虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)狀、特點(diǎn)及開展建議,電化教育論文

虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)在狀況、特點(diǎn)以及開展建議,電化教育論文隨著當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)正迅速改變?nèi)祟惖纳詈蜕a(chǎn)方式，也迅速改變著高等教育的教育方式方法和教育手段。虛擬仿真是一種利用計(jì)算機(jī)開創(chuàng)建立和模擬現(xiàn)實(shí)活動(dòng)的技術(shù)。虛擬仿真教學(xué)就是利用計(jì)算機(jī)軟硬件組建的一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)來開創(chuàng)建立各種虛擬現(xiàn)實(shí)來模擬真實(shí)環(huán)境，并根據(jù)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(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等的教學(xué)方式，能夠通太多種媒體手段實(shí)現(xiàn)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(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的聽、視、觸等各種感官，接受并反應(yīng)與相關(guān)知識(shí)信息，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，開展自主探尋求索、勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)活動(dòng)。虛擬仿真技術(shù)教學(xué)不僅僅是一種新的教學(xué)方式方法和教學(xué)手段，更是發(fā)展教育當(dāng)代化、智能化的基礎(chǔ)技術(shù)，能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性。計(jì)算機(jī)虛擬仿真教學(xué)能夠在教學(xué)教育活動(dòng)中發(fā)揮積極作用，大大推動(dòng)了教育當(dāng)代化的進(jìn)程和發(fā)展。一、虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)在狀況虛擬仿真教學(xué)已經(jīng)得到教育主管部門和教育機(jī)構(gòu)的關(guān)注，并在一定程度上得到了推廣和應(yīng)用。教育部近年下發(fā)的文件中分別提到要充分利用當(dāng)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)、高度重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，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(yǎng)和提高老師制作和使用多媒體課件、運(yùn)用信息技術(shù)開展教學(xué)活動(dòng)的能力，培養(yǎng)和提高本科生通過計(jì)算機(jī)和多媒體課件學(xué)習(xí)的能力，以及利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)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(dǎo)向。2008年成立了中國教育仿真技術(shù)專業(yè)委員會(huì),共有10余所高校介入組織籌建工作。委員會(huì)成立后，就確定推廣當(dāng)代信息技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)代教育中，提出提高多媒體課件制作技術(shù)水平、有效開展多媒體教學(xué)活動(dòng)、利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程教育等方式提高教學(xué)效果和效率。當(dāng)前已有部分國內(nèi)高校開設(shè)了虛擬仿真相關(guān)的專業(yè)和課程，同時(shí)應(yīng)用虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)也陸續(xù)有報(bào)道和論文出現(xiàn)，這方面的研究也在更深切進(jìn)入和全面的開展中。有些高校已經(jīng)初步建立了自個(gè)的仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，采用虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行了教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，并獲得了一定成果。由于虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)對(duì)設(shè)備和軟硬件以及老師的計(jì)算機(jī)技術(shù)能力要求較高，所以如今主要應(yīng)用在實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)較多的課程中，主要有電子電工學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、化工學(xué)等專業(yè)和課程中?？傮w來講，讓虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中，還只是在初級(jí)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(yīng)用也不夠深切進(jìn)入，一些理論和研究還只是設(shè)想階段，還有待實(shí)現(xiàn)和應(yīng)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(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)。