基于虚拟实验技术的体验式教学研究

王梅

摘要：该文首先分析了体验式教学模式和虚拟实验技术结合的必要性，接着阐述了基于虚拟实验平台的体验式教学的新特征，最后根据系统工程方法剖析了虚拟实验环境中体验式教学设计的基本原则，并详细列举了该教学设计的具体内容。

关键词：虚拟实验技术；体验式教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）22-0099-02

虚拟实验技术是伴随着计算机技术、多媒体技术和网络技术的发展而产生的一门新兴实验技术[1]。基于虚拟实验技术建立的虚拟实验室具有真实实验室所无法比拟的性价比、灵活性和易管理性。虚拟实验环境的设计与实现能有效地克服因教学资金不足、新科技发展迅速、实验设备相对滞后等因素所导致的理论教学与实践环节严重脱节的问题。

体验式教学[2]是指在教学过程中，教师以一定的理论为指导，有目的地创设教学情境，激发学生情感，并对学生进行引导，让学生亲自去感知、领悟知识，并在实践中得到证实，从而锻炼学生的实践能力、应用能力和创新能力。体验式教学强调知识和学生主体的交互性和联系性，主张学习者深入参入知识的应用过程，并在该过程中深刻理解理论体系。

1 体验式教学与虚拟实验技术结合的必要性

体验式教学模式强调教学目标和学生自我教育的统一，其关键点主要有以下三个方面：

1）将抽象的理论及其应用实践活动具体化，实现教学过程的体验活动。在教学体验过程中，教师首先应根据知识点和技能点的内容设计能够激发学生兴趣点的教学情景。心理学研究表明，良好的情绪有利于学习者的积极性和主动性，从而增强学习过程和教学过程的效能。

2） 给学习主体提供充足的独立思考的时间和空间。独立思考过程能激活学生多方面的学习经验和学习潜能，并促进多角度、多层次的知识点和技能点的融会贯通。这种学习过程有利于学习主体获得新知识和新技能。

3） 实现学习者独立思考和体验活动的交互过程，将体验过程和认识过程有机地结合起来。在该过程中，学习主体通过教学情景以及相关的信息资源，自主完成相应的探索实践活动，完成从知识到应用，由应用过程深化知识理解的螺旋式上升的学习过程。

体验式教学在实现上述三个关键点的过程中会面临各种各样的问题，突出体现在：（1）教育教学资金投入的不足直接影响到教学情景设计的软硬件环境；（2）教学情景的软硬件环境经常面临移动性差的问题，从而直接制约了体验式教学情景的推广和高效利用；（3）传统的教学情景的可复制性差或代价昂贵，学生难以在课堂外的学习空间里自主利用教学情景，因此学习主体难以延续学习的兴奋点，也就无法保证学习效果的巩固。虚拟实验技术综合利用计算机技术、网络通信技术和多媒体技术，有效地解决了体验式教学情景的资金昂贵、移动性差和可复制性差等问题，有利于体验式教学模式在各种教育形式中广泛普及。

2 虚拟实验环境中体验式教学模式的新特点

基于虚拟实验技术的体验式教学具有以下新特征：

1） 传统教学模式所无法比拟的灵活性。虚拟实验环境允许学生在某个教学情景中反复体验，同时基于计算机技术和网络通信技术建立起来的许多虚拟实验软件具有远程体验和可复制的特征。这就为体验式教学在教学组织、教学手段、教学管理等方面带来了新的选择，例如教师可以不局限于课堂教学，而是借助于网络虚拟实验平台实施远程教学和网络学习交流。

2） 符合学习主体的个性化特征。计算机软件开发的组件和模块化技术使虚拟实验平台具备了根据各个学习者的知识基础和技能基础单独设计教学过程的可能。教师和学生可以根据自身的学习情况完成教学情景设计、教学体验、理论学习、技能训练、学习评价和学习效果反馈等系列学习过程，而不必像传统教学那样拘泥于教师演示、学生训练的统一模式。

3） 将教学设计、教学工具、教学手段、教学内容、教学评价等教学要素高度集成。传统的体验式教学模式由于时间和空间的局限性而不得不将学习情景、教学评价和学习交流等教学环节进行隔离，这种教学模式人为中断了学习过程，在一定程度上影响了学习效果和教学效率。而基于虚拟实验环境的体验式教学模式完全突破了这一局限性，将众多的教学要素完整融化到虚拟实验平台上，能够将教学情景激发的兴奋点有效地延续到整个教学和学习过程。

