本文從構(gòu)建虛擬情境下的探究式學(xué)習(xí)平臺(tái)入手，分別闡述了行為目標(biāo)預(yù)置式、活動(dòng)目標(biāo)隨機(jī)式和行動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)向式三種探究式學(xué)習(xí)方式的虛擬情景構(gòu)建。通過對(duì)探究式學(xué)習(xí)的特性分析，分別設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于探究行動(dòng)結(jié)果、探究行動(dòng)過程和探究行動(dòng)思想的三種學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方法。
　　
　　一、虛擬情境下的探究式學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)平臺(tái)介紹
　　
　　虛擬情境學(xué)習(xí)平臺(tái)是一種特殊的解決問題和學(xué)習(xí)知識(shí)的環(huán)境，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過友好的人機(jī)交互界面進(jìn)行虛擬化的操作，能夠獲得與真實(shí)世界中相同的體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)解決了現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中場(chǎng)地和時(shí)間的限制，并為探究學(xué)習(xí)、教師指導(dǎo)、學(xué)生交流、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、過程記錄等活動(dòng)提供技術(shù)支撐。
　　基于虛擬情境的探究式學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)平臺(tái)提供的學(xué)習(xí)過程如下：學(xué)習(xí)者首先設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和基本學(xué)習(xí)思路，再通過探究式的操作，逐步學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)，形成自己的見解并構(gòu)建完整的作品，提交到虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理模塊。由教師和學(xué)生組成的評(píng)價(jià)小組調(diào)用并重現(xiàn)學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)過程，并對(duì)學(xué)生的結(jié)論和作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出疑問或建議，研究者再根據(jù)這些意見進(jìn)一步改進(jìn)其研究成果，最終形成完善的科學(xué)見解或作品。
　　
　　二、虛擬環(huán)境下探究式學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)
　　
　　探究式虛擬情境學(xué)習(xí)平臺(tái)的基本功能是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)開放式虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)，支持學(xué)生進(jìn)行自主探索學(xué)習(xí)。評(píng)價(jià)者以系統(tǒng)自動(dòng)記錄的學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和過程作為進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的依據(jù)如圖1。
　　
　　從數(shù)據(jù)流的角度看，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從上到下可分為三層：（1）由人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層，主要實(shí)現(xiàn)操作指令、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、可視化實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的轉(zhuǎn)化；（2）由仿真運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)過程重現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)過程分析三大模塊組成的數(shù)據(jù)處理層。實(shí)驗(yàn)過程重現(xiàn)模塊主要是調(diào)用過程數(shù)據(jù)并傳達(dá)給仿真運(yùn)算；（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊及各底層數(shù)據(jù)庫組成的數(shù)據(jù)管理層。實(shí)驗(yàn)過程重現(xiàn)模塊根據(jù)評(píng)價(jià)者的指令，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊把相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)讀取出來，重新提交給仿真運(yùn)算模塊，從而重現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)過程分析模塊負(fù)責(zé)分析學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為，得出一些可輔助評(píng)價(jià)的信息。評(píng)價(jià)信息也一并保存到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊中，這樣，學(xué)生便可以根據(jù)評(píng)價(jià)者的意見及反饋信息來完善原來的學(xué)習(xí)，然后再次提交評(píng)價(jià)，一直到滿意為止。
　　在做虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，人機(jī)交互界面一方面把實(shí)驗(yàn)者的操作行為轉(zhuǎn)化成內(nèi)部指令及數(shù)據(jù)傳遞給仿真運(yùn)算模塊，另一方面則將仿真運(yùn)算后的結(jié)果數(shù)據(jù)（即實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果）以可視化的形式直觀地傳達(dá)給實(shí)驗(yàn)者，實(shí)現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的即時(shí)反饋。在做實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí)，人機(jī)交互界面則負(fù)責(zé)調(diào)用數(shù)據(jù)處理層的各個(gè)模塊，為評(píng)價(jià)者重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程做出初步分析，輔助評(píng)價(jià)者完成評(píng)價(jià)活動(dòng)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)與評(píng)價(jià)活動(dòng)中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)都由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括學(xué)生初始的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和思路、實(shí)驗(yàn)操作過程和結(jié)果，以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)信息。
　　需要強(qiáng)調(diào)的是，該系統(tǒng)中所標(biāo)注的評(píng)價(jià)者既可以是教師，也可以是學(xué)生。大量的研究表明，交流是獲取知識(shí)的主要途徑之一。因此，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生參與到探究式學(xué)習(xí)平臺(tái)中的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。
