虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

李濤

摘 要：隨著社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的全面革新，伴隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、虛擬仿真技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，虛擬仿真教學(xué)以其獨(dú)特的技術(shù)視角，正在催生教學(xué)技術(shù)的革新和變化，帶來教學(xué)內(nèi)容的深刻呈現(xiàn)和表達(dá)。作為一種新的教學(xué)形式，在人才培養(yǎng)、資源開發(fā)和教學(xué)模式的構(gòu)建上，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和興趣，契合的情景、沉浸的體驗(yàn)、心靈的對話實(shí)現(xiàn)了思維張力不斷擴(kuò)展和思想智慧的生成。為進(jìn)一步推進(jìn)虛擬仿真技術(shù)與教學(xué)的深度融合，需要教學(xué)主體理念和能力的提升，教學(xué)對象內(nèi)生動力的生成，教學(xué)資源的開發(fā)和挖掘，教學(xué)機(jī)制和評價體系的重塑和構(gòu)建。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù) 教學(xué) 資源

何謂虛擬仿真（Virtual Reality）？就是用一個系統(tǒng)模仿另一個真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。虛擬仿真實(shí)際上是一種可創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界（Virtual World）的計算機(jī)系統(tǒng)。虛擬仿真是借助計算機(jī)生成的虛擬世界，也可以是現(xiàn)實(shí)世界的再現(xiàn)，亦可以是構(gòu)想中的世界。通過這種虛擬與現(xiàn)實(shí)的構(gòu)建人們可借助視覺、聽覺及觸覺等多種感覺器官實(shí)現(xiàn)與虛擬世界進(jìn)行交互體驗(yàn)。

近年來，隨著科技的發(fā)展和虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)越來越多的出現(xiàn)在課堂中。盡管虛擬仿真技術(shù)作為一種新技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用時間較短，但是，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中一經(jīng)應(yīng)用就體現(xiàn)出特有的價值。通過研究虛擬仿真技術(shù)，不斷深化教學(xué)理念的更新和教學(xué)內(nèi)容豐富，實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體、教學(xué)客體和教學(xué)手段的統(tǒng)一。

1 虛擬仿真技術(shù)教學(xué)的優(yōu)勢及意義

1.1 虛擬仿真具有技術(shù)優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)作為新興的教學(xué)手段的重要載體，它主要是利用現(xiàn)代科技，用科技融入教學(xué)，介入教學(xué)過程，可以圍繞某個教學(xué)知識點(diǎn)、概念或教學(xué)環(huán)節(jié)而進(jìn)行的相對簡短而完整的教學(xué)呈現(xiàn)，也可以構(gòu)建起虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室通過體驗(yàn)式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)目標(biāo)。依托現(xiàn)代科技技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)過程的統(tǒng)一。

1.2 虛擬仿真教學(xué)理念優(yōu)勢

傳統(tǒng)的教學(xué)模式具有知識傳授的巨大優(yōu)勢，這種優(yōu)勢在講授知識內(nèi)容、促進(jìn)教育客體掌握知識體系和領(lǐng)會知識脈絡(luò)方面特色突出。但作為教育主體在對教育客體教育過程中，不僅僅以教學(xué)內(nèi)容的直接傳授為目的，激發(fā)對象個體興趣，喚醒他們的求知欲和探索欲才是現(xiàn)代教育者應(yīng)有的教育理念。虛擬仿真在教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)上，結(jié)合人才培養(yǎng)、資源開發(fā)和教學(xué)模式的構(gòu)建，激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和興趣。在虛擬與現(xiàn)實(shí)之間給學(xué)生不一樣的切身體驗(yàn)，這種體驗(yàn)是構(gòu)筑在多維的視角下，按照契合的情景、沉浸的體驗(yàn)、心靈的對話實(shí)現(xiàn)了思維張力不斷擴(kuò)展和思想智慧的生成。

