遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合及現(xiàn)實(shí)意義闡釋

鄭路

摘 要 將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是對(duì)該應(yīng)用領(lǐng)域的又一次跨越式升級(jí)，推進(jìn)了終身教育體系與終身學(xué)習(xí)型社會(huì)的有效構(gòu)建。許多高校開始建立虛擬教學(xué)環(huán)境，希望為更多在線遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供可交互式遠(yuǎn)程教育內(nèi)容，以有效解決優(yōu)秀教育資源分配不均問題。關(guān)注二者的相互有機(jī)結(jié)合，探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)策略設(shè)計(jì)，并加以例證。

關(guān)鍵詞 遠(yuǎn)程教育；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）10-0040-02

Organic Combination of Remote Experiment Teaching and Vir-tual Reality Technology and its Practical Significance//ZHENG Lu

Abstract The virtual reality technology can be incorporated into the

modern distance education is for the application in the field of ano-

ther leap upgrade， it promotes the lifelong education system and effe-

ctive build lifelong learning society. Nowadays， many universities have begun to establish the virtual teaching environment， hope to

provide more online distance learners can interactive distance edu-cation content， to realize the distribution of excellent education re-sources， effectively solving the problem. In this paper， the author fo-

cuses on the organic combination of each other， discusses the remote

experiment teaching under the background of virtual reality techno-logy related strategy design， and illustration.

Key words distance education； virtual reality technology； experi-mental teaching

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育有機(jī)結(jié)合的相關(guān)理論

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育相結(jié)合的建構(gòu)主義理論 遠(yuǎn)程教育與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其基礎(chǔ)理論支撐就是建構(gòu)主義理論，它也是認(rèn)知學(xué)理論中的重要分支。建構(gòu)主義理論認(rèn)為，知識(shí)不完全由教師傳授，學(xué)習(xí)者通過教師設(shè)計(jì)的教學(xué)情境自覺挖掘知識(shí)，利用個(gè)性化方式來形成學(xué)習(xí)體系。因此，在建構(gòu)主義理論中，應(yīng)該將“情境”“協(xié)作”“意義建構(gòu)”“會(huì)話”視為遠(yuǎn)程教育與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相互有機(jī)融合的關(guān)鍵屬性要素。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境中對(duì)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)要素的有效促進(jìn) 遠(yuǎn)程教育結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境，更需要學(xué)習(xí)者之間交互行為的約束機(jī)制建立。因?yàn)閷W(xué)習(xí)者與虛擬個(gè)體進(jìn)行交互過程中，他們的主觀意見和主觀情感都相比于傳統(tǒng)面對(duì)面交流更容易表達(dá)出來。例如：人們?cè)谶\(yùn)用QQ、微信等交流軟件時(shí)更能夠暢所欲言，因?yàn)樗麄儾皇墁F(xiàn)實(shí)世界的種種約束。因此，同理可見，遠(yuǎn)程教育虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供的表達(dá)方式是積極的，它更有利于教學(xué)實(shí)施的有效推進(jìn)[1]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略設(shè)計(jì)

加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)解析 虛擬遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)擁有靈活性屬性，因?yàn)樗槍?duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)程與學(xué)習(xí)情況都具有相對(duì)明確的方向性，它的實(shí)施過程與教學(xué)策略都可以隨時(shí)改變，并非一成不變，都可以隨教學(xué)進(jìn)程實(shí)施而創(chuàng)新變化，就像日本學(xué)者斎藤義弘所言：“教學(xué)只有達(dá)到真正的創(chuàng)造性與探究性，其不僅可以提高藝術(shù)性，還能增強(qiáng)藝術(shù)魅力，使得教師在教學(xué)期間可以制訂多層次教學(xué)方案，才能成長(zhǎng)并獲得自我變革?！?/p>

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略設(shè)計(jì)要點(diǎn) 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)所采用的都是近似真實(shí)的虛擬實(shí)驗(yàn)情境，它擁有基于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)目標(biāo)層次的自主選擇和調(diào)節(jié)功能，保證可以為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣與自主學(xué)習(xí)能力。因此，總結(jié)以上要求，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)做到以下要點(diǎn)。

首先，提出暗示性指導(dǎo)策略。它專門為學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)探究、自我監(jiān)控和自我管理過程提出相應(yīng)暗示建議，以幫助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在該策略背景下的教學(xué)系統(tǒng)中，主要通過診斷、指導(dǎo)暗示和反饋來搭建教學(xué)場(chǎng)景環(huán)境，進(jìn)而為學(xué)習(xí)者指明實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方向、操作流程以及附加任務(wù)，解決他們所存在的問題疑問，實(shí)現(xiàn)人工配合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全方位智能輔助。在遠(yuǎn)程教育過程中，成人學(xué)習(xí)較為重要，其擁有一定的問題處理能力，所以不應(yīng)該為他們硬性強(qiáng)加意見觀點(diǎn)，最好采用柔性探索、發(fā)現(xiàn)、思考、討論和結(jié)論的方案流程來作為基礎(chǔ)，為他們提供具有暗示性的建議或指導(dǎo)，這樣有利于遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。

其次，隨機(jī)進(jìn)入式教學(xué)策略。這種策略充分考慮到教學(xué)中所涉及事物的復(fù)雜性與多面性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)表征的有效呈現(xiàn)，擅長(zhǎng)從不同側(cè)面以不同理解方式來考慮理解問題?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的隨機(jī)進(jìn)入式實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)主要包括學(xué)習(xí)主題確立、創(chuàng)設(shè)不同研究側(cè)面、構(gòu)建實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)主題的多維虛擬情境，然后讓學(xué)習(xí)者在情境中自主探索以獲得自己中意的學(xué)習(xí)途徑，從而實(shí)現(xiàn)最終互動(dòng)學(xué)習(xí)交流評(píng)價(jià)。endprint

