體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)自然事物本質(zhì)和規(guī)律的一種科學(xué)探究活動(dòng)。虛擬實(shí)驗(yàn)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)觀念的革新,它的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)在于實(shí)驗(yàn)情景可視化,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可視化,實(shí)驗(yàn)過程可控性以及實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面。在概念掌握、動(dòng)

2、作技能、知識(shí)遷移以及情感形成學(xué)習(xí)領(lǐng)域,虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)意義。 虛擬實(shí)驗(yàn)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)。體驗(yàn)學(xué)習(xí)理念將體驗(yàn)與學(xué)習(xí)等同起來,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的目標(biāo)是體驗(yàn),學(xué)習(xí)的結(jié)果是體驗(yàn),學(xué)習(xí)的過程是體驗(yàn)的過程,指出在體驗(yàn)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(shí)技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)三維真實(shí)感實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使得學(xué)習(xí)者可以象在

3、真實(shí)環(huán)境中一樣從事虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),其過程同樣是一個(gè)體驗(yàn)的過程。所以,虛擬實(shí)驗(yàn)研究需要體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo),創(chuàng)建體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)才是我們追求的目標(biāo)。虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是一種探究活動(dòng),虛擬實(shí)驗(yàn)中虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感與探究活動(dòng)的實(shí)踐性都是體驗(yàn)賴以存在的基礎(chǔ),我們要從虛擬現(xiàn)實(shí)與科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)層面設(shè)計(jì)體驗(yàn)式教學(xué)環(huán)境、體驗(yàn)式教學(xué)模式與策略。在進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí),為了實(shí)現(xiàn)真實(shí)感體驗(yàn),要注重虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)過程的現(xiàn)實(shí)性、學(xué)習(xí)遷移的有效性

4、原則；為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性體驗(yàn),要以問題作為探究活動(dòng)的開端,注重問題情境的沉浸性、問題情境的互動(dòng)性、問題情境的多樣性原則。相對(duì)應(yīng)的,進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)模式設(shè)計(jì)時(shí),虛擬情境體驗(yàn)?zāi)Ｊ皆O(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)?zāi)Ｊ揭杂欣谥R(shí)建構(gòu)為原則；同樣地,進(jìn)行體驗(yàn)式教學(xué)策略設(shè)計(jì)時(shí),也要從以情感促體驗(yàn)和以認(rèn)知促體驗(yàn)兩個(gè)方面來考慮。 分布式協(xié)同虛擬實(shí)驗(yàn)以CSCW的理論與技術(shù)為基礎(chǔ),為學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)通過

5、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同實(shí)驗(yàn)的虛擬環(huán)境,使得體驗(yàn)不僅來自于虛擬環(huán)境中的親歷實(shí)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(duì)象實(shí)體建模、動(dòng)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的體驗(yàn)學(xué)習(xí)效果需要在應(yīng)用中通過評(píng)價(jià)來加以驗(yàn)證。體驗(yàn)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(duì)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(jì)出了虛擬