1.3 虛擬仿真具有實(shí)踐優(yōu)勢

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)踐的觀點(diǎn)是馬克思主義首要的基本的觀點(diǎn)，虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用中，普遍增強(qiáng)了教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，尤其在學(xué)生的體驗(yàn)式教學(xué)中，學(xué)生得到了自由發(fā)散思維的釋放。借助這一技術(shù)平臺，學(xué)生的求知欲、洞察力不斷提升，尤其對一些歷史題材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，更能身臨其境，能從歷史的思維把握歷史，看待當(dāng)下，促進(jìn)了思想的成熟。

虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以是前置、可以是課中、也可以是課后，根據(jù)教師所選取的與教學(xué)相關(guān)的內(nèi)容有針對性地對某個講授知識點(diǎn)、疑難問題、實(shí)驗(yàn)操作、動作講解，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律而設(shè)計的教學(xué)過程。虛擬仿真技術(shù)作為一種技術(shù)最終是實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)和教育對象感悟提升，這種教學(xué)模式能夠刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這種伴隨體驗(yàn)式、沉浸式的教學(xué)，能喚醒學(xué)生對知識的理解，對人生的思考，對智慧的追求。同時有助于集中課堂教學(xué)主題，使課堂結(jié)構(gòu)、思維更加合理，體現(xiàn)教學(xué)的“教”與“學(xué)”的雙向反饋和師生關(guān)系的靈活互動，便于教師在總結(jié)反思的過程自覺調(diào)整教學(xué)策略方法，提高課堂教學(xué)整體效果。

2 虛擬仿真技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的類型及現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)在當(dāng)前學(xué)校的應(yīng)用總體較少，主要原因歸于設(shè)備需要專業(yè)場館，此外設(shè)備安裝費(fèi)用較高，除此之外各校未能實(shí)現(xiàn)資源共享，構(gòu)建起來加大了成本，專業(yè)隊(duì)伍不足等導(dǎo)致各校投入應(yīng)用的積極性不高。但作為一項(xiàng)新興的教學(xué)技術(shù)手段，教育實(shí)效是衡量的標(biāo)準(zhǔn)，虛擬仿真由于其特有的技術(shù)優(yōu)勢和一些學(xué)校的成功應(yīng)用，以致這種技術(shù)手段將會有龐大的市場。

具體到應(yīng)用的類型上主要呈現(xiàn)兩大類，一類是課堂日常教學(xué)的，借用3D鏡頭等實(shí)現(xiàn)空間教學(xué)感受;另一類是建造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室借用VR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨越時空的歷史和現(xiàn)實(shí)場景的再現(xiàn)。對于第二類型，主要包括歷史場景、戰(zhàn)爭場景、人物場景和文化場景等，既有觀看觀賞型也有感受感觸等方面。不論哪一種類型在教學(xué)中的應(yīng)用，主要目的還是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，完成教學(xué)任務(wù)。

2.1 聚焦預(yù)學(xué)習(xí)，明確教材內(nèi)容

課程的預(yù)學(xué)習(xí)能有效地吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，并由此引領(lǐng)學(xué)生積極地參與課堂教學(xué)互動活動，形成良好的課堂教學(xué)氛圍，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的良性循環(huán)。虛擬仿真技術(shù)作為一種全新的、活潑的課程預(yù)學(xué)習(xí)方法，不失為一種生動活潑的新形式和新方法。在進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)前，教師可以利用一些虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生對學(xué)習(xí)的主題有所了解，為課堂的學(xué)習(xí)做好良好的鋪墊，同時可以通過其激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。比如對實(shí)物的認(rèn)知，歷史畫面的呈現(xiàn)，靠講不能讓學(xué)生有好的視覺感，虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一難題。教師可以通過虛擬仿真技術(shù)展現(xiàn)事物的聲情并茂。學(xué)生通過虛擬仿真技術(shù)的同時聆聽講解詞，并欣賞圖片，猶如身臨其境，為學(xué)習(xí)做好良好的鋪墊。此外，課前，教師還可以根據(jù)相關(guān)知識點(diǎn)結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律制作教學(xué)自主學(xué)習(xí)單，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行單一知識點(diǎn)較低層次的練習(xí)后，進(jìn)行即時檢測，幫助學(xué)生搭建學(xué)習(xí)框架，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行課前初步思考。通過基礎(chǔ)知識點(diǎn)課前預(yù)學(xué)習(xí)，可以為課堂內(nèi)的自主探究和小組討論節(jié)約一定的時間，師生之間、生生之間可以充分地交流討論，拓展性探究也得以順利進(jìn)行，這既有利于知識技能的掌握，同時也促進(jìn)了師生關(guān)系的靈活互動。96192E02-3ABC-457C-8FCF-3F9E9EB9F85D

