远程实验教学与虚拟现实技术的有机结合及现实意义阐释

郑路

摘 要 将虚拟现实技术融入现代远程教育是对该应用领域的又一次跨越式升级，推进了终身教育体系与终身学习型社会的有效构建。许多高校开始建立虚拟教学环境，希望为更多在线远程学习者提供可交互式远程教育内容，以有效解决优秀教育资源分配不均问题。关注二者的相互有机结合，探讨虚拟现实技术背景下远程实验教学的相关策略设计，并加以例证。

关键词 远程教育；虚拟现实技术；实验教学

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：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 虚拟现实技术与远程教育有机结合的相关理论

虚拟现实技术与远程教育相结合的建构主义理论 远程教育与虚拟现实技术的有机结合，其基础理论支撑就是建构主义理论，它也是认知学理论中的重要分支。建构主义理论认为，知识不完全由教师传授，学习者通过教师设计的教学情境自觉挖掘知识，利用个性化方式来形成学习体系。因此，在建构主义理论中，应该将“情境”“协作”“意义建构”“会话”视为远程教育与虚拟现实技术相互有机融合的关键属性要素。

虚拟现实技术环境中对远程学习要素的有效促进 远程教育结合虚拟现实技术环境，更需要学习者之间交互行为的约束机制建立。因为学习者与虚拟个体进行交互过程中，他们的主观意见和主观情感都相比于传统面对面交流更容易表达出来。例如：人们在运用QQ、微信等交流软件时更能够畅所欲言，因为他们不受现实世界的种种约束。因此，同理可见，远程教育虚拟现实技术环境为学习者提供的表达方式是积极的，它更有利于教学实施的有效推进[1]。

2 虚拟现实技术融入远程实验教学的策略设计

加入虚拟现实技术的远程实验教学解析 虚拟远程实验教学拥有灵活性属性，因为它针对每一个学习者的学习进程与学习情况都具有相对明确的方向性，它的实施过程与教学策略都可以随时改变，并非一成不变，都可以随教学进程实施而创新变化，就像日本学者斎藤義弘所言：“教学只有达到真正的创造性与探究性，其不仅可以提高艺术性，还能增强艺术魅力，使得教师在教学期间可以制订多层次教学方案，才能成长并获得自我变革。”

基于虚拟现实技术的远程实验教学策略设计要点 远程实验教学所采用的都是近似真实的虚拟实验情境，它拥有基于学习者学习目标层次的自主选择和调节功能，保证可以为学生提供良好的学习资源，使学生掌握正确的学习方式，进而提高学生的学习水平，增强学生的学习效果，培养学生良好的学习习惯与自主学习能力。因此，总结以上要求，基于虚拟现实技术的远程实验教学应该实现做到以下要点。

首先，提出暗示性指导策略。它专门为学习者在学习探究、自我监控和自我管理过程提出相应暗示建议，以帮助学习者完成学习任务。在该策略背景下的教学系统中，主要通过诊断、指导暗示和反馈来搭建教学场景环境，进而为学习者指明实验学习方向、操作流程以及附加任务，解决他们所存在的问题疑问，实现人工配合计算机网络的全方位智能辅助。在远程教育过程中，成人学习较为重要，其拥有一定的问题处理能力，所以不应该为他们硬性强加意见观点，最好采用柔性探索、发现、思考、讨论和结论的方案流程来作为基础，为他们提供具有暗示性的建议或指导，这样有利于远程学习者进一步深入学习。

其次，随机进入式教学策略。这种策略充分考虑到教学中所涉及事物的复杂性与多面性，实现了對知识表征的有效呈现，擅长从不同侧面以不同理解方式来考虑理解问题。基于虚拟现实技术的随机进入式实验远程教学主要包括学习主题确立、创设不同研究侧面、构建实验学习主题的多维虚拟情境，然后让学习者在情境中自主探索以获得自己中意的学习途径，从而实现最终互动学习交流评价。endprint

基于图1的虚拟现实远程实验教学策略模型，本文给出具体的教学流程：创设虚拟情境，启发引导过程→明确实验目标→锁定实验内容→展开自主学习，独立探索过程→实现交流及协作学习→自我评价及反思。

整个教学过程是基于真实人物情境驱动而成的，它能够促进学习者主动参与学习的能力，也能满足远程实验教学所需要的学习者自主实践要求，提高学习者自我参与程度，鼓励他们更为客观地看待学习成果和自身经验，从而最终学会如何学习[2]。