3 基于虚拟实验技术的体验式教学设计

体验式教学设计是应用系统化的思想和方法，将学习理论和教学原理转换成教学目标、教学内容、教学策略和教学方法、教学评价等环节的具体计划。基于虚拟实验技术的体验式教学在教学设计上应遵循以下原则：（1）系统化，即要求把教学活动当成一个系统过程，按照系统工程的方法设计整个教学过程；（2）科学化，也就是按照可测量性和可观察性的基本思想对教学过程进行数量化和具体化；（3）理论和实践一体化，即不严格区分理论教学和实践教学环节，在教学情景体验中感性了解理论知识，在操作体验中感性认识专业技能，在技能训练中理解专业理论和专业技能。

体验式教学设计应首先以教学任务为导向，分析学习者的整体特征和个性特征，确定学习目标，明确学习内容，分析现有教学资源和教学条件，以形成系统科学的学习任务和教学过程。基于虚拟实验环境的体验式教学设计主要包含以下内容：

1）教学和学习任务设计。体验式教学与其他教学模式一样，是教学和学习任务实施的

一种形式，因此体验式教学也应根据课程或模块的培养目标科学严谨地设计教学任务和学习任务。

2） 教学和学习情景设计。学习情景旨在为学生提供知识和技能应用的具体问题背景，以调动学习者对于知识和技能的学习渴求。虚拟实验技术给体验式教学的教学和学习情景设计带来了新元素。比如：一些真实的应用场景需要广阔的地域，传统的教学和学习情景难以把跨地域的众多应用情景全部再现，而虚拟实验技术利用软件构件逐一实现，并在一台或多台计算机软硬件平台上全面展现，学习者能够全面体验知识和技能的应用情景。

3） 教学和学习资源设计。系统化的学习过程需要充分调用各种学习资源为教师和学生提供教学和学习支持。教师利用相互联系的教学资源巩固学习效果，学生也能通过对学习资源的钻研将分散的知识点和技能点形成系统化的专业技能，有利于培养学习者的学习能力和创新能力。

4） 学习主体自主体验学习的策略设计。该设计环节的主要目标是为了促进和支持学生课堂内外的有效体验和学习而有序地安排学习过程中各个元素。体验式教学模式中的自主体验学习策略必须要能够激发学习者的积极性和主动性，充分尊重学生的认知主体作用。

5） 教学指导策略设计。教师的教学指导策略的设计目标是正确地发挥教师的教学引导主体作用，及时而适度地强化体验式学习的学习效果，并引导学生在课堂内外的学习过程。因此，教学指导策略设计应包含课内指导策略设计和课外指导策略设计两个部分。

6） 个性化体验式学习的典型方案设计。基于虚拟实验技术的体验式教学应充分发挥计算机和网络通信平台的优势，将学习元素设计成虚拟平台中的基础构件。教师在体验式教学设计中应根据学生个体中可能中出现的现象归纳成若干典型案例，然后利用虚拟平台的基础构件重现典型案例的过程和结果。

7） 学习评价和学习效果反馈机制设计。虚拟实验技术往往将学习评价和学习效果反馈机制纳入虚拟实验应用软件，这样教师和学生都能在第一时间了解学习或教学成效，并及时调整学习（或教学）方向、学习（或教学）方法和学习（或教学）手段，并根据情况及时选择符合个性特征的典型学习案例。

4 结束语

基于虚拟实验技术的体验式教学模式有效地利用现代化和信息化的教学工具和教学手段，充分调动了教学过程引导主体和学习主体的积极性和主动性，有利于学习者提高学习效率，巩固学习效果，培养自主学习能力和创新能力。本文分析了体验式教学和虚拟实验技术结合的现实必要性，探讨了虚拟实验环境中体验式教学模式的新特征，最后研究了应用虚拟实验技术实现体验式教学设计的一般性原则和具体内容。

参考文献：

[1] 瞿曌，邓居祁，殷科生.虚拟实验的特点与实现[J]. 现代远距离教育，2007（4）：60-61.

[2] 许芳，王峥.体验式教学法在市场营销学课程中的探究与应用[J].教学研究，2008（18）：27-28.

[3] 张艳，樊莉，方秦.基于虚拟现实技术的虚拟实验室建设[A].科技创新导报，2008（20）：36-37.

[4] 陶宇.职业素质培养中体验式教学与真实性评价的实践[J].中国职业技术教育，2008（24）：30-32.

[5] 卢启程.基于建构主义的体验式教学设计探讨[J]. 科技信息，2008（7）：137-138.