基于圖1的虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略模型，本文給出具體的教學(xué)流程：創(chuàng)設(shè)虛擬情境，啟發(fā)引導(dǎo)過程→明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)→鎖定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容→展開自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立探索過程→實(shí)現(xiàn)交流及協(xié)作學(xué)習(xí)→自我評(píng)價(jià)及反思。

整個(gè)教學(xué)過程是基于真實(shí)人物情境驅(qū)動(dòng)而成的，它能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的能力，也能滿足遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的學(xué)習(xí)者自主實(shí)踐要求，提高學(xué)習(xí)者自我參與程度，鼓勵(lì)他們更為客觀地看待學(xué)習(xí)成果和自身經(jīng)驗(yàn)，從而最終學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)[2]。

3 基于VRML的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教育應(yīng)用分析

教學(xué)設(shè)計(jì)原則 VRML（Virtual Reality Modeling Lan-

guage）即虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言，基于該語(yǔ)言對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c仿真模型進(jìn)行構(gòu)建處理，保證可以提高虛擬操作界面的工作效率，增強(qiáng)多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用效果，使學(xué)習(xí)者可以在網(wǎng)絡(luò)上面更好地學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，進(jìn)而提高其學(xué)習(xí)效率；滿足虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)的科學(xué)性原則、開放性原則、自主性原則、交互性原則和易于擴(kuò)充及維護(hù)原則；確保學(xué)生能夠在系統(tǒng)反饋與及時(shí)調(diào)整操作過程中實(shí)現(xiàn)問題答疑、討論和師生交互活動(dòng)，保證可以達(dá)到一定的教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并相應(yīng)提高其實(shí)踐技能。

教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)及功能解析 VRML虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)要在遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上來構(gòu)建，它應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、設(shè)備、教師指導(dǎo)內(nèi)容、學(xué)生操作、評(píng)價(jià)考核機(jī)制有機(jī)融合進(jìn)去并最終集成形成實(shí)驗(yàn)機(jī)制。換言之，教師應(yīng)該為學(xué)生構(gòu)建一套實(shí)驗(yàn)環(huán)境，確保學(xué)習(xí)者能夠隨時(shí)隨地根據(jù)自身現(xiàn)實(shí)需求、學(xué)習(xí)計(jì)劃來實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的主動(dòng)控制，必要時(shí)VRML還承擔(dān)了輔助教師的角色，可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的實(shí)驗(yàn)情境，使學(xué)生可以在真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境與豐富學(xué)習(xí)資源中學(xué)習(xí)到更多的技術(shù)知識(shí)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，VRML也起到了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)銜接理論實(shí)踐的有機(jī)作用，它能為學(xué)生提供遠(yuǎn)程知識(shí)內(nèi)容學(xué)習(xí)及習(xí)題練習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)生提高實(shí)操能力。具體來說，基于VRML的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能。

1）學(xué)生實(shí)驗(yàn)功能。學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，可以隨時(shí)利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，主要包括實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作等，最后在網(wǎng)絡(luò)上上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)過程，順利完成整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2）教師教學(xué)管理功能。在教師實(shí)際教學(xué)期間，可以利用遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)流程，并且可以在線為學(xué)生提供教學(xué)服務(wù)，使學(xué)生可以在遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)到更多的實(shí)驗(yàn)知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生還可以在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中觀看實(shí)驗(yàn)演示，逐漸提升實(shí)驗(yàn)知識(shí)學(xué)習(xí)效率。當(dāng)學(xué)生注冊(cè)信息后，他們也能參與實(shí)驗(yàn)過程管理工作。

3）教學(xué)支持功能。能夠提供多媒體實(shí)驗(yàn)相關(guān)資源，同時(shí)可以利用完善的遠(yuǎn)程交流系統(tǒng)增進(jìn)教師與學(xué)生之間的交流，使其可以更好地進(jìn)行教學(xué)互動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能模塊 在遠(yuǎn)程教育過程中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用較為重要。在此期間，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要是利用VRML虛擬技術(shù)建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，并且可以將儀器、虛擬實(shí)驗(yàn)流程、自學(xué)自測(cè)模塊、擴(kuò)展知識(shí)模塊等子模塊融合在一起。它的存在主要是幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中相關(guān)儀器設(shè)備的功能與組成，并提示學(xué)生相關(guān)操作注意事項(xiàng)。在常規(guī)的VRML虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)過程中，教師要對(duì)已經(jīng)注冊(cè)的學(xué)生用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)水平測(cè)試，全面了解學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情況與學(xué)習(xí)能力，并且制定針對(duì)性的教學(xué)方式。這樣才能實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的指導(dǎo)教學(xué)，逐漸提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率與質(zhì)量，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。另外，VRML虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程教學(xué)也為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)儀器，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作步驟，最后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告教學(xué)程序，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程[3]。

4 總結(jié)

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為教育領(lǐng)域發(fā)展的一種趨勢(shì)，它為遠(yuǎn)程教育提供了更多可參考內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的更多維度功能。特別是基于VRML交互技術(shù)的融入，讓像遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)這樣的高復(fù)雜實(shí)驗(yàn)教學(xué)得以遠(yuǎn)程操作也成為現(xiàn)實(shí)。在未來的研究中，還應(yīng)該針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下遠(yuǎn)程教育的自適應(yīng)性、多用戶協(xié)作等內(nèi)容展開深入研究，進(jìn)一步豐富遠(yuǎn)程教育，使其擁有更充實(shí)的教育價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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