2.2 利用虛擬仿真技術(shù)，突破疑難點(diǎn)

課堂教學(xué)中常見的、有代表性、典型性的問題或內(nèi)容可以充分利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，它具有一定的獨(dú)立性、完整性、示范性、代表性，能夠有效解決教與學(xué)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。通過虛擬仿真技術(shù)，相對更容易被學(xué)生理解掌握，從而也能夠讓學(xué)生建立學(xué)習(xí)進(jìn)步的成就感，增加學(xué)習(xí)的信心，擺脫消極的學(xué)習(xí)心理因素。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)對于一些復(fù)雜知識點(diǎn)和疑點(diǎn)難點(diǎn)理解不到位的情況，導(dǎo)致對某些知識點(diǎn)反復(fù)出錯，這不但嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心，同時也會削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)效能。教師可以對學(xué)生的易錯點(diǎn)進(jìn)行梳理總結(jié)，借助虛擬仿真技術(shù)，配之相關(guān)的檢測性練習(xí)題和數(shù)據(jù)收集反饋系統(tǒng)。學(xué)生遇到學(xué)習(xí)困難時，可以隨時根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求自由學(xué)習(xí)，同時進(jìn)行在線檢測，以鞏固學(xué)習(xí)成效，這不但能夠幫助學(xué)生隨時解決學(xué)習(xí)中遇到的困難，滿足學(xué)生“教師時刻在身邊”的學(xué)習(xí)需求，而且有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效能。例如，涉及一些空間思維訓(xùn)練，構(gòu)圖等，虛擬仿真技術(shù)的多維視角就給人以深刻的內(nèi)涵揭示。對于一些內(nèi)容比較難理解，教師可以在學(xué)習(xí)的過程中借用虛擬仿真技術(shù)，穿插訓(xùn)練，及時解決疑惑，使學(xué)生化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而提升學(xué)習(xí)的興趣;與此同時，在潛移默化中突破了教材的重難點(diǎn)。總之，虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)揮“指點(diǎn)迷津、點(diǎn)石成金、豁然開朗、精益求精”的作用。

2.3 利用虛擬仿真技術(shù)，提升學(xué)生應(yīng)用能力

學(xué)以致用，不論哪一門學(xué)科，其對知識的學(xué)習(xí)最終是為了應(yīng)用知識。在掌握知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法方面，教師要充分利用虛擬仿真技術(shù)調(diào)動學(xué)生的積極性創(chuàng)造性，讓學(xué)生參與教學(xué)中，充分發(fā)揮其主觀能動性，讓學(xué)生融入故事情節(jié)之中，歷史的畫面是歷史的再現(xiàn)，必須在歷史中去思考。比如，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，對歷史事件、歷史人物的分析，應(yīng)堅(jiān)持歷史分析的方法，不能以當(dāng)下的現(xiàn)實(shí)去對待特定歷史時期的事件和人物。也可以發(fā)揮朋輩之間對這一歷史呈現(xiàn)的討論交流，對一些細(xì)小的話題進(jìn)行同桌對話，引導(dǎo)他們從感知的體驗(yàn)中獲得相關(guān)信息，感受感知，讓他們能夠主動探索有價值信息。學(xué)會獨(dú)立思考、大膽想象，為發(fā)揮其創(chuàng)造性提供更多的空間，使他們形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

