第一篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在競(jìng)技體育仿真中的具體應(yīng)用范圍如下

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在競(jìng)技體育仿真中的具體應(yīng)用范圍如下:運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)監(jiān)控;體育訓(xùn)練信息采集、分析系統(tǒng);先進(jìn)訓(xùn)練技術(shù)綜合應(yīng)用示范;訓(xùn)練比賽及其器材、設(shè)備研制;各種體操動(dòng)作的編排。這些研究成果將廣泛應(yīng)用于蹦床、跳水、體操等競(jìng)技體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中,因而基于VR的競(jìng)技體育仿真有很廣闊的開發(fā)前景。

基于真實(shí)場(chǎng)景的大規(guī)模虛擬人群的快速生成方法

利用Poser的三維人體建模功能和3DS MAX強(qiáng)大的修改功能,結(jié)合MAXScript腳本語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維人體模型骨架的自動(dòng)生成、匹配和蒙皮。通過對(duì)人物動(dòng)作的建立與分解,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)多個(gè)人體三維模型的生成與導(dǎo)出,并由此建立了一個(gè)包含不同人體及動(dòng)作姿態(tài)的角色庫(kù)。通過調(diào)用庫(kù)中的角色,并將由圖像信息獲得的人群分布參數(shù)賦予這些虛擬個(gè)體人,實(shí)現(xiàn)了基于真實(shí)場(chǎng)景的虛擬人群快速生成。

為了更真實(shí)地表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中人的心理和生理的感覺，日本于2004 年開發(fā)出一種嗅覺模擬器，2009 年 3 月英國(guó)的工程和物理科學(xué)研究會(huì)上展示了能提供味覺、嗅覺和皮膚溫度感受的原型虛擬繭(virtualcocoon)

VR 技術(shù)的發(fā)展是與 VR 軟件相輔相成的。OpenGL是通用共享的開放式三維圖形標(biāo)準(zhǔn)；WorldToolKit(WTK)是提供完整的三維虛擬環(huán)境開發(fā)平臺(tái)；Vega 主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)視覺模擬；OpenInventor 是面向?qū)ο蠛徒换ナ降膶I(yè)3D 圖形開發(fā)工具包；OpenGVS 用于場(chǎng)景圖形的實(shí)時(shí)開發(fā)；EON 是實(shí)時(shí)視覺效果與物理機(jī)制以及真實(shí)的人體動(dòng)作有機(jī)結(jié)合體；VRML 和X3D 常用于基于Internet的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)；AVS/Express 涉及工程分析、航空航天、遙感和國(guó)防等領(lǐng)域；STK 用于航天和衛(wèi)星的虛擬仿真；STAGEScenario 是作戰(zhàn)指揮等高度靈活開放的開發(fā)平臺(tái)；CG2VTree是基于便攜平臺(tái)的圖象開發(fā)包；VRAX和NavMode 的沉浸感做得比較好VirSSPA 通常用于虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)流程VEStudio 主要應(yīng)用在三維地理信息、展示和古跡復(fù)原等。

荷蘭 Eindoven 大學(xué)Calibre 研究院的產(chǎn)品、美國(guó)洛杉磯和費(fèi)城的虛擬建筑三維模擬系統(tǒng)被認(rèn)為是全球最成功的虛擬建筑模擬系統(tǒng)之一。

在災(zāi)難模擬與重現(xiàn)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正發(fā)揮著驚人的作用，如礦山事故模擬與分析、火災(zāi)重現(xiàn)、飛機(jī)遇難模擬、交通事故再現(xiàn)和犯罪現(xiàn)場(chǎng)重現(xiàn)等。這些VR技術(shù)產(chǎn)生的“重現(xiàn)”與分析，對(duì)減少和避免災(zāi)難的發(fā)生意義重大。

國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)研究蓬勃發(fā)展，研究機(jī)構(gòu)包括北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院計(jì)算所、清華大學(xué)、武漢大學(xué)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的真實(shí)感主要體現(xiàn)在視覺和聽覺上，“多感知交互”正在成為熱點(diǎn)。對(duì)力反饋系統(tǒng)的進(jìn)一步研究、嗅覺、味覺和體表感受都是未來虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)伴隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而成為熱點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)的食品安全問題嚴(yán)峻，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重現(xiàn)農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的病蟲害和治理過程，并計(jì)算污染程度等，在源頭杜絕污染是食品安全監(jiān)測(cè)的有效手段之一。

第二篇：虛擬現(xiàn)實(shí)在英語(yǔ)教學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)在英語(yǔ)教學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用

一、虛擬現(xiàn)實(shí)的描述Description of Virtual Reality 虛擬現(xiàn)實(shí)是使人置身于一個(gè)通過由電腦表現(xiàn)出的三維空間的一個(gè)虛擬環(huán)境；在此環(huán)境中人們可以移動(dòng)，從不同角度去觀看，去觸及, 攫取, 以及重新組合。Virtual reality is an experience in which a person is surrounded by a three-dimensional computer-generated representation, and is able to move around in the virtual world and see it from different angles, to reach into it, grab it, and reshape it.（Rheingold1991）。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)的具有沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想象性（Imagination）——三個(gè)具體特性。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三度空間，或是把其它現(xiàn)實(shí)環(huán)境編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”，從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。學(xué)生作為主角進(jìn)入虛擬環(huán)境中，擁有比現(xiàn)實(shí)更逼真的照明和音響效果，使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，使學(xué)生沉浸在多維信息空間中依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位的獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，使學(xué)生獲得最大的真實(shí)感和趣味性，擺脫了英語(yǔ)學(xué)習(xí)的單調(diào)、枯燥無味。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入教育Virtual Reality into Education 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來的虛擬實(shí)訓(xùn)“基地”，其“設(shè)備”與“部件”，多是虛擬的，可以根據(jù)需要隨時(shí)生成新的“設(shè)備”?？梢苑e極用于軍事作戰(zhàn)技能，外科手術(shù)技能，汽車駕駛技能果樹栽培技能，電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練?，F(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)用于教育教學(xué)，是教育技術(shù)發(fā)的質(zhì)的飛躍。學(xué)生在虛擬環(huán)境中交互作用，以學(xué)生為中心在虛擬的三維世界中 加入一系列人性化的場(chǎng)景，做到了真實(shí)與抽象的完美統(tǒng)一。虛擬的世界可以是建筑物、人，可以是在水下，可以是一次巡游太空，可以是參觀博物館，可以是一個(gè)犯罪場(chǎng)景，一次聚餐購(gòu)物等等。

許多教育家和研究人員認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)將提供機(jī)會(huì)去經(jīng)歷各種環(huán)境，而這些環(huán)境往往由于時(shí)間、距離、范圍和安全性等原因，不便于或不可能讓許多孩子，特別是有一定殘疾的人實(shí)現(xiàn)了探索、創(chuàng)造、娛樂以及學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中過馬路，與陌生人交流，或應(yīng)付緊急狀態(tài)。這一技術(shù)使青少年可以去參觀原本不可能參觀得到的，不切實(shí)際的或危險(xiǎn)的地方。而在英語(yǔ)教學(xué)中，語(yǔ)言教師可以設(shè)制程序，制作出現(xiàn)實(shí)的情景交流，如找工作面試，在餐館就餐或國(guó)際機(jī)場(chǎng)接機(jī)等等。學(xué)生可以在預(yù)排好程序的虛擬世界合作或根據(jù)學(xué)生的語(yǔ)言水平分組在不同的虛擬世界中。學(xué)生們之間可以互相合作或與三維空間中的虛擬卻又是活生生的人物進(jìn)行合作。例如在一個(gè)面試情景中，進(jìn)行面試者（即學(xué)生）將會(huì)與雇主（一個(gè)3D虛擬人物）在會(huì)客室握手，雇主將用要學(xué)習(xí)的目標(biāo)語(yǔ)言與面試者進(jìn)行對(duì)話、聊天。如果學(xué)生出錯(cuò)，他們可以重放情景，再來一遍。虛擬現(xiàn)實(shí)將有助于學(xué)生克服傳統(tǒng)的語(yǔ)言學(xué)習(xí)障礙，幫助教師突破了以依賴課本在教室進(jìn)行學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)傳授方式。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)用于語(yǔ)言課堂Virtual Reality into language classroom 3D虛擬環(huán)境所具有的最獨(dú)特而強(qiáng)大的特征是為語(yǔ)言學(xué)習(xí)者們，特別是ESL學(xué)習(xí)者們提供第一參與者形式的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。然而，遺憾的是，當(dāng)前大多數(shù)學(xué)校教育是基于第三者的知識(shí)傳授形式如學(xué)生如何學(xué)，或?qū)W什么，沒有機(jī)會(huì)直接體驗(yàn)他們?cè)谔綄さ闹R(shí)。3D虛擬環(huán)境的使用真正解釋了為什么傳統(tǒng)的以課本為中心語(yǔ)言教學(xué)效率不如人意的原因。英語(yǔ)課本上的知識(shí)是基于第三者的，對(duì)于學(xué)習(xí)者沒有意思，提不起興趣。

