遠程實驗教學與虛擬現實技術的有機結合及現實意義闡釋

鄭路

摘 要 將虛擬現實技術融入現代遠程教育是對該應用領域的又一次跨越式升級，推進了終身教育體系與終身學習型社會的有效構建。許多高校開始建立虛擬教學環境，希望為更多在線遠程學習者提供可交互式遠程教育內容，以有效解決優秀教育資源分配不均問題。關注二者的相互有機結合，探討虛擬現實技術背景下遠程實驗教學的相關策略設計，并加以例證。

關鍵詞 遠程教育；虛擬現實技術；實驗教學

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：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 虛擬現實技術與遠程教育有機結合的相關理論

虛擬現實技術與遠程教育相結合的建構主義理論 遠程教育與虛擬現實技術的有機結合，其基礎理論支撐就是建構主義理論，它也是認知學理論中的重要分支。建構主義理論認為，知識不完全由教師傳授，學習者通過教師設計的教學情境自覺挖掘知識，利用個性化方式來形成學習體系。因此，在建構主義理論中，應該將“情境”“協作”“意義建構”“會話”視為遠程教育與虛擬現實技術相互有機融合的關鍵屬性要素。

虛擬現實技術環境中對遠程學習要素的有效促進 遠程教育結合虛擬現實技術環境，更需要學習者之間交互行為的約束機制建立。因為學習者與虛擬個體進行交互過程中，他們的主觀意見和主觀情感都相比于傳統面對面交流更容易表達出來。例如：人們在運用QQ、微信等交流軟件時更能夠暢所欲言，因為他們不受現實世界的種種約束。因此，同理可見，遠程教育虛擬現實技術環境為學習者提供的表達方式是積極的，它更有利于教學實施的有效推進[1]。

2 虛擬現實技術融入遠程實驗教學的策略設計

加入虛擬現實技術的遠程實驗教學解析 虛擬遠程實驗教學擁有靈活性屬性，因為它針對每一個學習者的學習進程與學習情況都具有相對明確的方向性，它的實施過程與教學策略都可以隨時改變，并非一成不變，都可以隨教學進程實施而創新變化，就像日本學者斎藤義弘所言：“教學只有達到真正的創造性與探究性，其不僅可以提高藝術性，還能增強藝術魅力，使得教師在教學期間可以制訂多層次教學方案，才能成長并獲得自我變革。”

基于虛擬現實技術的遠程實驗教學策略設計要點 遠程實驗教學所采用的都是近似真實的虛擬實驗情境，它擁有基于學習者學習目標層次的自主選擇和調節功能，保證可以為學生提供良好的學習資源，使學生掌握正確的學習方式，進而提高學生的學習水平，增強學生的學習效果，培養學生良好的學習習慣與自主學習能力。因此，總結以上要求，基于虛擬現實技術的遠程實驗教學應該實現做到以下要點。

首先，提出暗示性指導策略。它專門為學習者在學習探究、自我監控和自我管理過程提出相應暗示建議，以幫助學習者完成學習任務。在該策略背景下的教學系統中，主要通過診斷、指導暗示和反饋來搭建教學場景環境，進而為學習者指明實驗學習方向、操作流程以及附加任務，解決他們所存在的問題疑問，實現人工配合計算機網絡的全方位智能輔助。在遠程教育過程中，成人學習較為重要，其擁有一定的問題處理能力，所以不應該為他們硬性強加意見觀點，最好采用柔性探索、發現、思考、討論和結論的方案流程來作為基礎，為他們提供具有暗示性的建議或指導，這樣有利于遠程學習者進一步深入學習。

其次，隨機進入式教學策略。這種策略充分考慮到教學中所涉及事物的復雜性與多面性，實現了對知識表征的有效呈現，擅長從不同側面以不同理解方式來考慮理解問題。基于虛擬現實技術的隨機進入式實驗遠程教學主要包括學習主題確立、創設不同研究側面、構建實驗學習主題的多維虛擬情境，然后讓學習者在情境中自主探索以獲得自己中意的學習途徑，從而實現最終互動學習交流評價。endprint

基于圖1的虛擬現實遠程實驗教學策略模型，本文給出具體的教學流程：創設虛擬情境，啟發引導過程→明確實驗目標→鎖定實驗內容→展開自主學習，獨立探索過程→實現交流及協作學習→自我評價及反思。

整個教學過程是基于真實人物情境驅動而成的，它能夠促進學習者主動參與學習的能力，也能滿足遠程實驗教學所需要的學習者自主實踐要求，提高學習者自我參與程度，鼓勵他們更為客觀地看待學習成果和自身經驗，從而最終學會如何學習[2]。

