基于虛擬影視實驗室的探究學習設計與實踐

姚蕊

廣東技術師范學院 廣州 510665

基于虛擬影視實驗室的探究學習設計與實踐

姚蕊

廣東技術師范學院 廣州 510665

闡述筆者開發的虛擬影視實驗室的基本結構和功能，論述基于網上虛擬實驗室的探究性學習的設計要領，介紹電視照明課程中開展的教學探索與實踐。

遠程教育；虛擬實驗室；探究性學習

Author’s addressIndustrial Training Center, Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou,China 510665

遠程教育中教與學之間的物理分離使得實驗學習無法開展，成為制約遠程教育質量的重要因素。虛擬現實技術利用建模和編程技術構建虛擬實驗室（圖1），模擬實驗場景和過程，解決了遠程教育難以開展探究實驗的難題。本文以影視照明虛擬實驗室為例，介紹虛擬實驗室的基本功能，然后詳細闡述基于網上虛擬實驗室的探究性學習的設計要領，介紹筆者在影視專業遠程教育課程中開展探究性學習的經驗。

圖1 虛擬實驗室的系統結構

1 影視照明虛擬實驗室的基本結構和功能

影視照明虛擬實驗室可分為3部分。

1）人機交互界面（圖2），主要實現實驗環境搭建、實驗數據采集與輸出、實驗過程重現及實驗評價呈現。其中組件控制模板中包含場景組件庫、對象組件庫和工具組件庫，學生可以根據實驗需要自行搭建實驗環境。使用方法也很簡單，只要在右側的選擇窗口點擊相應的組件類型即可。

圖2 影視照明虛擬實驗室的人機交互界面

2）數據處理模塊主要進行仿真運算，采集實驗數據，通過數學模型分析實驗過程數據。

3）實驗數據管理模塊包括多個底層數據庫，學習過程中的所有數據，包括實驗目標、實驗過程、實驗結果、評價信息等都記錄在這里，為探究性學習評價提供充足的數據資料。實驗資源庫記錄虛擬實驗環境的相關數據，包括虛擬對象、環境和設備。

2 基于虛擬實驗室的探究性學習過程設計

探索式學習的目的是，讓學生像科學家一樣去發現和解決問題，能夠進行高層次的思維、推理及知識的遷移與應用。基于虛擬實驗室的探究性學習過程分為實驗任務確定、實驗策略確定、實驗開展、成果展示和學習評價5個步驟。探究設計強調學生的主體地位，在實驗學習的整個過程中，都努力給予學生最大限度的自由，讓學生在教師的指導下做出各種學習決策。

2.1 確定學習目標和任務

學習目標的制定是學習的起點。對基于遠程教育的探究式學習而言，沒有明確的學習目標，學生很容易游離于正常的學習之外，而教學者與學習者的分離則使得教師很難及時發現和糾正學生的錯誤，影響學習的正常開展，甚至導致探究學習的失敗。但是硬性地由教師分配任務，又無法調動學生的興趣，且與探究式學習的精神相悖。較好的方式是，采用教師宏觀指導與學生個性加工相結合的方法。具體說來就是，教師根據課程進度來制定明確的教學目標，由學生自己設計具體的實驗任務。這其中包括4個步驟。

1）教師闡明教學目標，提供相關的任務列表，供學生參考。這些參考任務起示范作用，提示學生如何制訂有效的實驗任務；作為學生制訂個性化實驗目標的出發點和切入點，鼓勵學生進行個性化改造，這樣實驗任務既不會游離于特定的學習目標之外，又能引起學生的興趣。

2）學生制定個性化的學習任務并提交，教師提出指導意見，學生進一步完善。

3）教師根據學生實驗任務的相似性進行分組，學生可以相互調節。由于遠程教育學習中學生的學習時間很難統一，為協作學習帶來一定的難度，為保障學習的順利進行，小組成員最好不超過4名，否則教師需要協助他們進行分組。

4）小組成員共同制定小組任務，明確人員分工。師生之間通過Email或留言板等實現交流與反饋。

2.2 確定問題解決策略

要求學生根據已有的認知圖式提出解決問題的方法策略，并組織小組討論。由于個體之間在認知結構與思維方式方面存在一定的差異，學生提出的解決策略必然有所不同，小組成員需要分享和討論彼此的問題解決策略，共同制定較為完善的實驗思路。在討論中，探究者之間相互質疑，其觀點的對立及相互指出對方的邏輯矛盾，可以更好地引發探究者的認知沖突和自我反思，深化各自的認識，促進彼此建構出新的假設和更深層的理解，同時使探究者貢獻各自的經驗，完成各單個探究者難以完成的復雜任務。而這正是探究性學習的重要目標之一。

2.3 探究實驗

探究實驗過程，是該學習過程的主體，也是體現學生思維策略和問題解決能力的重要環節。首先，學生根據實驗任務來搭建實驗環境，包括實驗場景設定、對象選擇和工具選擇等；然后學生按照既定的方法策略進行練習。

