虛擬仿真教學(xué)的應用現狀、特點(diǎn)及開(kāi)展建議論文
隨著(zhù)現代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)正迅速改變人類(lèi)的生活和生產(chǎn)方式，也迅速改變著(zhù)高等教育的教育方法和教育手段。虛擬仿真是一種利用計算機創(chuàng )建和模擬現實(shí)活動(dòng)的技術(shù)。虛擬仿真教學(xué)就是利用計算機軟硬件組建的一個(gè)系統平臺來(lái)創(chuàng )建各種虛擬現實(shí)來(lái)模擬真實(shí)環(huán)境，并根據真實(shí)環(huán)境中的理論和實(shí)際操作情況在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行操作、驗證、設計、運行等的教學(xué)方式，可以通過(guò)多種媒體手段實(shí)現教學(xué)活動(dòng)的沉浸性和交互性。教學(xué)活動(dòng)利用虛擬仿真技術(shù)調動(dòng)學(xué)習者的聽(tīng)、視、觸等各種感官，接受并反饋與相關(guān)知識信息，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和創(chuàng )新意識，開(kāi)展自主探索、勇于創(chuàng )新的學(xué)習活動(dòng)。虛擬仿真技術(shù)教學(xué)不僅是一種新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，更是發(fā)展教育現代化、智能化的基礎技術(shù)，可以通過(guò)虛擬現實(shí)和仿真技術(shù)，提高學(xué)習效率和學(xué)習者的主觀(guān)能動(dòng)性。計算機虛擬仿真教學(xué)可以在教學(xué)教育活動(dòng)中發(fā)揮積極作用，大大推動(dòng)了教育現代化的進(jìn)程和發(fā)展。
一、虛擬仿真教學(xué)的應用現狀
虛擬仿真教學(xué)已經(jīng)得到教育主管部門(mén)和教育機構的關(guān)注，并在一定程度上得到了推廣和應用。教育部近年下發(fā)的文件中分別提到"要充分利用現代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠(chǎng)、虛擬車(chē)間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗…"、"高度重視實(shí)踐環(huán)節，提高學(xué)生實(shí)踐能力…"、"把信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段…""、要進(jìn)一步培養和提高教師制作和使用多媒體課件、運用信息技術(shù)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的能力，培養和提高本科生通過(guò)計算機和多媒體課件學(xué)習的能力，以及利用網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行學(xué)習的能力…".這些文件從總體上為虛擬仿真教學(xué)提供了發(fā)展導向。2008 年成立了"中國教育仿真技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì )",共有 10余所高校參與組織籌建工作。委員會(huì )成立后，就確定推廣現代信息技術(shù)應用到現代教育中，提出提高多媒體課件制作技術(shù)水平、有效開(kāi)展多媒體教學(xué)活動(dòng)、利用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行遠程教育等方式提高教學(xué)效果和效率。
目前已有部分國內高校開(kāi)設了虛擬仿真相關(guān)的專(zhuān)業(yè)和課程，同時(shí)應用虛擬仿真平臺進(jìn)行教學(xué)和實(shí)訓實(shí)驗活動(dòng)也陸續有報道和論文出現，這方面的研究也在更深入和全面的開(kāi)展中。有些高校已經(jīng)初步建立了自己的仿真教學(xué)實(shí)驗室，采用虛擬仿真平臺進(jìn)行了教學(xué)和實(shí)驗實(shí)訓，并取得了一定成果。因為虛擬仿真教學(xué)平臺對設備和軟硬件以及教師的計算機技術(shù)能力要求較高，所以現在主要應用在實(shí)踐和實(shí)驗較多的課程中，主要有電子電工學(xué)、臨床醫學(xué)、機械工程學(xué)、化工學(xué)等專(zhuān)業(yè)和課程中�？傮w來(lái)說(shuō)，讓虛擬仿真技術(shù)應用到教學(xué)和實(shí)驗中，還只是在初級階段，虛擬仿真技術(shù)還有待提高，采用虛擬仿真教學(xué)的面還不廣，應用也不夠深入，一些理論和研究還只是設想階段，還有待實(shí)現和應用。