第三者相對(duì)于第一參與者學(xué)習(xí)的必然結(jié)果是必然不相同的。將ESL學(xué)習(xí)者作為第三者的學(xué)習(xí)方法已說明學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果通常是膚淺的，保持力很低。利用虛擬現(xiàn)實(shí)，學(xué)生將自己置身于各種現(xiàn)實(shí)環(huán)境背景之中，通過自己的體驗(yàn)學(xué)習(xí)語(yǔ)言。根據(jù)Fox,Fumanski及Nilan觀點(diǎn)，由于借助于構(gòu)造好的虛擬的情景模擬，學(xué)習(xí)者收到適當(dāng)而立即的反饋（Because of the way in which the virtual environments are modeled and constructed, learners receives appropriate and immediate feedback.）。這種在語(yǔ)言學(xué)習(xí)上的反饋鼓勵(lì)認(rèn)知語(yǔ)言學(xué)習(xí)，通過對(duì)他們所接收到的認(rèn)知在虛擬世界中進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕蛘_的交際，最終從電腦或其他同學(xué)那里得到的及時(shí)反饋，加強(qiáng)的語(yǔ)言教室里的動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)或交互作用。學(xué)生直接交際和直接解決問題也鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者的強(qiáng)烈的活動(dòng)意識(shí)并作出反應(yīng)。為語(yǔ)言學(xué)習(xí)所設(shè)制的虛擬環(huán)境自然地引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行第一參與者的學(xué)習(xí)。虛擬環(huán)境依照英語(yǔ)課堂目標(biāo)或特定的需要進(jìn)行編程。ESL的教師可以根據(jù)學(xué)生需要搭建或保留某個(gè)環(huán)境，這將推動(dòng)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)造自己的語(yǔ)言知識(shí)。簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)學(xué)生可以建造的環(huán)境，根據(jù)需要，熟練地操作和編輯，任何形式的數(shù)字信息。Virtual worlds are constructive environments in which learners can create, manipulate and edit any form of digital information with their own needs(Chee, 2001).這樣虛擬現(xiàn)實(shí)的編程可以形成重要的交際技能而不是簡(jiǎn)單地重復(fù)和記憶。學(xué)生可以參與可作出響應(yīng)的環(huán)境中，完全將身心置于學(xué)習(xí)當(dāng)中。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)的影響Impacts of Virtual Reality 現(xiàn)實(shí)生活中為了學(xué)習(xí)某目標(biāo)語(yǔ)言沒有什么可以替代與本國(guó)語(yǔ)人直接交流。而且由于時(shí)間、金錢、技術(shù)以及本國(guó)語(yǔ)人數(shù)的限制，在現(xiàn)實(shí)世界中，與本國(guó)語(yǔ)人直接交流及不可能用于每個(gè)語(yǔ)音教室與ESL學(xué)習(xí)者。學(xué)生普遍是通過課本解釋與例子來學(xué)習(xí)語(yǔ)言。然而，隨著電腦與英特網(wǎng)的廣泛使用，虛擬現(xiàn)實(shí)成為傳統(tǒng)課本結(jié)構(gòu)的可行的補(bǔ)充。學(xué)生可以更加深入學(xué)習(xí)語(yǔ)言，在較少的時(shí)間里用較低的成本去直觀目標(biāo)語(yǔ)言的國(guó)家

虛擬現(xiàn)實(shí)可能提供不太正式的經(jīng)歷，但它們可以是有趣的，當(dāng)然比課本上的圖畫和對(duì)話現(xiàn)實(shí)生動(dòng)的多They may be fun and certainly more realistic than mere pictures and dialogues in an English textbook(By Chee,2001)。隨著學(xué)習(xí)者開始在虛擬環(huán)境中工作，學(xué)習(xí)和交流，他們不僅學(xué)習(xí)到了目標(biāo)語(yǔ)言，而且學(xué)習(xí)到了新的思維方式和構(gòu)建新的信息框架。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的用戶化和交互作用，使得用戶形成學(xué)生與學(xué)生之間以及人機(jī)之間相協(xié)作體驗(yàn)。

此外，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中虛擬現(xiàn)實(shí)支持許多不同人在同時(shí)進(jìn)行交流、支持行動(dòng)的協(xié)調(diào)和合作。在協(xié)作完成的虛擬環(huán)境中，學(xué)生之間也是互相學(xué)習(xí)的有用資源。利用這種技術(shù)的交流，不論是借助于一篇課文還是聽說系統(tǒng)，都可以讓學(xué)生們沉浸在有意義的語(yǔ)言交流中。多重的學(xué)習(xí)者沉浸于多重分享的前后聯(lián)系的經(jīng)歷體驗(yàn)中使學(xué)習(xí)成為自然的人性化的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這樣，ESL學(xué)習(xí)者們?nèi)魧?duì)觀察到的事物感到困惑或?qū)σ黄鹩^看的視頻內(nèi)容有不解之處，他們使可以自然地向一起分享相同的虛擬世界的同學(xué)提出問題，這種有意義的交互作用促進(jìn)學(xué)習(xí)者很自然地學(xué)到目標(biāo)語(yǔ)言。以模仿為基礎(chǔ)的語(yǔ)言學(xué)習(xí)，克服了時(shí)間與空間的限制，給學(xué)習(xí)者提供身臨其境，讓學(xué)生們?nèi)フ瓶仃P(guān)鍵的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，學(xué)生自己能夠操縱語(yǔ)言環(huán)境、場(chǎng)所和時(shí)間變化。他們可以隨意地與一個(gè)國(guó)家的總統(tǒng)交流，而這在現(xiàn)實(shí)中是不可能的。他們可以隨意多次地進(jìn)行模仿，而某次的模仿操練的側(cè)重點(diǎn)都可以不同。

五、總結(jié) Conclusion 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)不同級(jí)別的學(xué)生都是有利的，包括小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的巨大潛力的限制往往來自學(xué)校的校長(zhǎng)和老師、以及可以得到的資金。但是通過情景仿真處理并采用先進(jìn)的圖形壓縮與還原算法，完全有可能實(shí)現(xiàn)逼真度很高的虛擬現(xiàn)實(shí)情景，而且也可以交互，但卻不需要頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、高分辨率圖形工作站等專用設(shè)備，只需要普通Pentium微機(jī)和Windows運(yùn)行環(huán)境就能實(shí)現(xiàn)，從而有可能使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走出高級(jí)研究院與大學(xué)的“象牙塔”，逐步普及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域甚至中小學(xué)，這對(duì)我們這個(gè)經(jīng)濟(jì)還不算富裕的國(guó)家來說無疑是有重大意義的