　　
　　三、探究式學(xué)習(xí)方式的虛擬設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　
　　按照學(xué)習(xí)方式的不同，探究式學(xué)習(xí)可以劃分為三類，即行為目標(biāo)預(yù)置式、活動(dòng)目標(biāo)隨機(jī)式和行動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)向式。行為目標(biāo)預(yù)置式和行動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)向式的探究學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，操作進(jìn)程和學(xué)習(xí)時(shí)間易于控制，因而使用較多；活動(dòng)目標(biāo)隨機(jī)式雖然符合個(gè)性化學(xué)習(xí)與發(fā)展，但由于其發(fā)散性、時(shí)間難以控制等原因而不利于階段性的達(dá)標(biāo)式學(xué)習(xí)，更多地用于課外輔助學(xué)習(xí)。
　　1．行為目標(biāo)預(yù)置式
　　教師預(yù)先把探究學(xué)習(xí)的路徑（進(jìn)程）、目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)答案設(shè)置好，學(xué)生在虛擬情境下，通過探究式的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)，獲得探究結(jié)果，將其與標(biāo)準(zhǔn)答案對(duì)照，檢查學(xué)習(xí)結(jié)果的正誤。例如，在圖2所示的《影視制作》課件中，設(shè)計(jì)了“越軸”虛擬環(huán)境探究練習(xí)，學(xué)習(xí)者在探究軸線規(guī)律的過程中，每用鼠標(biāo)拖動(dòng)一次機(jī)位2，課件就會(huì)根據(jù)機(jī)位是否越軸反饋提示信息。
　　
　　2．活動(dòng)目標(biāo)隨機(jī)式
　　教師給出一個(gè)學(xué)習(xí)或設(shè)計(jì)任務(wù)，沒有既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生可以按照自己的思路設(shè)計(jì)探究計(jì)劃、實(shí)施學(xué)習(xí)進(jìn)程、完成學(xué)習(xí)或設(shè)計(jì)任務(wù)，并在學(xué)習(xí)過程中發(fā)散性地吸取各類知識(shí)。例如，在圖3所示的《影視照明》課件中，設(shè)計(jì)了“舞臺(tái)布光”虛擬情境探究練習(xí)，學(xué)生可以發(fā)揮想象力，自由擺放舞臺(tái)上燈具的位置，調(diào)節(jié)燈具光線的明暗，達(dá)到特定的布光效果。
　　3．行動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)向式
　　教師給出探究學(xué)習(xí)的目標(biāo)，開展案例教學(xué)，并根據(jù)案例設(shè)計(jì)探究任務(wù)，雖然沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，但有目標(biāo)或探究過程的針對(duì)性和傾向性。學(xué)生自主開展個(gè)性化探究過程設(shè)計(jì)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。例如，在圖4所示的《會(huì)展工程》課件中，設(shè)計(jì)了“施工過程”虛擬情景探究練習(xí)，學(xué)習(xí)者通過選擇不同展臺(tái)，了解這些展臺(tái)的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)施工材料和工具，觀察不同展臺(tái)的施工方法和施工步驟，達(dá)到學(xué)習(xí)制作各類展臺(tái)的目的。
　　
　　四、探究式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　
　　現(xiàn)代教育評(píng)價(jià)已經(jīng)從單一的結(jié)果評(píng)價(jià)逐步走向結(jié)果、過程、思想和情感等多元化評(píng)價(jià)。
　　1．基于探究行動(dòng)結(jié)果的評(píng)價(jià)
　　基于結(jié)果的評(píng)價(jià)就是將學(xué)生探究學(xué)習(xí)獲得的最終結(jié)果與教師預(yù)設(shè)的結(jié)果進(jìn)行比較、評(píng)判和打分。得分越高，說明探究者的學(xué)習(xí)越成功。最終的正誤比對(duì)可以是探究操作結(jié)果，也可以是探究學(xué)習(xí)后對(duì)考核問題的回答結(jié)果。
　　2．基于探究行動(dòng)過程的評(píng)價(jià)
　?。?）探究過程拷貝：將探究者的操作過程全屏拷貝到計(jì)算機(jī)內(nèi)。雖然這是最為簡單的一種過程記錄方式，但是由于其占用存儲(chǔ)空間太大而很少使用。
　?。?）探究過程記憶：在虛擬情境下，探究者的每一步學(xué)習(xí)進(jìn)程都是通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)完成的。通過記錄鼠標(biāo)的操作步驟、時(shí)間，再加以處理，就可以回放探究者的操作過程。
　　3．基于探究行動(dòng)思想方法的評(píng)價(jià)
　　學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)該反映學(xué)生的探究思路和思維方式，這才符合現(xiàn)代教育理念。雖然畫面、文字和語言都能夠表現(xiàn)學(xué)生在虛擬情境下的探究思想和思路，但是，在具體的探究過程中，能夠深入和同步表現(xiàn)出學(xué)生操作思想的只有語言最為快捷、準(zhǔn)確和全面。因此，基于探究行動(dòng)思想方法的評(píng)價(jià)對(duì)象可以由三個(gè)部分組成，一是學(xué)生探究學(xué)習(xí)過程中的具體操作過程記錄，二是學(xué)生在操作過程中同步的語言描述，三是探究結(jié)束后學(xué)生的文字總結(jié)描述。
　　就技術(shù)角度而言，學(xué)生的總結(jié)文檔可以非常方便地被調(diào)用，學(xué)生的語音也可以通過麥克風(fēng)錄入到計(jì)算機(jī)中，并為評(píng)價(jià)者所調(diào)用。難點(diǎn)是如何保證學(xué)生操作過程中的講解與其操作進(jìn)程畫面的同步，以便評(píng)價(jià)者正確了解學(xué)習(xí)者的即時(shí)思想。我們通過用語音解說時(shí)間控制操作畫面的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)兩者的同步。
　　探究式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是探究性學(xué)習(xí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效結(jié)合。在系統(tǒng)架構(gòu)方面，我們采用三層的松耦合結(jié)構(gòu)，有利于分布式計(jì)算。每一個(gè)模塊都可以在獨(dú)立的服務(wù)器上運(yùn)行，并且可用多臺(tái)服務(wù)器來共同承擔(dān)某一模塊的功能。這樣的設(shè)計(jì)有利于構(gòu)建大型的探索性虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)。在學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方面，我們強(qiáng)調(diào)了對(duì)過程的記錄和分析。在過濾無效信息、提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、學(xué)習(xí)過程重現(xiàn)等方面，我們做了很大努力，為學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提供了有力的輔助信息。多維度的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是平臺(tái)開發(fā)中最大的技術(shù)難點(diǎn)，還可通過建立知識(shí)庫更好地協(xié)助評(píng)價(jià)活動(dòng)。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]Walter D