體驗式虛擬實驗研究.pdf

1、科學(xué)實驗是指人們利用科學(xué)儀器和設(shè)備,通過人為地控制或模擬自然現(xiàn)象來認(rèn)識自然事物本質(zhì)和規(guī)律的一種科學(xué)探究活動。虛擬實驗是指在計算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境,實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實驗項目,所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。虛擬實驗的應(yīng)用是對傳統(tǒng)教學(xué)觀念的革新,它的強(qiáng)大優(yōu)勢在于實驗情景可視化,實驗數(shù)據(jù)可視化,實驗過程可控性以及實驗學(xué)習(xí)的經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面。在概念掌握、動

2、作技能、知識遷移以及情感形成學(xué)習(xí)領(lǐng)域,虛擬實驗都可表現(xiàn)出強(qiáng)大的教育功能。本研究具有明顯的教育意義與現(xiàn)實意義。 虛擬實驗是虛擬現(xiàn)實技術(shù)與科學(xué)實驗課程整合的結(jié)果,而這種整合必須要在相關(guān)理論的指導(dǎo)下實現(xiàn)。體驗學(xué)習(xí)理念將體驗與學(xué)習(xí)等同起來,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的目標(biāo)是體驗,學(xué)習(xí)的結(jié)果是體驗,學(xué)習(xí)的過程是體驗的過程,指出在體驗中學(xué)習(xí)才是最基本和最自然的學(xué)習(xí)方式,是真正意義上的學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個三維真實感實驗環(huán)境,使得學(xué)習(xí)者可以象在

3、真實環(huán)境中一樣從事虛擬實驗學(xué)習(xí),其過程同樣是一個體驗的過程。所以,虛擬實驗研究需要體驗學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo),創(chuàng)建體驗式虛擬實驗系統(tǒng)才是我們追求的目標(biāo)。虛擬實驗學(xué)習(xí)是一種探究活動,虛擬實驗中虛擬現(xiàn)實的真實感與探究活動的實踐性都是體驗賴以存在的基礎(chǔ),我們要從虛擬現(xiàn)實與科學(xué)探究兩個層面設(shè)計體驗式教學(xué)環(huán)境、體驗式教學(xué)模式與策略。在進(jìn)行體驗式教學(xué)環(huán)境設(shè)計時,為了實現(xiàn)真實感體驗,要注重虛擬場景的真實性、實驗內(nèi)容的科學(xué)性、實驗過程的現(xiàn)實性、學(xué)習(xí)遷移的有效性

4、原則；為了實現(xiàn)科學(xué)實驗的實踐性體驗,要以問題作為探究活動的開端,注重問題情境的沉浸性、問題情境的互動性、問題情境的多樣性原則。相對應(yīng)的,進(jìn)行體驗式教學(xué)模式設(shè)計時,虛擬情境體驗?zāi)Ｊ皆O(shè)計要注重情境作用的全面性、全程性、發(fā)展性與可接受性原則,實驗探究體驗?zāi)Ｊ揭杂欣谥R建構(gòu)為原則；同樣地,進(jìn)行體驗式教學(xué)策略設(shè)計時,也要從以情感促體驗和以認(rèn)知促體驗兩個方面來考慮。 分布式協(xié)同虛擬實驗以CSCW的理論與技術(shù)為基礎(chǔ),為學(xué)習(xí)者提供了一個通過

5、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同實驗的虛擬環(huán)境,使得體驗不僅來自于虛擬環(huán)境中的親歷實踐,還產(chǎn)生于與協(xié)作者的交流過程。系統(tǒng)開發(fā)采用了Delphi下的GLscene技術(shù),其中關(guān)鍵技術(shù)包括對象實體建模、動態(tài)視景建模、智能虛擬儀器、系統(tǒng)交互與虛擬世界的繪制等。虛擬實驗系統(tǒng)的體驗學(xué)習(xí)效果需要在應(yīng)用中通過評價來加以驗證。體驗學(xué)習(xí)尤其關(guān)注情感領(lǐng)域的學(xué)習(xí),關(guān)注學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中的心理感受和情緒狀態(tài)。本研究對布盧姆的學(xué)習(xí)目標(biāo)體系進(jìn)行了改進(jìn),從情感產(chǎn)生與意義生成的角度設(shè)計出了虛擬