教育是一個(gè)傳授知識(shí)的過程，通過親身經(jīng)歷能加速這一過程和鞏固所傳授的知識(shí)，為此而設(shè)計(jì)的很多方法中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是最有效的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著不可替代的、令人鼓舞的應(yīng)用前景。

第三篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用主要集中在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí),沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)由于所需設(shè)備昂貴,在教學(xué)中的應(yīng)用較少。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用主要有制作三維網(wǎng)絡(luò)課件、開設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程和建構(gòu)虛擬教室。

1.制作三維網(wǎng)絡(luò)課件

在教學(xué)中,基于HTML的網(wǎng)絡(luò)課件在不斷地發(fā)展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),能掙脫這一枷鎖。將虛擬現(xiàn)實(shí)和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機(jī)結(jié)合,可以彌補(bǔ)二維平面課件的不足。如,用VRML設(shè)計(jì)各種三維的模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等,可以讓學(xué)生多角度地觀察和學(xué)習(xí),更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程,為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的感性學(xué)習(xí)材料,幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)。如學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),向?qū)W生展示原子核裂變、半導(dǎo)體導(dǎo)電等復(fù)雜的物理現(xiàn)象,供學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。

2.開設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程

虛擬實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)教育中有著巨大的優(yōu)勢(shì),它可以彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的開發(fā)可以真正打破空間、時(shí)間的限制,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的開展。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),還可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,如物理、化學(xué)、地理、生物等實(shí)驗(yàn)室,在“實(shí)驗(yàn)室”里,學(xué)生可以自由地做各種實(shí)驗(yàn),獲得真實(shí)的體驗(yàn)。學(xué)生還可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的各種理論知識(shí),提出各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬,并通過虛擬系統(tǒng)觀察這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如,在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中,學(xué)生可以按照自己的假設(shè)設(shè)計(jì)某一化學(xué)反應(yīng),通過虛擬實(shí)驗(yàn),可以看到相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象。通過這種探索式的學(xué)習(xí)方式,可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.建構(gòu)虛擬教室

目前,在網(wǎng)絡(luò)教育中,學(xué)生大部分是通過網(wǎng)絡(luò)課程來學(xué)習(xí)的。學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生能在網(wǎng)頁(yè)上看到課程的相關(guān)文字材料和一些靜止的圖片。當(dāng)然,好一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)課程,還提供了教學(xué)視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),構(gòu)建虛擬教室,能使這個(gè)問題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運(yùn)用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的一個(gè)虛擬真實(shí)的教學(xué)環(huán)境,分布在各個(gè)不同地方的學(xué)生,可以通過網(wǎng)絡(luò)參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實(shí)多媒體教室的整個(gè)場(chǎng)景,是師生共同活動(dòng)的一個(gè)空間,在這里,可以完成教學(xué)、答疑等各種教學(xué)活動(dòng)。借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),視音頻采集、處理技術(shù)以及交互代理等技術(shù),參與到課堂的各個(gè)對(duì)象可以看到彼此,學(xué)生可以看到老師的板書,聽到他的講解。教師也能看到學(xué)生的表情和動(dòng)作,可以聽到學(xué)生的提問,并隨時(shí)解答。這種教學(xué)方式,可以增強(qiáng)師生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率。

第四篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀教學(xué)中的應(yīng)用

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠滿足學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性的要求,從而在風(fēng)景園林教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)有著極其廣闊的應(yīng)用前景。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以改變高校景觀建筑設(shè)計(jì)專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境,解決高校普遍存在的教學(xué)資源不足的問題,優(yōu)化教學(xué)過程及培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才。隨著教育改革的深入和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀建筑設(shè)計(jì)專業(yè)中的應(yīng)用也將不斷的拓展。

(一)促進(jìn)教學(xué)觀念的變化

傳統(tǒng)的教學(xué)觀念主要是“傳道、授業(yè)、解惑”,它決定了教學(xué)組織形式和教學(xué)方法,即以教為主,教師是教學(xué)的中心,由教師決定教學(xué)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度,而學(xué)生始終處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中?，F(xiàn)代化的教學(xué)方法追求教與學(xué)的合作化,以講授引導(dǎo)思維,以教導(dǎo)激發(fā)創(chuàng)新,并賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)境,以教師為中心的授課形式將會(huì)被改變,以學(xué)生為中心的個(gè)性化教學(xué)、合作化教學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的自我探究得以真正實(shí)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)正是在現(xiàn)代教育思想指導(dǎo)下,使用新技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法的嘗試。把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到教學(xué)中,從多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組織形式看,虛擬現(xiàn)實(shí)是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),逼真的虛擬環(huán)境可提供良好的人機(jī)交互功能,在這個(gè)基礎(chǔ)上教學(xué)內(nèi)容的組織安排將特別強(qiáng)調(diào)由學(xué)生主動(dòng)參與來構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu),變學(xué)生的“被動(dòng)聽講”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”,由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在這種情況下,教材的意義也將由傳統(tǒng)的“教材控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)者控制”,教學(xué)內(nèi)容外在形式的生動(dòng)化與內(nèi)在結(jié)構(gòu)的科學(xué)化將更緊密地結(jié)合起來,這種環(huán)境將極大地促進(jìn)教學(xué)觀念發(fā)生變化。

(二)促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的變化

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)過程中傳遞的教學(xué)信息,是學(xué)生獲取知識(shí)、掌握技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使教學(xué)內(nèi)容無論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。

1.教學(xué)內(nèi)容外在形式的變化

學(xué)生的技術(shù)水平和動(dòng)手能力是在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中培養(yǎng)出來的,在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容主要是學(xué)科性的理論驗(yàn)證和學(xué)會(huì)使用設(shè)備、儀器,并從中歸納、總結(jié)出規(guī)律。這些年來,隨著教育技術(shù)的發(fā)展,從原來只是用錄音、錄像來輔助文字教材進(jìn)行教學(xué)的方式發(fā)展為使用具有人機(jī)交互的多媒體技術(shù)。多媒體的信息類型有靜態(tài)的、運(yùn)動(dòng)的、超級(jí)鏈接的視覺和聽覺信息,媒體信息形式通過計(jì)算機(jī)的集成處理,提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動(dòng)畫。多媒體信息表現(xiàn)形式多樣,對(duì)于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和語(yǔ)音協(xié)同描述以外,還可以用三維實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)過程,對(duì)于不可視的變化、無法觸摸的物體或有危險(xiǎn)的場(chǎng)所,甚至自然界或現(xiàn)實(shí)生活中不可能存在的事件,也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去展現(xiàn)。多媒體技術(shù)存貯信息量大,教學(xué)內(nèi)容可以用最有效的方式來表現(xiàn);而且,同一教學(xué)內(nèi)容還可以用多種信息形式來表現(xiàn),這就有利于克服單一媒體表現(xiàn)及難以協(xié)同表現(xiàn)的弊端。虛擬現(xiàn)實(shí)所提供的人機(jī)交互的特點(diǎn)尤其適用于個(gè)性化教育,因人施教、因材施教,培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型景觀設(shè)計(jì)人才。