3 基于VRML的虚拟现实实验远程教育应用分析

教学设计原则 VRML（Virtual Reality Modeling Lan-

guage）即虚拟现实建模语言，基于该语言对实验模型与仿真模型进行构建处理，保证可以提高虚拟操作界面的工作效率，增强多媒体网络技术的应用效果，使学习者可以在网络上面更好地学习实验课程内容，进而提高其学习效率；满足虚拟实验系统建设的科学性原则、开放性原则、自主性原则、交互性原则和易于扩充及维护原则；确保学生能够在系统反馈与及时调整操作过程中实现问题答疑、讨论和师生交互活动，保证可以达到一定的教学效果，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，调动学生的学习动机，并相应提高其实践技能。

教学设计目标及功能解析 VRML虚拟实验系统要在远程教学系统的基础之上来构建，它应该将实验教学内容、设备、教师指导内容、学生操作、评价考核机制有机融合进去并最终集成形成实验机制。换言之，教师应该为学生构建一套实验环境，确保学习者能够随时随地根据自身现实需求、学习计划来实现对实验过程、实验结果及实验评价的主动控制，必要时VRML还承担了辅助教师的角色，可以为学生创设良好的实验情境，使学生可以在真实实验情境与丰富学习资源中学习到更多的技术知识，进而激发学生的学习兴趣。另一方面，VRML也起到了虚拟实验系统衔接理论实践的有机作用，它能为学生提供远程知识内容学习及习题练习环境，帮助学生提高实操能力。具体来说，基于VRML的虚拟实验教学系统可以实现以下几点功能。

1）学生实验功能。学生在实际学习过程中，可以随时利用互联网对开展学习活动，主要包括实验前的准备工作、实验设计、实验操作等，最后在网络上上交实验报告与实验过程，顺利完成整体实验教学内容。

2）教师教学管理功能。在教师实际教学期间，可以利用远程教学系统为学生展示实验流程，并且可以在线为学生提供教学服务，使学生可以在远程教学系统中学习到更多的实验知识。同时，学生还可以在网络系统中观看实验演示，逐渐提升实验知识学习效率。当学生注册信息后，他们也能参与实验过程管理工作。

3）教学支持功能。能够提供多媒体实验相关资源，同时可以利用完善的远程交流系统增进教师与学生之间的交流，使其可以更好地进行教学互动。

实验平台功能模块 在远程教育过程中，虚拟技术的应用较为重要。在此期间，该实验平台主要是利用VRML虚拟技术建设远程实验教学模块，并且可以将仪器、虚拟实验流程、自学自测模块、扩展知识模块等子模块融合在一起。它的存在主要是帮助学生了解实验系统中相关仪器设备的功能与组成，并提示学生相关操作注意事项。在常规的VRML虚拟现实实验远程教学过程中，教师要对已经注册的学生用户进行学习水平测试，全面了解学生的基础学习情况与学习能力，并且制定针对性的教学方式。这样才能实现一对一的指导教学，逐渐提升实验教学效率与质量，增强实验教学效果。另外，VRML虚拟现实实验远程教学也为学生提供实验仪器，借助计算机系统来引导学生完成实验操作步骤，最后提交实验报告教学程序，完成实验教学全过程[3]。

4 總结

现代远程教育融入虚拟现实技术已经成为教育领域发展的一种趋势，它为远程教育提供了更多可参考内容，实现了传统远程教学所无法实现的更多维度功能。特别是基于VRML交互技术的融入，让像远程虚拟实验这样的高复杂实验教学得以远程操作也成为现实。在未来的研究中，还应该针对虚拟现实技术背景下远程教育的自适应性、多用户协作等内容展开深入研究，进一步丰富远程教育，使其拥有更充实的教育价值。

参考文献

[1]亓传伟，任艳斐.基于虚拟现实技术的远程教育平台设计与研究[J].濮阳职业技术学院学报，2013，26（2）：158-160.

[2]杨丽芳.云计算背景下的虚拟现实技术在远程教育中的应用研究[J].才智，2015（20）：17.

[3]翁艳，岑美，康凌，等.远程教育虚拟实验体系构建研究：以工程类专业为例[J].成人教育，2015，35（11）：39-42.endprint