為了更好地進行學習評價和總結，學生實驗過程中，應該盡可能多地收集有關實驗數據，例如記錄學生的實驗過程、思維方法等，學生需要采用兩種方式來記錄自己的實驗過程：1）打開屏幕錄制軟件，將自己的所有過程都記錄到計算機中，這種記錄方式簡單，但是存儲空間大，適合時間短但操作復雜的實驗學習；2）根據虛擬實驗的特點，即探究者的每一步學習進程都是通過點擊鼠標完成的，通過記錄鼠標的操作步驟、時間，再加以處理，就可以回放探究者的操作過程。

2.4 學習成果與過程展示

學生提交并展示研究成果及實驗任務、解決策略、實驗結果、詳細的實驗報告及心得體會等資料。教師組織全班視頻會議，由各小組匯報研究成果，每組匯報完畢后，全班學生就此進行討論。討論內容及結果將與學生提交的資料一起保存到小組和個人檔案，作為學習評價的資料。

2.5 學習評價

探究式學習評價不能單純強調甄別與選拔的功能，而注重如何促進學生的全面發展。評價者包括教師、小組成員、組外成員、領域專家和實驗者本人；評價內容包括學習結果、方法策略、態度情感等。利用虛擬實驗室的學習過程記錄與分析功能，可對學習行為和過程進行分析，為過程性學習評價提供充足的一手資料。

3 影視照明遠程探究性學習實施案例

影視照明是筆者主持開發的一款虛擬實驗軟件，在電視照明與燈光課程中，筆者開展一系列基于該虛擬平臺的教學實驗。下面簡單介紹演播室照明探究式學習的實施過程。

3.1 課程闡述

課程闡述主要由教師來說明課程性質、任務以及提供相關資料，主要包括：1）課程簡介，教師說明演播室照明的重要性，給出不同類型電視節目照明效果的視頻素材，讓學生感受到布光所創造的藝術感覺；2）闡述教學目標，并列出幾個具體的實驗任務作為參考，如“設計一個雙人對話節目的燈光布置方案”“設計單人主持的電視新聞節目的演播室燈光布置方案”，教師通過Email和留言板公布課程進程；3）提出要求，在課程結束后必須提供布光圖、效果圖及小組總結；4）提供相關資源，包括各類電視節目的視頻素材、相關網絡資源、書籍文獻等知識資源，虛擬平臺使用技巧、圖片抓取轉換方法等工具資源。

3.2 填報實驗任務

學生填報實驗任務，詳細說明電視節目的類型、人物數量等信息，讓學生進一步理清思路。根據課程進度，學生在3天內將實驗任務提交到后臺數據庫中。

教師根據學生填報的實驗任務進行分組，然后公布小組成員、實驗任務等信息，要求學生在1周內確認，并與小組成員聯系；如果對分組有異議，必須在3日內重新組合。

3.3 確定技術路線

各小組召開會議，明確分工、查閱資料、確定實驗的技術路線。教師以指導者的身份參加小組會議，當討論偏題時，及時糾正過來；當學生思路不清時，給予適當提示。

3.4 開展虛擬實驗及學習總結

虛擬實驗需用1～2周左右的時間，由于學習者相互分離，小組交流占據較多的時間。學習總結是探究式學習過程中非常重要的部分，學生反思實驗過程、總結學習經驗、交流心得體會。這是非常重要卻又常常被忽略的環節。教師參與各小組總結會議，引導學生對實驗過程和結果進行總結反思。

3.5 學習評價

學習評價包括作品評分和個人態度情感的評分，各占50%的比例。1）作業評分。作品上傳后，教師通知學生為其他組的作品打分，學生打分和教師打分的比例為4:6。2）態度、情感的衡量。由于遠程教育的空間分離性特點，態度和情感評價只是由教師和小組成員進行，組外成員一般不參與。小組成員在現實中一般并不相識，在測評其他組員的情感態度時一般比較客觀，不會摻雜太多的現實因素。但是網絡溝通有時可能會存在一定的誤差，影響到組員的判斷，這是值得教師注意的問題。如果某個學生對組員的評價明顯異于他人，教師應該及時了解情況，力求評價客觀公正，準確反映學生在學習過程中的表現。

4 結束語

虛擬實驗室在遠程教育中應用效果顯著，改善了遠程教育中實驗教學不足的情況。在虛擬實驗中，學生始終是學習的主體，可以通過網絡實現交流協作，共同完成學習；體現了學習方式的交互性，學習系統的開放性，使遠程教育在教學模式、教學方法等方面更加靈活多變。

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Design and Practice of Inquiry Learning based on Virtual Studio

//Yao Rui

The paper expounds system structure and function of virtual studio developed by author,presents the key of inquiry learning design based on virtual studio, and describes teaching practice of TV lighting.

distance education; virtual labs; inquiry learning

G434

B

1671-489X(2011)12-0089-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.12.089

作者：姚蕊，講師，碩士，廣東技術師范學院工業中心影視制作教研室副主任。