2.教學(xué)內(nèi)容內(nèi)在結(jié)構(gòu)的變化

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用將帶來教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的變化。教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)就是學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),知識(shí)結(jié)構(gòu)是學(xué)科知識(shí)間的邏輯關(guān)系,是學(xué)科內(nèi)含智力因素的信息源。傳統(tǒng)的教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料都是以線性結(jié)構(gòu)來組織學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的,知識(shí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及順序都是以教為主,教學(xué)順序性很強(qiáng),學(xué)生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關(guān)系。這種形式的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)教師的依賴性很大,教材也只是一種教授材料,學(xué)生利用它學(xué)習(xí)的自由度不大,靈活性不強(qiáng),難以促使學(xué)生從已建立的知識(shí)結(jié)構(gòu)向新知識(shí)結(jié)構(gòu)遷移。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以后,多種媒體的信息通過網(wǎng)絡(luò)化超鏈接,就可以接近人類認(rèn)知特點(diǎn)的方式去組織和展示教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu),這種網(wǎng)狀的信息組織方式是一種非線性結(jié)構(gòu),鏈?zhǔn)侵R(shí)之間的層級(jí)邏輯關(guān)系。虛擬現(xiàn)實(shí)與普通多媒體是多媒體信息處理的高度集成,把信息的組織形式與信息內(nèi)容呈現(xiàn)的多樣性、復(fù)雜性結(jié)合起來,為學(xué)生提供了一種動(dòng)態(tài)、開放的結(jié)構(gòu)化認(rèn)知形式,它既包括了學(xué)科的基本內(nèi)容,又包括了學(xué)科內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系,既注重知識(shí)的形成過程,又注重知識(shí)的結(jié)構(gòu),憑借視覺、聽覺、觸覺信息的協(xié)調(diào)作用使教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一與靈活性得到了完善的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)的這種非線性結(jié)構(gòu)有利于學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)散思維,聯(lián)想原有的知識(shí),獲得新知識(shí)。

(三)促進(jìn)教學(xué)手段的變化

1.互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開展,在演示教學(xué)內(nèi)容方面能以一種直接的信息傳遞方式,通過親臨其境的、自主控制的人機(jī)交互,由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應(yīng),提供生動(dòng)活潑的直觀形象思維材料、展現(xiàn)學(xué)生不能直接觀察到的事物等,形成知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生則從思維、情感和行為3個(gè)方面參與教學(xué)活動(dòng)。

2.發(fā)現(xiàn)式教學(xué)

發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是以解決問題為中心的教學(xué)形式,虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)入問題存在的環(huán)境,有針對(duì)性地建構(gòu)虛擬情景,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供良好的人機(jī)交互,還允許學(xué)生出錯(cuò)時(shí),自行了解錯(cuò)誤的根由及后果,發(fā)現(xiàn)解決問題的方法。

3.協(xié)同工作式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不受空間位置和相互距離的限制,可讓遠(yuǎn)距離的師生或位置分散的學(xué)生共處于一個(gè)虛擬空間中,通過共同參與,且必須具備協(xié)同操作能力才能完成某些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或訓(xùn)練。

4.情境式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有動(dòng)畫虛擬現(xiàn)實(shí)的能力,能夠把教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來,給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境,幫助學(xué)生獲得示范性的知識(shí),把握概念原理的實(shí)質(zhì)。

（四）實(shí)際使用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于場(chǎng)景的模擬與再現(xiàn)，一旦場(chǎng)景建成，不再受地理空間、時(shí)間的限制。可以隨時(shí)隨地調(diào)取已有場(chǎng)景信息。運(yùn)用在景觀教學(xué)上，主要可以用在:

一、古建、古典園林教學(xué)板塊（適用課程中西方古典園林史、西方現(xiàn)代景觀的理論與實(shí)踐）

實(shí)用意義

中國(guó)古典園林是中國(guó)傳統(tǒng)園林的精髓，分布廣泛，各有各自的特色。包括北方園林，南方園林、嶺南園林、皇家園林、等眾多形式。但是由于地域原因、實(shí)地考察學(xué)習(xí)是一件非常困難的任務(wù)。費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢，并不是所有人都有機(jī)會(huì)實(shí)地考察，也不是所有人一次考察就能體會(huì)到精髓。

軟件功能構(gòu)造

通過虛擬現(xiàn)實(shí)模擬可以

1）模擬現(xiàn)場(chǎng)建筑、植物、四時(shí)、季相變化，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際模擬出全部景觀。

2）頂視圖搭配結(jié)構(gòu)分析、交通分析、功能分區(qū)、區(qū)域劃分、建筑名稱分布等。3）同時(shí)軟件搭配講解功能，講解現(xiàn)場(chǎng)石材、建筑由來、古建結(jié)構(gòu)、園林造景手法講解（全面展示園林造景中的借景、透鏡、框景、障景等）、現(xiàn)場(chǎng)全景圖展示等。4）使用者可以通過各個(gè)角度，各個(gè)方向進(jìn)行觀賞。實(shí)際使用過程中所觀賞不到的地方（比如鳥瞰、四時(shí)變化、）

優(yōu)勢(shì)分析

1）可以經(jīng)常性的游覽園內(nèi)場(chǎng)景，體會(huì)古典園林的造景手法（以往講解僅僅局限于圖片展示，我們可以模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際景觀，感受體量關(guān)系）

2）模擬現(xiàn)場(chǎng)的四季，實(shí)時(shí)變化。感受陰晴雨雪、感受植物生長(zhǎng)對(duì)整個(gè)環(huán)境空間帶來的改變。

3）恢復(fù)已被破壞的景觀，提高人們的參與性，提高可到達(dá)性。使人們不僅僅局限在人視點(diǎn)的觀察。

4）形象生動(dòng)的講述平時(shí)口述難以講清的課程內(nèi)容。如古建中的斗拱形式，就可以簡(jiǎn)單生動(dòng)的展示給學(xué)生。

5）提高學(xué)生的接受程度、提高課程興趣、提高學(xué)生的參與度。

二、景觀案例學(xué)習(xí)

實(shí)用意義：

現(xiàn)代景觀大師有相當(dāng)一部分具有代表性的經(jīng)典案例，而以往我們對(duì)這些案例的學(xué)習(xí)僅僅局限于平面圖、CAD、以及部分的效果圖。很難感受到實(shí)際的比例關(guān)系、尺度、景觀效果。更感受不到一個(gè)方案從其設(shè)計(jì)構(gòu)思、到場(chǎng)地周邊環(huán)境分析、到基地分析、功能分區(qū)、再到方案形成的整個(gè)過程。軟件功能構(gòu)造：

1）將完整的方案信息進(jìn)行展示，以二維或者三維的方式。介紹場(chǎng)地周圍的大環(huán)境。同時(shí)可通過文字或者動(dòng)畫形式展示整個(gè)方案的歷史環(huán)境，政治背景、以及其歷史意義。2）將整個(gè)設(shè)計(jì)的骨架信息一層一層展現(xiàn)，包括道路、水體、節(jié)點(diǎn)、植物、功能分等。讓學(xué)生更深入的了解。

3）方案經(jīng)典介紹。將方案的經(jīng)典之處進(jìn)行展示與介紹。同時(shí)進(jìn)行季相、時(shí)間變化。4）讓學(xué)生自行進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后與經(jīng)典案例進(jìn)行比較。優(yōu)勢(shì)分析：

1）將經(jīng)典案例通過三維方式進(jìn)行展示，直觀形象。

2）整合資料，將案例周邊環(huán)境、歷史環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)敘述。3）深入的剖析方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思與形式。加深理解。

三、植物認(rèn)知

1）通過動(dòng)畫形式對(duì)植物的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹，包括樹葉、樹皮、樹干形式名稱介紹。2）建立植物庫(kù)，模擬植物的的生長(zhǎng)過程，対植物的科屬，生長(zhǎng)習(xí)性，搭配方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3）對(duì)不同科屬的植物進(jìn)行分類，以便植物認(rèn)知。

4）按照季相分類，常綠，落葉，觀花、觀果等進(jìn)行詳細(xì)分類。以便植物認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，同時(shí)便于設(shè)計(jì)中隨時(shí)調(diào)取使用。

四、通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)

1）在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種獨(dú)特的技術(shù)手段，可以有效的解決抽象思維與其所產(chǎn)生的實(shí)體間的聯(lián)系問題。設(shè)計(jì)師不僅能夠充分發(fā)揮其藝術(shù)想象力，更能夠在前期設(shè)計(jì)階段就與實(shí)際相結(jié)合，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)省投資。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可應(yīng)用于建筑和藝術(shù)信息模型項(xiàng)目全生命周期的信息化管理。