一方面教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)讓學(xué)習(xí)者能夠擺脫時(shí)間和空間的限制，能夠?qū)⑻摂M教育和現(xiàn)實(shí)教育融合在一起，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)場(chǎng)、虛擬場(chǎng)景、虛擬圖書館等，不僅僅能夠讓學(xué)習(xí)者身臨其境，而且能夠通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方式，讓學(xué)習(xí)者在任何地方都能夠接受學(xué)習(xí)；另外一方面，能夠通過仿真現(xiàn)實(shí)來展現(xiàn)各種理論和各種實(shí)驗(yàn)經(jīng)過，讓學(xué)習(xí)者快速通過仿真學(xué)習(xí)到相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并同時(shí)能夠高效的進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)和論證，極大的提高了把握和熟悉知識(shí)點(diǎn)的效率，除此之外還能夠讓學(xué)習(xí)者避免一些有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作。其次，在教育理論上來分析，虛擬仿真教學(xué)具有符合構(gòu)建注意學(xué)習(xí)理論和情境認(rèn)知理論的特點(diǎn)。認(rèn)知心理學(xué)中的構(gòu)建主義的核心就是以學(xué)習(xí)者為核心開展教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的積極主動(dòng)性；情境認(rèn)知理論的核心是學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為是以知識(shí)點(diǎn)是怎樣應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中來進(jìn)行的，學(xué)習(xí)活動(dòng)要完全建立在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)上。虛擬仿真教學(xué)實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)、學(xué)與學(xué)之間的互動(dòng)，以及理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐的有效結(jié)合?！惨弧程摂M仿真教學(xué)具有的優(yōu)勢(shì)1.有利于學(xué)習(xí)者理解和把握課程難點(diǎn)重點(diǎn)教學(xué)活動(dòng)中學(xué)習(xí)者被動(dòng)受教和主動(dòng)介入和互動(dòng)有本質(zhì)區(qū)別，親身經(jīng)歷和動(dòng)手去做有更好的教學(xué)效果。在傳統(tǒng)教學(xué)中，很多理論抽象的知識(shí)很難準(zhǔn)確的描繪敘述出來并讓學(xué)習(xí)者真正理解把握，通過虛擬仿真教學(xué)手段，比方用多媒體動(dòng)畫模擬演示的形式，能夠直觀動(dòng)態(tài)的將知識(shí)點(diǎn)展示出來，各種難點(diǎn)重點(diǎn)可以以通過仿真實(shí)驗(yàn)的方式方法，讓學(xué)習(xí)者在虛擬仿真環(huán)境中自個(gè)動(dòng)手去感受各種變化和各種經(jīng)過，能夠根據(jù)每個(gè)人本身的情況，對(duì)自個(gè)未理解把握的內(nèi)容反復(fù)進(jìn)行演示和仿真，觀察出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，大大提高教學(xué)質(zhì)量。2.有利于學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)者的積極性采用虛擬仿真教學(xué)，老師不再和傳統(tǒng)教學(xué)形式一樣灌輸知識(shí)給學(xué)習(xí)者，而是學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者。傳統(tǒng)教學(xué)中都是通過教師的講述和實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作來教授知識(shí)，虛擬仿真教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主體性，學(xué)習(xí)者能夠自主選擇時(shí)間、地點(diǎn)和內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠不必在實(shí)驗(yàn)室操作繁瑣昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能自主的進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，自主進(jìn)行調(diào)試，這就實(shí)現(xiàn)了教育活動(dòng)的差異性。另外，通過虛擬現(xiàn)實(shí)，把學(xué)習(xí)者引入到生動(dòng)、有趣、直觀的教學(xué)環(huán)境中，大大提高了學(xué)習(xí)者的積極性。3.有利于高效、安全、便捷的開展學(xué)習(xí)活動(dòng)虛擬仿真教學(xué)能夠不受時(shí)空的限制，有時(shí)候只要一臺(tái)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(yàn)讓原來現(xiàn)實(shí)中繁瑣的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、設(shè)備調(diào)試、實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)驗(yàn)經(jīng)過變得簡單高效，比方測(cè)試一種電子電路，現(xiàn)實(shí)中往往要花費(fèi)很多時(shí)間在操作工作上，而且可能由于誤操作產(chǎn)生結(jié)果錯(cuò)誤，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。