虚拟实验教学的初步探索

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1、虚拟实验教学的初步探索单美贤南京师范大学新闻与传播学院72#210097Tel:0139-51933944E-mail：shanmx@263.net随着通信技术和虚拟现实技术及相关技术的不断发展，虚拟实验的出现克服了传统远距离教育的局限性，它将为学生提供一种协作式的、个性化的自适应实验环境。本文则从分析虚拟实验的特点切入，探讨其在教学中的作用，在此基础上，对虚拟实验教学的过程模型进行初步探讨。关键词:虚拟实验特点教学过程模型1引言当今的远程教育主要集中开发和提供基于网络的教育资料，课程内容不断地更新以增加学习效果。另外，交互式小组讨论、协作课程项

2、目、在线帮助使得学生感觉与传统的课堂教学相类似。尽管远程教育取得了很大的成功，但大多数教育机构意识到一个主要的挑战是来自通过因特网提供实验课程的困难，而工程学中的实验部分是不可缺少的。因为文字无法描述的动态现象，学生可以通过实验进行观察；另外，学生通过接触设备改进学习动机，在实验的过程中有助于形成严谨的科学态度和解决实际问题的正确方法。在传统的远距离教育中，实验教学的解决方法一般有以下几种形式：（1）录像带：英国开放大学使用录像带，另外也利用其他远程教育技术。如果实验教学中只需简单的实验介绍，那么放映此实验的录像带就可以寄给学生，测试是由在线的主

3、考者提问以对学生作出评价。（2）家庭工具包：如果实验必须动手，一个定制的家庭工具包（包含有使用说明）发送给学生。英国开放大学设计了一些工具包便于学生使用。然而，要提供这样一些课程（如电路设计、微处理器等）的工具包成本非常大，以致是不太可能的，另一方面，学生可能没有相应的附加设备。（3）本地安排：对于学校实验室附近的学生来说，这种方法可能是最好的选择，但它受到实验室自身的限制，如时间、设备、教师的指导等。随着通信技术和虚拟现实技术及相关技术的不断发展，虚拟实验的出现克服了传统远距离教育的局限性，它将为学生提供一种协作式的、个性化的自适应实验环境。借

4、助远程虚拟实验，独特的或昂贵的设备可以为几所大学共享，这样学生可以从大量的实验室资源中选择实验设备，进一步拓展了远程教育适用的领域。为了更好地了解虚拟实验的特点及其在教学中的作用，使之在教学中有效地发挥作用，本文则从分析虚拟实验的特点切入，探讨其在教学中的作用，在此基础上，对虚拟实验教学的过程模型进行初步探讨，以便在使用虚拟实验的过程中能扬长避短、发挥其独特的作用。2虚拟实验的特点简析按一般意义上的理解，到目前为止，虚拟实验的发展经历了两个阶段：一、计算机仿真阶段，它主要利用计算机在处理数据方面的优势，选用的实验对象常是高度抽象的数值关系，较注重

5、逻辑性和确定性，基本上将用户视为旁观者，限制了其应用范围；二、虚拟现实阶段，虚拟现实技术的多感知、交互性、自主性等特点，突出了实验的形象性和直观性，实验者借助数据手套、头盔等参与其中。无论是计算机仿真阶段还是虚拟现实阶段，虚拟实验是真实空间的一种映射，与真实环境中的实验相比，有以下几个方面的特点：（1）实验设备的虚拟性。在虚拟实验中操作的设备虽然能看到、感觉到，但它们事实上并不存在，而是由计算机所模拟的设备，依赖的是对实物的模拟，是虚拟的。实验设备的虚拟性在很大程度上能减少实验设备与空间，节约资金，改善实验条件。然而追求真实性是科学实验的首要条件

6、，因此，虚拟实验本身就要创建一种虚拟的“真实性”，为科学认识提供一条途径。（2）实验环节的多目标、多层次性。在虚拟实验环境中，教师的辅导作用主要通过软件自身实现，另外，考虑到实验者客观存在的水平差异性，因此所提供的实验应该满足各个层次的实验者的要求。只有当虚拟实验环境能针对具体的实验者提出有针对性的实验要求、并能满足不同层次实验者的需要时，虚拟实验的生命力才能得以充分地体现，才更具吸引力。虚拟实验环节的多目标、多层次性有助于学生把科学的理性与逻辑、自我想象力与创造性相结合起来，有效地发挥自身的能动性，借助于实验更好地理解知识，为探索未知领域做准备

7、。（3）实验过程的灵活性。实验过程的灵活性主要表现为：在虚拟实验的过程中，学生能方便地改变事物的条件以观察所发生的变化，有利于学生获得丰富的感性认识，便于学生根据自己的假设分析实验数据。在此环节中并不一定需要一种理论或假设做指导，但却可能会为某一理论提出某些观点或意见。实验过程的灵活性使得学生能从实验过程中学习，不仅知道实验的结果，而且能体验知识的发现过程，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣。另外，在虚拟实验中，评价的侧重点不仅仅是实验数据的处理和实验结果，更重要的则是学生是否发展了相关领域的概念、解决问题的基本技能以及从虚拟向真实情境迁

8、移的能力。虚拟实验的出现有助于培养学生的学习兴趣，拓宽学生的知识面，有效地支持理论学习。在虚拟实验中如果学生能把虚拟环境与真实的相比较、