2）協(xié)助設(shè)計(jì)師科學(xué)準(zhǔn)確分析設(shè)計(jì)信息可快速獲取復(fù)雜建筑模型進(jìn)行分析，為建筑師提供全局、客觀的設(shè)計(jì)信息理解。

3）輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，會(huì)提出不同的設(shè)計(jì)方案，對(duì)未來的設(shè)計(jì)形象做多種設(shè)想，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立一個(gè)全面、直觀、可交互、如實(shí)反映設(shè)計(jì)的三維虛擬模型，便于設(shè)計(jì)者更直觀、全面了解設(shè)計(jì)，也方便設(shè)計(jì)師對(duì)某個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)作局部修改，并實(shí)時(shí)地與修改前的方案進(jìn)行分析比較。

2.探索學(xué)習(xí)

是指通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)進(jìn)行模擬,直接觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。這有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如,利用虛擬技術(shù),學(xué)生還可以進(jìn)行溫室效應(yīng)的探索學(xué)習(xí),從而分析城市建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境以及園林綠地和水體對(duì)城市小氣候的相互影響,探索景觀建筑設(shè)計(jì)新的研究方向。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立數(shù)字城市與風(fēng)景園林技術(shù)平臺(tái),進(jìn)而方便地創(chuàng)建如規(guī)劃、建筑、照明、水景、工程機(jī)械等各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,方便師生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。

在虛擬景觀建筑實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生可以對(duì)自己設(shè)計(jì)的景觀建筑進(jìn)行反復(fù)的修改和論證,并研究加入“時(shí)間因素”后的四維模擬,真實(shí)感受時(shí)間的藝術(shù),也可以進(jìn)行建筑環(huán)境的分析以及建筑物對(duì)周邊環(huán)境影響的研究。在虛擬照明實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生可以研究不同電光源在不同配光方式和投光方法下的照明和景觀效果,進(jìn)行道路、廣場(chǎng)、建筑、庭院、水景、樹木、雕塑、溶洞等各種照明實(shí)驗(yàn)。在虛擬的水景工程實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生可以組裝水循環(huán)系統(tǒng),了解工藝流程,研究不同流量和揚(yáng)程下各種噴頭組合的水型效果以及配上燈光后的夜景效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性,使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色,全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去,這非常有利于諸如園林工程機(jī)械操作、園林栽培和修剪等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。例如,在虛擬的園林起重機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)中,學(xué)員可以反復(fù)操作仿真控制設(shè)備,練習(xí)在各種用地環(huán)境下操作園林起重機(jī)的駕駛、起吊和準(zhǔn)確落點(diǎn)等,達(dá)到熟練掌握相關(guān)技能的目的。而虛擬修剪系統(tǒng)也可以低成本地模擬修剪,掌握各類植物修剪的關(guān)鍵,并可直觀地評(píng)價(jià)修剪后的效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用已得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視,在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方面,國(guó)內(nèi)研究主要集中在景觀建模、可視化表達(dá)以及技術(shù)運(yùn)用的介紹性研究成果。在歷史文化景觀再現(xiàn)研究中,景觀所包含的歷史和文化的內(nèi)涵,最終都通過人們的感知而傳遞。作為一種利用人們的感知和構(gòu)想,具有三維表現(xiàn)力并且富于交互性,從而可以很好地模擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史文化景觀中的應(yīng)用將會(huì)是激動(dòng)人心的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人們只能從現(xiàn)實(shí)生活中獲得感知的方式,通過計(jì)算機(jī)模擬人類的感知,從而制造一個(gè)虛擬世界。如果說虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)拓展了人們的感知能力,這樣一個(gè)虛擬世界則增加了人們的生存空間,改變了人們的生活方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還提供了一種超越時(shí)間和空間約束,提供人們逼真體驗(yàn)的手段。從時(shí)間上說,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以模擬現(xiàn)在存在的,再現(xiàn)以前有而現(xiàn)在不存在的,而且可以通過構(gòu)想,模擬以后可能有的,甚至可以構(gòu)造現(xiàn)實(shí)生活中不可能有的現(xiàn)象和體驗(yàn)。而從空間上來說,虛擬現(xiàn)實(shí)可以在甲地模擬乙地的風(fēng)景,從而用戶在甲地就可以體驗(yàn)到身處乙地的感受。這使得人們生活的空間擴(kuò)大,可以得到的實(shí)踐和體驗(yàn)增加,如果說人生的價(jià)值在于一種實(shí)踐和體驗(yàn),這無疑增加了人生所具有的價(jià)值。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還提供了一種超越時(shí)空進(jìn)行信息傳遞的方式,分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中,人們可以與來自地球另外一端的用戶相遇在一個(gè)虛擬世界中,看到彼此的表情和動(dòng)作,相互進(jìn)行語(yǔ)言溝通等。

一虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬世界 一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有以下三個(gè)基本特征,通常稱為虛擬現(xiàn)實(shí)的特征:(1)沉浸感(Immersion);(2)交互性(Interaction);(3)構(gòu)想性(Imagination)。根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所傾向的特征的不同,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般分為四類:桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要提供給用戶一個(gè)直觀并具有很強(qiáng)交互性的與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的界面。所以其本質(zhì)是一種人機(jī)界面技術(shù),它使人們與計(jì)算機(jī)打交道的方式產(chǎn)生了革命性變化,使人們的生活方式隨之發(fā)生變革,它同時(shí)是一種影響了或即將影響普通用戶生活的特殊文化現(xiàn)象。

第五篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

班級(jí)：化學(xué)1001班 姓名：代有來

學(xué)號(hào)：2010254030107虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：化學(xué)式自然科學(xué)的重要組成部分，著重研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律和調(diào)控手段?；瘜W(xué)課程可以幫助學(xué)生從化學(xué)的視角去認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活方面的問題，在基礎(chǔ)教育階段，化學(xué)課程的教學(xué)呈現(xiàn)出“通過實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”的發(fā)展趨勢(shì)，將實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)化學(xué)課程實(shí)施。目前，中學(xué)化學(xué)課程中探究性試驗(yàn)占有重要地位，是學(xué)生積極主動(dòng)的獲取化學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)，也是構(gòu)建化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和提高學(xué)生素質(zhì)的需要。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和課程整合成果的不斷涌現(xiàn)，將虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引入中學(xué)課程教學(xué)，成為教育工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。在化學(xué)學(xué)科教學(xué)過程中合理運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將虛擬實(shí)驗(yàn)室與化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)課程有機(jī)整合，根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)室特有的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究性試驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探究實(shí)驗(yàn) 正文：

一、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類

化學(xué)是一門比較成熟的基礎(chǔ)自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)事實(shí)的重要組成部分，也是化學(xué) 基本理論和觀點(diǎn)的重要支撐點(diǎn)，化學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的任何一項(xiàng)重大突破，無一例外地都要經(jīng) 過化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)也 是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科發(fā)展

特點(diǎn)而精選的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容豐富，形式多樣。為了研究方便，按照不同的分類維度，對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)有不同的分類方法。

按照實(shí)驗(yàn)的主體不同，可將實(shí)驗(yàn)劃分為：演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)習(xí)題、家庭小 實(shí)驗(yàn)；按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分類，可分為：化學(xué)基本操作實(shí)驗(yàn)、元素化合物性質(zhì)和制備實(shí)驗(yàn)、闡明化學(xué)概念和基礎(chǔ)理論的實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于化工生產(chǎn)中的實(shí)驗(yàn)、解釋日?，F(xiàn)象或 解答化學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)、趣味實(shí)驗(yàn)；按照實(shí)驗(yàn)中質(zhì)與量的關(guān)系分類可分為定性實(shí)驗(yàn)和定量 實(shí)驗(yàn)。