3 基于VRML的虛擬現實實驗遠程教育應用分析

教學設計原則 VRML（Virtual Reality Modeling Lan-

guage）即虛擬現實建模語言，基于該語言對實驗模型與仿真模型進行構建處理，保證可以提高虛擬操作界面的工作效率，增強多媒體網絡技術的應用效果，使學習者可以在網絡上面更好地學習實驗課程內容，進而提高其學習效率；滿足虛擬實驗系統建設的科學性原則、開放性原則、自主性原則、交互性原則和易于擴充及維護原則；確保學生能夠在系統反饋與及時調整操作過程中實現問題答疑、討論和師生交互活動，保證可以達到一定的教學效果，激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，調動學生的學習動機，并相應提高其實踐技能。

教學設計目標及功能解析 VRML虛擬實驗系統要在遠程教學系統的基礎之上來構建，它應該將實驗教學內容、設備、教師指導內容、學生操作、評價考核機制有機融合進去并最終集成形成實驗機制。換言之，教師應該為學生構建一套實驗環境，確保學習者能夠隨時隨地根據自身現實需求、學習計劃來實現對實驗過程、實驗結果及實驗評價的主動控制，必要時VRML還承擔了輔助教師的角色，可以為學生創設良好的實驗情境，使學生可以在真實實驗情境與豐富學習資源中學習到更多的技術知識，進而激發學生的學習興趣。另一方面，VRML也起到了虛擬實驗系統銜接理論實踐的有機作用，它能為學生提供遠程知識內容學習及習題練習環境，幫助學生提高實操能力。具體來說，基于VRML的虛擬實驗教學系統可以實現以下幾點功能。

1）學生實驗功能。學生在實際學習過程中，可以隨時利用互聯網對開展學習活動，主要包括實驗前的準備工作、實驗設計、實驗操作等，最后在網絡上上交實驗報告與實驗過程，順利完成整體實驗教學內容。

2）教師教學管理功能。在教師實際教學期間，可以利用遠程教學系統為學生展示實驗流程，并且可以在線為學生提供教學服務，使學生可以在遠程教學系統中學習到更多的實驗知識。同時，學生還可以在網絡系統中觀看實驗演示，逐漸提升實驗知識學習效率。當學生注冊信息后，他們也能參與實驗過程管理工作。

3）教學支持功能。能夠提供多媒體實驗相關資源，同時可以利用完善的遠程交流系統增進教師與學生之間的交流，使其可以更好地進行教學互動。

實驗平臺功能模塊 在遠程教育過程中，虛擬技術的應用較為重要。在此期間，該實驗平臺主要是利用VRML虛擬技術建設遠程實驗教學模塊，并且可以將儀器、虛擬實驗流程、自學自測模塊、擴展知識模塊等子模塊融合在一起。它的存在主要是幫助學生了解實驗系統中相關儀器設備的功能與組成，并提示學生相關操作注意事項。在常規的VRML虛擬現實實驗遠程教學過程中，教師要對已經注冊的學生用戶進行學習水平測試，全面了解學生的基礎學習情況與學習能力，并且制定針對性的教學方式。這樣才能實現一對一的指導教學，逐漸提升實驗教學效率與質量，增強實驗教學效果。另外，VRML虛擬現實實驗遠程教學也為學生提供實驗儀器，借助計算機系統來引導學生完成實驗操作步驟，最后提交實驗報告教學程序，完成實驗教學全過程[3]。

4 總結

現代遠程教育融入虛擬現實技術已經成為教育領域發展的一種趨勢，它為遠程教育提供了更多可參考內容，實現了傳統遠程教學所無法實現的更多維度功能。特別是基于VRML交互技術的融入，讓像遠程虛擬實驗這樣的高復雜實驗教學得以遠程操作也成為現實。在未來的研究中，還應該針對虛擬現實技術背景下遠程教育的自適應性、多用戶協作等內容展開深入研究，進一步豐富遠程教育，使其擁有更充實的教育價值。

參考文獻

[1]亓傳偉，任艷斐.基于虛擬現實技術的遠程教育平臺設計與研究[J].濮陽職業技術學院學報，2013，26（2）：158-160.

[2]楊麗芳.云計算背景下的虛擬現實技術在遠程教育中的應用研究[J].才智，2015（20）：17.

[3]翁艷，岑美，康凌，等.遠程教育虛擬實驗體系構建研究：以工程類專業為例[J].成人教育，2015，35（11）：39-42.endprint