而通過仿真形式，在電腦中應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，很快就能驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)，并且結(jié)果直觀，又能快速調(diào)整方案，重新驗(yàn)證。除此之外，很多實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)活動(dòng)具有一定的安全隱患和危害，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，能夠避免人身安全事故并減少設(shè)備的損壞和磨損?！捕成写嬖诘膯栴}1.虛擬仿真教學(xué)軟硬件要求較高開展虛擬仿真教學(xué)需要有一套虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)和系統(tǒng)，在軟件和硬件方面都有較高要求，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)，初期建設(shè)費(fèi)用較高，而且不同的專業(yè)和課程對(duì)虛擬仿真平臺(tái)的要求都不一樣，這樣就需要建立多套差異化系統(tǒng)。即便是簡單的實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)，也需要建立多媒體教室和開發(fā)出相應(yīng)的多媒體課件和仿真軟件，需要學(xué)校更多投入和較高的老師素質(zhì)。2.老師的主導(dǎo)性弱化和傳統(tǒng)教學(xué)不同，虛擬仿真教學(xué)即便沒有老師介入也能進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，這就使老師在虛擬仿真教學(xué)中失去了教學(xué)活動(dòng)的主體地位，可能讓老師缺少教學(xué)活動(dòng)的積極主動(dòng)性，出現(xiàn)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)過監(jiān)督管理不到位，而且教學(xué)活動(dòng)的開展由軟件系統(tǒng)引導(dǎo)，老師缺少主動(dòng)干涉和與學(xué)習(xí)者的互動(dòng)，造成老師的主導(dǎo)性弱化。3.學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)目的可能偏離和傳統(tǒng)教學(xué)比擬，虛擬仿真教學(xué)活動(dòng)固然讓學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性和自主性大幅提高，但是學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)往往缺乏目的性，比擬隨意，同時(shí)由于用虛擬仿真代替了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，也大大降低了學(xué)習(xí)者的動(dòng)手實(shí)踐能力。假如缺乏老師的管理和指導(dǎo)，很可能不能完全到達(dá)理論和實(shí)踐教學(xué)目的。三、開展虛擬仿真教學(xué)的建議首先，高校開展仿真教學(xué)離不開的大力扶持和推廣，應(yīng)該鼓勵(lì)企業(yè)開發(fā)虛擬仿真教學(xué)軟硬件設(shè)備和平臺(tái)，在高校中推廣和促進(jìn)虛擬仿真教學(xué)，支持相關(guān)研究和課題的開展；其次，各高校應(yīng)該重視虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用，要加強(qiáng)和相關(guān)企業(yè)的溝通和聯(lián)絡(luò)，共同開發(fā)實(shí)用性和適用性較強(qiáng)的系統(tǒng)平臺(tái)，改良學(xué)校鼓勵(lì)考評(píng)機(jī)制，鼓勵(lì)開設(shè)虛擬仿真課程，鼓勵(lì)老師參加平臺(tái)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用；最后，老師要轉(zhuǎn)變思想、與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)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(xí)者的學(xué)習(xí)目的和成效，做好教學(xué)經(jīng)過中的監(jiān)督者、引導(dǎo)者和管理者。除此之外，還要求學(xué)習(xí)者能在老師的指導(dǎo)下，合理布置學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。四、結(jié)束語當(dāng)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(yīng)用已經(jīng)對(duì)教學(xué)觀念，教學(xué)手段、學(xué)習(xí)方式方法的變革產(chǎn)生了宏大的促進(jìn)作用，我們要以當(dāng)代教育思想為依托，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)和當(dāng)代教學(xué)活動(dòng)的完美結(jié)合、揚(yáng)長避短及互相促進(jìn)。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)開展教學(xué)改革是為將來高校教育發(fā)展的必然方向。以下為參考文獻(xiàn)：[1]張俊，歐陽榮。加強(qiáng)我們國家高職院校計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育的對(duì)策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020〔7中〕：272.[2]胡小強(qiáng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2018.[3]胡曉輝，徐可以，劉文杰