以上分類標(biāo)準(zhǔn)是按照不同的研究目的、不同的研究方法等對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的不同維 度分類，在這里我們按照建構(gòu)主義思想，從學(xué)生的認(rèn)識(shí)出發(fā)，按照實(shí)驗(yàn)在認(rèn)識(shí)過程中的 作用分類，將中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、探究型實(shí)驗(yàn)、模擬型實(shí)驗(yàn)和對(duì)照型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是為檢驗(yàn)化學(xué)理論、驗(yàn)證化學(xué)假設(shè)、提供實(shí)驗(yàn)事實(shí)而進(jìn)行 的一種實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的研究方法和科學(xué)的研究態(tài)度的重要組成部分，在化學(xué)研 究中沒有被驗(yàn)證的理論、假說或者事實(shí)都被認(rèn)為是不確定的。在化學(xué)課程的教學(xué)過程中，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)通常用來驗(yàn)證或證實(shí)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)。這種類型的實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)中如：碘 升華實(shí)驗(yàn)、完全燃燒和不完全燃燒等。

探究型實(shí)驗(yàn)：探究，是指圍繞問題展開的活動(dòng)，是逐步分析和解決問題的過程。探 究學(xué)習(xí)是指運(yùn)用探究的方式進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng)和過程，亦即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，主動(dòng)發(fā) 現(xiàn)問題，以一種類似科學(xué)研究的方法對(duì)問題進(jìn)行分析和研究，從而達(dá)到問題解決和知識(shí) 獲得的過程與活動(dòng)¨。通過以上對(duì)于探究學(xué)習(xí)的研究可知，探究型實(shí)驗(yàn)是指圍繞某一化 學(xué)研究對(duì)象，在觀察和總結(jié)研究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)出結(jié)論的一種 學(xué)習(xí)模式。探究型實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立的探索知識(shí)，是學(xué)生了解知 識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)過程，讓學(xué)生通過自身的努力，通過積極的思維活動(dòng)，概括得出有關(guān)的 結(jié)論，并進(jìn)行科學(xué)探究過程和探究方法的系統(tǒng)訓(xùn)練。新的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中指出“化學(xué)實(shí) 驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式，教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，精心設(shè)計(jì)各種探究型實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生主動(dòng)的學(xué)習(xí)，逐步學(xué)會(huì)探究”通過這種教學(xué)方式，既激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué) 生掌握實(shí)驗(yàn)技能，又能夠改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主探究，逐步 形成科學(xué)探究的能力。我們這里將詳細(xì)探討探究型實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。模擬型實(shí)驗(yàn)：由于受到實(shí)驗(yàn)條件限制、安全性制約、常規(guī)環(huán)境下反應(yīng)現(xiàn)象不明顯等 因素的約束，通常教師借助模擬的方法，選定替代物對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬。這種實(shí)驗(yàn)在中學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)中如實(shí)驗(yàn)室里用模擬接觸法制硫酸等。

對(duì)照型實(shí)驗(yàn)：這種實(shí)驗(yàn)通過對(duì)比或?qū)φ諄硌芯课镔|(zhì)的某種屬性的一種實(shí)驗(yàn)。這種實(shí) 驗(yàn)要設(shè)計(jì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)比組實(shí)驗(yàn)，一個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)組；另一個(gè)為實(shí)驗(yàn)組，通過對(duì)比 實(shí)驗(yàn)對(duì)比、對(duì)照判定實(shí)驗(yàn)組是否有相同或類似的性質(zhì)。

二、虛擬環(huán)境下的教學(xué)模式選擇

教學(xué)模式這一概念最早是由美國(guó)學(xué)提出，它是指在一定的教育思想、教育理念指導(dǎo) 下，結(jié)合大量的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將教學(xué)四要素有機(jī)的組織起來，形成相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)框 架。也就是在相應(yīng)的教育思想、教育理論、學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，結(jié)合一線教師的實(shí)踐經(jīng) 驗(yàn)，將教師、學(xué)生、教學(xué)媒體、教學(xué)內(nèi)容有效組織起來。教學(xué)設(shè)計(jì)的過程模式可以作為 學(xué)校和委托教學(xué)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的溝通手段，還可以作為管理教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng)的指南，以及 作為整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)過程的依據(jù)。

為了更好的分析中學(xué)化學(xué)的教學(xué)情況，從而總結(jié)歸納出實(shí)踐性好并且符合學(xué)生認(rèn)知 規(guī)律的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式及教學(xué)設(shè)計(jì)過程，我觀察并分析了2007年、2008 年和2009年全國(guó)中學(xué)信息技術(shù)與課程整合優(yōu)質(zhì)課大賽(化學(xué)部分)的視頻、音頻、幻 燈片及說課稿等資源，其中涉及來自全國(guó)12個(gè)省市的45名中學(xué)教師，從中總結(jié)出信息 技術(shù)支持下探究型教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)過程和學(xué)生探究學(xué)習(xí)流程。首先對(duì)教師教學(xué)模式 的選擇和教學(xué)的支撐環(huán)境情況進(jìn)行分析

多數(shù)教師在教學(xué)過程中采用探究型的教學(xué)，其中在分析 的45節(jié)獲獎(jiǎng)?wù)n程中，有27節(jié)應(yīng)用的探究型教學(xué)模式。義務(wù)教育階段，化學(xué)課程中的探 究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容，對(duì)發(fā) 展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的培養(yǎng)具有不可替代的作用。多數(shù)一線教師已 經(jīng)意識(shí)到信息技術(shù)在教學(xué)過程中的重要作用，大多采用多媒體環(huán)境下的教學(xué)，少數(shù)教師 結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展探究教學(xué)活動(dòng)。

與探究活動(dòng)的一般過程相同，中學(xué)化學(xué)的探究型教學(xué)過程仍然在教師和學(xué)生兩個(gè)方 面研究教學(xué)過程。所不同的是，中學(xué)化學(xué)的探究過程首先是教師的教學(xué)準(zhǔn)備階段，這一 階段無學(xué)生參與，教學(xué)準(zhǔn)備階段由教學(xué)分析階段、探究準(zhǔn)備階段和設(shè)置并說明問題階段 組成。教學(xué)分析階段又包括學(xué)習(xí)者特征分析、學(xué)習(xí)任務(wù)分析、解決問題可行性分析、三 維教學(xué)目標(biāo)分析階段等；探究準(zhǔn)備階段是教師為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程提供必要的前提，包括 先行組織者的準(zhǔn)備、探究平臺(tái)準(zhǔn)備、探究工具準(zhǔn)備等；學(xué)生的探究學(xué)習(xí)是在教師預(yù)先設(shè) 定的范圍內(nèi)開展探究活動(dòng)，在學(xué)生探究活動(dòng)開始前，教師要設(shè)置探究問題，并對(duì)探究主 題作簡(jiǎn)要說明。

進(jìn)入教學(xué)過程階段，這一階段分為教師活動(dòng)和學(xué)生活動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行，這兩個(gè)方面 是同一教學(xué)過程下的兩個(gè)方面，而不是分開的教學(xué)過程。教學(xué)過程方面，教師在探究活 動(dòng)開始前對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)。教師在整個(gè)教學(xué)過程中引導(dǎo)、監(jiān)控整個(gè)學(xué)習(xí)過程，并適時(shí)的組織討論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋，最后教師對(duì)整個(gè)虛擬探究過程進(jìn)行總結(jié)，對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行總體說明，講虛擬實(shí)驗(yàn)回歸真實(shí)實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的拓展和遷移，促 使學(xué)生能力的提高。

