虚拟仿真实验教学理论基础初探

曾峻

[摘 要] 虚拟仿真实验是一种基于直观性教学原则、建构主义教学理论、情境认知理论等教学理论的新型教学手段和方法。深入研究其背后的教学理论基础，有助于我们进一步理解和应用虚拟仿真实验，设计其课程内容，提升其教学质量。

[关键词] 虚拟仿真实验;直观性教学原则;构建主义;情境认知理论

[作者简介] 曾 峻（1975—），男，湖南邵阳人，博士，湖南财政经济学院讲师，主要从事财务理论与实务研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0391-02    [收稿日期] 2019-10-15

虚拟仿真实验，是指借助计算机仿真技术、多媒体技术、网络技术等现代信息技术为依托，在实验室模拟仿真出现实情境，以实现教学目的的一种新型教学方法。近年来，在教育部的大力推動下，国内的许多高校都根据自身科研、教学的需求建立了许多虚拟仿真实验室。这种新的教学模式具有较好的人机交互性、节约实验费用、提高实验效率等诸多优点，因而受到广大师生的欢迎。但是，作为一种新的教学方法和手段，虚拟仿真实验还有许多需要研究和总结的地方。本文对虚拟仿真实验背后的理论基础进行了梳理和总结，以期有助于从事相关教学工作的老师更好地理解虚拟仿真实验的内涵，提升教学质量，也有助于认识虚拟仿真实验在整个教学结构中的作用和地位，为进一步推广虚拟仿真实验在教学中的应用提供理论支持。

一、直观性教学原则

直观性是最重要的教学原则之一，它是指在学习中应充分利用多种感官去感知对象，以获取一定的直接经验和感性认识，帮助理解内容，形成概念。虽然很多古代教育学家有过类似的提法或观点，但直观性教学最早是由西方近代教育理论的奠基人简·阿莫斯·夸美纽斯（Jan Amos Komensky）系统的提出。夸美纽斯认为先有事物的存在才有对事物的认识，认识是存在的反映，因此他提出教学应该从观察事物本身开始，而不是从研究书本中的文字知识开始，“应该尽可能地把事物本身或代替它的图像放在面前，让学生去看、去摸、去听、去闻，等等。”这一教学原则反映了人类的基本认知规律，即人对客观世界的认识是从感觉和知觉开始的，如果学生能从生动鲜明的直观感觉中开始学习，其对知识的掌握就会比较具体化和形象化，理解深刻并且不易遗忘。

大量的教学实践验证了直观性教学的有效性。虚拟仿真实验在专业教学中主要是指采用计算机或其他多媒体技术，模拟出现实情境，让学生对专业应用场景或操作情况有直观的了解和认识，从而达到掌握基本原理或锻炼实际操作能力的教学目的。直观性教学原则即是虚拟仿真实验的理论基础，也为它提出了基本要求，就是要尽可能地模拟出专业的应用场景或操作情况，借助现代的信息技术，我们可以在很大程度上实现这个目标。

二、建构主义教学理论

建构主义认为，学习是学生自己建构知识的过程，学生不是简单被动地接受知识，而是积极主动地建构知识。学习是学习者根据自己的经验背景，对外部信息进行主动地选择、加工和处理，对所接收的信息进行解释，形成个人的意义或自己的理解。正因为如此，教学不是简单地对学习者进行知识灌输，而是应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识经验。教学的根本任务是帮助学生进行意义建构，而创建有利于意义建构的理想学习环境是教学活动中最重要的一个环节。建构主义认为，理想的学习环境包括“情境”“协作”“会话”和“意义建构”四大要素。

而虚拟仿真实验本质就是为学生创建理想的学习环境。第一，情境的设计是教学过程中的重要内容，虚拟仿真实验是借助不断发展的计算机技术，模拟出专业技术实际应用的场面，也就是在创设有助于学生意义建构的情境。第二，在虚拟仿真实验中，我们往往要求学生分组实验，在相互协作过程中共同完成实验任务。协作是完成实验的基础，也贯穿整个实验过程。第三，会话是协作过程中的不可缺少环节，组内成员之间必须通过会话讨论如何完成实验，这个过程也就是相互学习的过程，每位成员的思维成果为整个小组所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。第四，通过虚拟仿真实验，学生对事物的本质规律有了深刻的认识与理解，这种理解以“图形”的形式在大脑中的长期存储，而不是背诵记忆教师讲授内容，也就帮助学生完成了意义建构。

三、情境认知理论

情境认知理论（Situated Cognition）认为，人类的认知活动有赖于情境，也就是说，人类的认知活动包括两部分内容，一是环境刺激的适应过程，二是人自身的解释和构造过程。我们所有的认知都不可能独立于特定的情境而进行解释和适应，这两个过程相互作用，辩证统一。将情境认知理论应用于教学实践，产生了许多新的教学理念：情境教学主要关注学生认知方面的成长，通过提供复杂的任务，让学生在解决实际问题的过程中意识到需要学习哪些知识，锻炼哪些能力。因此学习的内容与活动的安排要与人类社会的具体实践相联通，通过类似人类真实实践的方式来组织教学，同时把知识和获得与学习者的发展、身份建构等统合在一起。在情境教学中教师从知识的传授者转变为学生理解的引导者和促进者，在复杂的情境中调动学生的主观能动性，引导学生自己解决问题。总之，情境认知理论的观点影响着教学系统设计与学习环境开发等多方面的教学理念，为信息技术与课程整合、计算机支持协作学习和虚拟学习共同体的建设等教育技术的新领域提供了理论依据。

通过对虚拟仿真实验教学理论基础的梳理和研究，我们更加深入地认识虚拟仿真实验的内涵，有助于我们理解它在教学过程中的作用。例如，案例教学也是一种重视实际情况、还原案例发生条件的教学模式，与虚拟仿真实验有相似之处，但它们之间指导教学的思想基础却有天壤之别。案例教学重在客观分析，让学生站在客观的立场上分析案例发生的原因、形成的过程和产生的效果;而虚拟仿真实验是让学生参与到实践中去，我们可以根据某一案例来设计实验情境，让学生扮演案例中的角色，演示案例内容。因此我们在设计虚拟仿真实验时，应注重其不同于其他教学模式的特征，即最大限度地模拟真实情境。只有抓住这一关键点，我们才能充分发挥虚拟仿真实验课程的作用，提高虚拟仿真实验课程的教学质量，打造更多的虚拟仿真实验“金课”。

参考文献

[1]姜坤.论建构主义理论及其在课堂教学中的应用[J].教育教学论坛，2012（10）：161-162.

[2]万伟.三十年来教学模式研究的现状、问题与发展趋势[J].中国教育学刊，2015（1）：60-67.

[3]王森，高东峰.在线开放虚拟仿真实验项目建设的思考[J].实验技术与管理，2018（5）：115-118.