一種形式，因此體驗式教學也應根據課程或模塊的培養(yǎng)目標科學嚴謹地設計教學任務和學習任務。

2） 教學和學習情景設計。學習情景旨在為學生提供知識和技能應用的具體問題背景，以調動學習者對于知識和技能的學習渴求。虛擬實驗技術給體驗式教學的教學和學習情景設計帶來了新元素。比如：一些真實的應用場景需要廣闊的地域，傳統(tǒng)的教學和學習情景難以把跨地域的眾多應用情景全部再現，而虛擬實驗技術利用軟件構件逐一實現，并在一臺或多臺計算機軟硬件平臺上全面展現，學習者能夠全面體驗知識和技能的應用情景。

3） 教學和學習資源設計。系統(tǒng)化的學習過程需要充分調用各種學習資源為教師和學生提供教學和學習支持。教師利用相互聯(lián)系的教學資源鞏固學習效果，學生也能通過對學習資源的鉆研將分散的知識點和技能點形成系統(tǒng)化的專業(yè)技能，有利于培養(yǎng)學習者的學習能力和創(chuàng)新能力。

4） 學習主體自主體驗學習的策略設計。該設計環(huán)節(jié)的主要目標是為了促進和支持學生課堂內外的有效體驗和學習而有序地安排學習過程中各個元素。體驗式教學模式中的自主體驗學習策略必須要能夠激發(fā)學習者的積極性和主動性，充分尊重學生的認知主體作用。

5） 教學指導策略設計。教師的教學指導策略的設計目標是正確地發(fā)揮教師的教學引導主體作用，及時而適度地強化體驗式學習的學習效果，并引導學生在課堂內外的學習過程。因此，教學指導策略設計應包含課內指導策略設計和課外指導策略設計兩個部分。

6） 個性化體驗式學習的典型方案設計?；谔摂M實驗技術的體驗式教學應充分發(fā)揮計算機和網絡通信平臺的優(yōu)勢，將學習元素設計成虛擬平臺中的基礎構件。教師在體驗式教學設計中應根據學生個體中可能中出現的現象歸納成若干典型案例，然后利用虛擬平臺的基礎構件重現典型案例的過程和結果。

7） 學習評價和學習效果反饋機制設計。虛擬實驗技術往往將學習評價和學習效果反饋機制納入虛擬實驗應用軟件，這樣教師和學生都能在第一時間了解學習或教學成效，并及時調整學習（或教學）方向、學習（或教學）方法和學習（或教學）手段，并根據情況及時選擇符合個性特征的典型學習案例。

4 結束語

基于虛擬實驗技術的體驗式教學模式有效地利用現代化和信息化的教學工具和教學手段，充分調動了教學過程引導主體和學習主體的積極性和主動性，有利于學習者提高學習效率，鞏固學習效果，培養(yǎng)自主學習能力和創(chuàng)新能力。本文分析了體驗式教學和虛擬實驗技術結合的現實必要性，探討了虛擬實驗環(huán)境中體驗式教學模式的新特征，最后研究了應用虛擬實驗技術實現體驗式教學設計的一般性原則和具體內容。

參考文獻：

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