學(xué)生方面，由于是在虛擬環(huán)境下開展的學(xué)習(xí)活動(dòng)，首先進(jìn)行虛擬儀器的使用練習(xí)和 對(duì)于先行組織者的學(xué)習(xí)，然后是整個(gè)探究學(xué)習(xí)過程，在學(xué)習(xí)過程結(jié)束后與同伴交流，并 反思探究過程，最后進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果升華。

我們將在此教學(xué)模式的指導(dǎo)下，運(yùn)用相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)思想，從教師和學(xué)生兩個(gè)方面設(shè) 計(jì)探究過程：

三、虛擬環(huán)境下學(xué)與教的教學(xué)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)過程

在這種教學(xué)模式下，對(duì)于教學(xué)過程的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)也與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)流程有較大的 差異。在建構(gòu)主義思想和新課程理念及素質(zhì)教育思想的指導(dǎo)下，我們根據(jù)我國(guó)一線教師 的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合“主導(dǎo)一主體”的教學(xué)設(shè)計(jì)思想，以“學(xué)教并重’’理念為指導(dǎo)設(shè) 計(jì)出適合虛擬環(huán)境下中學(xué)化學(xué)探究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)流程。

對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行分析可以反映出中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的基本情況，最終目的是要 得出出在初中化學(xué)教學(xué)中教學(xué)設(shè)計(jì)過程和學(xué)生自主探究流程。由此我們選擇了觀察法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法、內(nèi)容分析等方法對(duì)優(yōu)質(zhì)課大賽資源進(jìn)行分析。根據(jù)教學(xué)過程中探究活動(dòng)的 開展情況，再結(jié)合科學(xué)的教學(xué)理論和新課程及素質(zhì)教育理念，歸納出適合于探究型實(shí)驗(yàn) 教學(xué)的教學(xué)模式和教學(xué)設(shè)計(jì)流程。我們分別在教學(xué)分析階段、教學(xué)目標(biāo)分析、教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)指導(dǎo)、平臺(tái)利用、評(píng)價(jià)反思等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析。

對(duì)于信息技術(shù)與課程整合大賽中的資源進(jìn)行分析，我們得出，在教師方面探究過程 基本包含以下基本環(huán)節(jié)：學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué) 媒體設(shè)計(jì)、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的利用、教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)反思等。對(duì)以上問題的對(duì)研究虛擬 環(huán)境下中學(xué)化學(xué)課程探究實(shí)驗(yàn)的過程和步驟提供了良好的依據(jù)。

通過教師教學(xué)過程表的分析，可以看出一線教師在教學(xué)過程中，著重對(duì)學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué)媒體設(shè)計(jì)、和教學(xué)反思等；多數(shù)教師在 教學(xué)過程中涉及數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的利用、教學(xué)評(píng)價(jià)；較少教師在教學(xué)過程中使用先行組 織者策略；幾乎沒有教師對(duì)解決問題的可行性分析進(jìn)行分析。然而在實(shí)際的教學(xué)中先行 組織者策略和解決問題的可行性分析是教學(xué)過程中的重要內(nèi)容，尤其是在虛擬環(huán)境下的 探究實(shí)驗(yàn)中，這兩方面顯得格外重要。

其中，先行組織者策略是能促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生和保持的最有效策略，是利用適 當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)性材料傳遞當(dāng)前所學(xué)的新內(nèi)容加以定向與引導(dǎo)。這些引導(dǎo)性材料通常和新知識(shí) 間存在著包容性、概括性、和抽象性上的聯(lián)系，便于新舊知識(shí)間建立聯(lián)系，從而促進(jìn)新 知識(shí)的學(xué)習(xí)。這種策略尤其適合探究型學(xué)習(xí)，在學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)前，將先行組織者呈 現(xiàn)給學(xué)生，便于學(xué)生探究學(xué)習(xí)的進(jìn)行。

解決問題的可行性分析，在處理教學(xué)中遇到的問題時(shí)，分析造成這種問題的原因是 什么，這種問題是什么性質(zhì)的，運(yùn)用虛擬環(huán)境下的探究實(shí)驗(yàn)以及教學(xué)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)是否能 解決這一問題，這一步驟在教學(xué)過程中是極為重要的一步。然而，通過分析我們得知，在實(shí)際的教學(xué)中，教師很少考慮這一問題，造成了人力及資源的浪費(fèi)。

對(duì)于虛擬環(huán)境下的探究型教學(xué)實(shí)驗(yàn)，與以往的教學(xué)方式有很大差異，教師在整個(gè)實(shí) 驗(yàn)過程中起到引導(dǎo)和輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的作用，由此，教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也較傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)有 很大差異，下面我們從教師角度探討一下虛擬環(huán)境下中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)流 程：

整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)分為三個(gè)階段進(jìn)行，其中包括教學(xué)分析階段、教學(xué)目標(biāo)確定階段、準(zhǔn)備階段、指導(dǎo)階段和探究型實(shí)驗(yàn)的總結(jié)性評(píng)價(jià)階段。

教學(xué)分析階段包括學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)任務(wù)分析和解決問題的可行性分析。

學(xué)習(xí)者分析：教學(xué)的最終目的是為了有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)和 認(rèn)知風(fēng)格對(duì)學(xué)習(xí)的結(jié)果起到至關(guān)重要的作用，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)起到重要作用的心理因素進(jìn)行 分析，為后續(xù)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟提供依據(jù)。

學(xué)習(xí)任務(wù)分析：探究型教學(xué)是以學(xué)習(xí)任務(wù)為基礎(chǔ)的，教師在探究活動(dòng)開始前對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分析，找出其中的重難點(diǎn)及學(xué)生難以解決的問題，在探究活動(dòng)開始前向?qū)W生說 明。探究問題的可行性分析：了解并掌握學(xué)生已有的知識(shí)同本次探究活動(dòng)的相關(guān)性以及 學(xué)生對(duì)以往知識(shí)的掌握情況，判斷學(xué)生探究活動(dòng)的可行性。

教學(xué)目標(biāo)分析階段，新課程標(biāo)準(zhǔn)下，將學(xué)習(xí)過程的目標(biāo)分為三個(gè)維度：知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。教學(xué)無論是探究型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是其他形式的教 學(xué)，其目標(biāo)都是促使學(xué)習(xí)者朝著目標(biāo)所規(guī)定的方向發(fā)生變化，在教學(xué)的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)中，教學(xué)目標(biāo)是否明確、規(guī)范、具體，直接影響到學(xué)習(xí)活動(dòng)能否沿著正確的方向進(jìn)行，它是 縱貫整個(gè)學(xué)習(xí)、探究活動(dòng)的整個(gè)過程的一種指導(dǎo)思想，是對(duì)教學(xué)活動(dòng)的一種原則性規(guī)定。準(zhǔn)備階段：是教師對(duì)于學(xué)生探究活動(dòng)的準(zhǔn)備，其中包括準(zhǔn)備并提供給學(xué)生探究新知 識(shí)的先行組織者、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的提供、探究工具的提供。盡管這一過程是在虛擬環(huán)境下完 成，但這些步驟仍必不可少，尤其是虛擬環(huán)境下探究平臺(tái)的準(zhǔn)備和探究工具的提供，是 學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行探究的必要前提。

提供先行組織者：先行組織者是利用適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)性材料對(duì)當(dāng)前所學(xué)的新內(nèi)容加以引 導(dǎo)，這類引導(dǎo)性材料與當(dāng)前所學(xué)新內(nèi)容之間存在包容性、概括性和抽象性符合同化理論 的要求。

探究平臺(tái)的準(zhǔn)備：在虛擬實(shí)驗(yàn)室中完成探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是完成探究過程的必要 前提。虛擬實(shí)驗(yàn)同實(shí)物的操作實(shí)驗(yàn)相同，需要教師做大量的準(zhǔn)備工作，包括實(shí)驗(yàn)虛擬實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)的使用和調(diào)試等。