二、虛擬仿真教學(xué)的特點(diǎn)
首先，在技術(shù)上虛擬教學(xué)具有虛擬和仿真現實(shí)的特點(diǎn)。一方面教學(xué)和實(shí)驗活動(dòng)可以通過(guò)虛擬現實(shí)讓學(xué)習者可以擺脫時(shí)間和空間的限制，可以將虛擬教育和現實(shí)教育融合在一起，實(shí)現虛擬實(shí)驗室、虛擬現場(chǎng)、虛擬場(chǎng)景、虛擬圖書(shū)館等，不僅僅可以讓學(xué)習者身臨其境，而且可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的方式，讓學(xué)習者在任何地方都可以接受學(xué)習；另外一方面，可以通過(guò)仿真現實(shí)來(lái)展現各種理論和各種實(shí)驗過(guò)程，讓學(xué)習者快速通過(guò)仿真學(xué)習到相關(guān)知識點(diǎn)，并同時(shí)可以高效的進(jìn)行反復實(shí)驗和論證，極大的提高了掌握和熟悉知識點(diǎn)的效率，此外還可以讓學(xué)習者避免一些有危險性的實(shí)驗操作。
其次，在教育理論上來(lái)分析，虛擬仿真教學(xué)具有符合構建注意學(xué)習理論和情境認知理論的特點(diǎn)。認知心理學(xué)中的構建主義的核心就是以學(xué)習者為核心開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，強調學(xué)習者的積極主動(dòng)性；情境認知理論的核心是學(xué)習者的學(xué)習行為是以知識點(diǎn)是如何應用在現實(shí)中來(lái)進(jìn)行的，學(xué)習活動(dòng)要完全建立在現實(shí)應用的基礎上。虛擬仿真教學(xué)實(shí)現了教與學(xué)、學(xué)與學(xué)之間的互動(dòng)，以及理論知識點(diǎn)和實(shí)踐的有效結合。
�。ㄒ唬┨摂M仿真教學(xué)具有的優(yōu)勢
1. 有利于學(xué)習者理解和掌握課程難點(diǎn)重點(diǎn)
教學(xué)活動(dòng)中學(xué)習者被動(dòng)受教和主動(dòng)參與和互動(dòng)有本質(zhì)區別，親身經(jīng)歷和動(dòng)手去做有更好的教學(xué)效果。在傳統教學(xué)中，很多理論抽象的知識很難準確的描述出來(lái)并讓學(xué)習者真正理解掌握，通過(guò)虛擬仿真教學(xué)手段，比如用多媒體動(dòng)畫(huà)模擬演示的形式，可以直觀(guān)動(dòng)態(tài)的將知識點(diǎn)展示出來(lái)，各種難點(diǎn)重點(diǎn)也可以通過(guò)仿真實(shí)驗的方法，讓學(xué)習者在虛擬仿真環(huán)境中自己動(dòng)手去感受各種變化和各種過(guò)程，可以根據每個(gè)人自身的情況，對自己未理解掌握的內容反復進(jìn)行演示和仿真，觀(guān)察出現的各種現象，大大提高教學(xué)質(zhì)量。
2. 有利于學(xué)習者自主學(xué)習，提高學(xué)習者的積極性
采用虛擬仿真教學(xué)，教師不再和傳統教學(xué)模式一樣灌輸知識給學(xué)習者，而是學(xué)習活動(dòng)的組織者、指導者和監督者。傳統教學(xué)中都是通過(guò)老師的講述和實(shí)際實(shí)驗操作來(lái)教授知識，虛擬仿真教學(xué)強調學(xué)習者的主體性，學(xué)習者可以自主選擇時(shí)間、地點(diǎn)和內容進(jìn)行學(xué)習，可以不必在實(shí)驗室操作繁瑣昂貴的實(shí)驗設備，能自主的進(jìn)行仿真實(shí)驗，自主進(jìn)行調試，這就實(shí)現了教育活動(dòng)的差異性。另外，通過(guò)虛擬現實(shí)，把學(xué)習者引入到生動(dòng)、有趣、直觀(guān)的教學(xué)環(huán)境中，大大提高了學(xué)習者的積極性。
3. 有利于高效、安全、便捷的開(kāi)展學(xué)習活動(dòng)