探究工具的準(zhǔn)備：探究工具包括相關(guān)資料的搜索工具，實(shí)驗(yàn)記錄工具、數(shù)據(jù)處理工 具以及實(shí)驗(yàn)過程的協(xié)作交流工具等。這些工具在虛擬環(huán)境的探究實(shí)驗(yàn)中顯得尤為重要，也是探究過程必不可少的條件之一。

指導(dǎo)階段：這一階段是學(xué)生實(shí)施探究活動(dòng)的過程，也就是課堂教學(xué)過程。在這一階 段教師的教學(xué)功能已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)、輔助功能，教師在這個(gè)過程中回答學(xué)生的疑問，對(duì) 所有同學(xué)都遇到的共性問題做及時(shí)的糾正。真正做到“以學(xué)生為中心"的教學(xué)，所有虛 擬資源和非虛擬資源都是為了支持學(xué)生的“學(xué)”，而非教師的“教”，教學(xué)的中心已經(jīng)從 教師向?qū)W生轉(zhuǎn)變。逐漸形成以教師為“主導(dǎo)”，學(xué)生為“主體”的新型教學(xué)結(jié)構(gòu)，以適 應(yīng)新型教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深層次整合，實(shí)驗(yàn)教育改革的跨越式發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

探究的成果評(píng)價(jià)：對(duì)于探究學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)要基于三維教學(xué)目標(biāo)，從多個(gè)角度出發(fā)，尤其是實(shí)驗(yàn)課程的探究過程，涉及到各種實(shí)驗(yàn)過程、步驟的規(guī)范性、探究過程的態(tài)度、協(xié)作交流情況等涉及到所有探究過程的環(huán)節(jié)。對(duì)于課堂教學(xué)的評(píng)價(jià)通常是總結(jié)性評(píng)價(jià)，總結(jié)學(xué)生探究過程的不足。將學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)即時(shí)的反饋給學(xué)生，供學(xué)生修正自 己的探究模式，便于學(xué)生更好地進(jìn)行以后的學(xué)習(xí)。

教師是整個(gè)探究活動(dòng)的指導(dǎo)者和促進(jìn)者，涉及到給學(xué)習(xí)者指定方向，通過各種手段 提升學(xué)習(xí)者的興趣；為學(xué)生解釋任務(wù)和對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的基本操作做出解釋；對(duì)整個(gè)探究過 程作基本的描述，使學(xué)生不至于漫無邊際的探究，為學(xué)生提供完成探究所需的所有策略、步驟等；最終在同學(xué)問完成評(píng)價(jià)后，教師對(duì)整個(gè)探究過程做最后的總結(jié)性評(píng)價(jià)。學(xué)生是整個(gè)探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，一切問題的出發(fā)點(diǎn)和歸宿都是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué)生的探究學(xué)習(xí)過程可參照科學(xué)探究的一般過程：發(fā)現(xiàn)或提出問題、提出猜想和假設(shè)、制定研究計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)搜索證據(jù)和分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。與一般的探究活動(dòng) 所不同的是，學(xué)生的所有探究活動(dòng)都是在教師的指導(dǎo)和監(jiān)控下進(jìn)行的；學(xué)生的探究活動(dòng) 不同于科學(xué)探究，其目的在于通過探究活動(dòng)獲取知識(shí)，學(xué)習(xí)過程要在教師設(shè)定的總體目 標(biāo)下進(jìn)行，進(jìn)行探究活動(dòng)前，學(xué)生要仔細(xì)閱讀教師對(duì)探究活動(dòng)的總體要求；鑒于學(xué)生探 究活動(dòng)的學(xué)習(xí)目的，在完成探究活動(dòng)后要進(jìn)行小組或組間的交流協(xié)作，教師對(duì)整個(gè)探究 活動(dòng)給予評(píng)價(jià)反饋，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?？傮w說明：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行探究活動(dòng)，根據(jù)三維教學(xué)目標(biāo)，并且結(jié)合多數(shù) 學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和思維習(xí)慣，分析學(xué)習(xí)任務(wù)，給學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)指定方向，通過各種手段 提升學(xué)習(xí)者的興趣。并向?qū)W生提供先行組織者，使學(xué)生掌握與新的知識(shí)相關(guān)或相近的知 識(shí)；對(duì)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)作概括性的描述，必要時(shí)要向?qū)W生說明該實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，把實(shí)驗(yàn)的 難度控制在合理的范圍內(nèi)，既激發(fā)了學(xué)生探究知識(shí)的興趣，又不至于是學(xué)生由于無法完 成實(shí)驗(yàn)而產(chǎn)生挫折感。

猜想與假設(shè)：學(xué)生根據(jù)已掌握的知識(shí)和技能，對(duì)新問題提出假設(shè)。這一過程中可以 和同伴或教師交流，以優(yōu)化自己的假設(shè)，為自己下一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)上一步自己的假設(shè)，設(shè)計(jì)自己實(shí)驗(yàn)步驟和過程，其中包括儀器的連 接、藥品的選取等。

實(shí)驗(yàn)過程：這一步是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程，學(xué)生獨(dú)立或者小組跟組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)施 實(shí)驗(yàn)方案。在虛擬環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)，可以充分滿足學(xué)生的探索欲望，適當(dāng)擴(kuò)大學(xué)生藥品的 使用范圍和儀器數(shù)量，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生要認(rèn)知觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

收集數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)過程中不斷的對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，這一過程培養(yǎng)學(xué)生 對(duì)待科學(xué)的態(tài)度，絕不錯(cuò)過任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也絕不漏掉任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為之后 的實(shí)驗(yàn)分析打下良好的基礎(chǔ)，進(jìn)一步培養(yǎng)自己科學(xué)探究的能力。

驗(yàn)證假設(shè)并解釋結(jié)論：通過對(duì)收集到的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)真分析，得出自己的結(jié) 論，并回頭驗(yàn)證自己的假設(shè)。這是一個(gè)反復(fù)的過程，學(xué)生可以根據(jù)得到的數(shù)據(jù)修正自己 的實(shí)驗(yàn)過程重新設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，這一階段完成后可以和同伴交流，并且形成最 終的匯報(bào)，將最終的結(jié)果反饋給教師，作為教師評(píng)定探究過程的一項(xiàng)依據(jù)。

反思與評(píng)價(jià)：整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程結(jié)束，學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)過程反思，總結(jié)自己在探究過 程中的得失同時(shí)進(jìn)行自身評(píng)價(jià)、小組間的評(píng)價(jià)和教師的總結(jié)性評(píng)價(jià)。

表達(dá)與交流；這一環(huán)節(jié)是總結(jié)與提高的過程，同學(xué)間通過不同的假設(shè)與步驟，通過 不同的途徑，探究完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。通過表達(dá)與交流可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，為以后的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究奠定良好的基礎(chǔ)。

形成性評(píng)價(jià)：這一過程由教師完成，教師在觀察分析整個(gè)實(shí)驗(yàn)組的探究過程后，對(duì) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相對(duì)性評(píng)價(jià)，總結(jié)學(xué)生探究過程的不足。將學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)即時(shí)的反饋 給學(xué)生，供學(xué)生修證自己的探究模式。

在實(shí)際的探究學(xué)習(xí)過程中，并不是所有的探究虛席活動(dòng)都完全遵照以上探究過程，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的目的主要是使學(xué)生模仿科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)探究過程中的過程，完成教學(xué) 目標(biāo)，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的各種技能，提高學(xué)生的科學(xué)探索素養(yǎng)。在整個(gè)探究過程中，學(xué)生 的探究活動(dòng)表現(xiàn)為：學(xué)生是整個(gè)探究活動(dòng)的主體；利用虛擬環(huán)境為學(xué)生提供盡可能多的 探究條件和實(shí)踐探究思想的機(jī)會(huì)；充分發(fā)揮學(xué)生探究活動(dòng)的主觀能動(dòng)性。