虛擬仿真教學(xué)可以不受時(shí)空的'限制，有時(shí)候只要一臺筆記本就能實(shí)時(shí)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。虛擬仿真實(shí)驗讓原來(lái)現實(shí)中繁瑣的實(shí)驗準備、設備調試、實(shí)驗操作的實(shí)驗過(guò)程變得簡(jiǎn)單高效，比如測試一種電子電路，現實(shí)中往往要花費很多時(shí)間在操作工作上，而且可能由于誤操作產(chǎn)生結果錯誤，影響實(shí)驗進(jìn)度。而通過(guò)仿真模式，在電腦中應用仿真軟件進(jìn)行測試和實(shí)驗，很快就能驗證理論設計，并且結果直觀(guān)，又能快速調整方案，重新驗證。此外，很多實(shí)驗和實(shí)訓活動(dòng)具有一定的安全隱患和危害，虛擬仿真實(shí)驗，可以避免人身安全事故并減少設備的損壞和磨損。
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1. 虛擬仿真教學(xué)軟硬件要求較高
開(kāi)展虛擬仿真教學(xué)需要有一套虛擬仿真教學(xué)平臺和系統，在軟件和硬件方面都有較高要求，相對于傳統教學(xué)，初期建設費用較高，而且不同的專(zhuān)業(yè)和課程對虛擬仿真平臺的要求都不一樣，這樣就需要建立多套差異化系統。即使是簡(jiǎn)單的實(shí)現虛擬仿真教學(xué)，也需要建立多媒體教室和開(kāi)發(fā)出相應的多媒體課件和仿真軟件，需要學(xué)校更多投入和較高的教師素質(zhì)。
2. 教師的主導性弱化
和傳統教學(xué)不同，虛擬仿真教學(xué)即使沒(méi)有教師參與也能進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，這就使教師在虛擬仿真教學(xué)中失去了教學(xué)活動(dòng)的主體地位，可能讓教師缺少教學(xué)活動(dòng)的積極主動(dòng)性，出現對學(xué)生的學(xué)習過(guò)程監督管理不到位，而且教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展由軟件系統引導，教師缺少主動(dòng)干預和與學(xué)習者的互動(dòng)，造成教師的主導性弱化。
3. 學(xué)習者學(xué)習目標可能偏離
和傳統教學(xué)比較，虛擬仿真教學(xué)活動(dòng)雖然讓學(xué)習者的主動(dòng)性和自主性大幅提高，但是學(xué)習者的自主學(xué)習往往缺乏目的性，比較隨意，同時(shí)由于用虛擬仿真代替了傳統實(shí)驗，也大大降低了學(xué)習者的動(dòng)手實(shí)踐能力。如果缺乏教師的管理和指導，很可能不能完全達到理論和實(shí)踐教學(xué)目標。
三、開(kāi)展虛擬仿真教學(xué)的建議
首先，高校開(kāi)展仿真教學(xué)離不開(kāi)政府的大力扶持和推廣，應該鼓勵企業(yè)開(kāi)發(fā)虛擬仿真教學(xué)軟硬件設備和平臺，在高校中推廣和促進(jìn)虛擬仿真教學(xué)，支持相關(guān)研究和課題的開(kāi)展；其次，各高校應該重視虛擬仿真教學(xué)的應用，要加強和相關(guān)企業(yè)的溝通和聯(lián)系，共同開(kāi)發(fā)實(shí)用性和適用性較強的系統平臺，改進(jìn)學(xué)校激勵考評機制，鼓勵開(kāi)設虛擬仿真課程，鼓勵教師參加平臺的設計、開(kāi)發(fā)和應用；最后，教師要轉變思想、與時(shí)俱進(jìn)，適應新的教學(xué)手段和技術(shù)，積極主動(dòng)進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)，不斷實(shí)踐和提高，同時(shí)要明確學(xué)習者的學(xué)習目標和成效，做好教學(xué)過(guò)程中的監督者、引導者和管理者。此外，還要求學(xué)習者能在教師的指導下，合理安排學(xué)習和實(shí)踐活動(dòng)，并及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、提出問(wèn)題。
四、結束語(yǔ)
當今科學(xué)技術(shù)和教學(xué)手段日新月異、層出不窮，虛擬仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的應用已經(jīng)對教學(xué)觀(guān)念，教學(xué)手段、學(xué)習方法的變革產(chǎn)生了巨大的促進(jìn)作用，我們要以現代教育思想為依托，實(shí)現虛擬仿真技術(shù)和現代教學(xué)活動(dòng)的完美結合、揚長(cháng)避短及相互促進(jìn)。應用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展教學(xué)改革是為未來(lái)高校教育發(fā)展的必然方向。
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