3 虛擬仿真技術(shù)與教學(xué)融合發(fā)展路徑

虛擬仿真技術(shù)與教學(xué)融合的價值最終是以教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為前提的，是為了實(shí)現(xiàn)立德樹人的目標(biāo)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體、教學(xué)客體和教學(xué)手段的統(tǒng)一。

3.1 虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)主體理念和能力的提升

一種技術(shù)的出現(xiàn)必然帶來教學(xué)理念和教學(xué)方式的變革，信息技術(shù)的深入應(yīng)用，帶來課堂教學(xué)變化，這就要求教師對虛擬仿真技術(shù)要有選擇性的加以設(shè)計利用，確保虛擬仿真技術(shù)和課程內(nèi)容相協(xié)調(diào)。虛擬仿真技術(shù)選題應(yīng)“小而精，應(yīng)用性強(qiáng)”。教師要精心選取教學(xué)環(huán)節(jié)中某一知識點(diǎn)，針對教學(xué)中常見、典型、有代表性的問題或內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計，聚焦學(xué)生的共同問題和核心知識，集中解決一個問題，有針對性地講解一個知識點(diǎn)或一種解題方法與技巧，以有效地解決教與學(xué)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。除此之外，針對課堂中不同程度的學(xué)生，教師還要選擇設(shè)計不同類型的虛擬仿真技術(shù)，以便滿足全體學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。

3.2 虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)對象內(nèi)生動力的生成

內(nèi)因是事物變化發(fā)展的根據(jù)，外因只是事物變化發(fā)展的條件，對于虛擬仿真技術(shù)來講，只是學(xué)生學(xué)習(xí)的一種外部條件，但這種條件對于學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)揮著一定的促進(jìn)作用。適應(yīng)這種變化教師要更新觀念做好角色轉(zhuǎn)換。教師的角色在虛擬仿真技術(shù)教學(xué)中要轉(zhuǎn)變成導(dǎo)師，學(xué)生要更加突出學(xué)習(xí)的主體性和必要的主動性，因?yàn)槿绻麤]有一定的主動性，高效的課堂學(xué)習(xí)無法進(jìn)行。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到課堂上是最大化利用課堂上的時間，實(shí)質(zhì)上是數(shù)字化學(xué)習(xí)和面對面學(xué)習(xí)優(yōu)勢相結(jié)合的一種混合學(xué)習(xí)。虛擬仿真技術(shù)在課堂中的使用是否有效，教師角色起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)閷W(xué)生是否能夠高效的學(xué)習(xí)取決于科學(xué)的設(shè)計，教師是組織者，控制者，參與者和評價者，也是研究者或調(diào)查者，教師的主要職責(zé)是設(shè)計引領(lǐng)課堂教學(xué)，使課堂教學(xué)活動進(jìn)行的流暢有效。喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生在課堂的學(xué)習(xí)中主動參與，認(rèn)真思考，讓學(xué)生思考的廣度深度與社會現(xiàn)實(shí)緊密結(jié)合起來。教師在學(xué)生出現(xiàn)問題時，要對他們進(jìn)行及時點(diǎn)撥，并在課堂上引導(dǎo)學(xué)生積極開展小組討論，使學(xué)生在互動的基礎(chǔ)上，不斷維持內(nèi)在的學(xué)習(xí)熱情和能力。

3.3 虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的開發(fā)和挖掘

虛擬仿真技術(shù)作為一種結(jié)合了多種技術(shù)的教學(xué)方式，促進(jìn)了高效的教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，推動了學(xué)生以自己的學(xué)習(xí)興趣為基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)的選擇與建構(gòu)。合理有效地開發(fā)課程資源，整合資源利用，打造團(tuán)隊(duì)的力量。資源不被開發(fā)就不是顯現(xiàn)的和發(fā)揮作用的物質(zhì)，虛擬仿真技術(shù)異彩紛呈的案例、場景背后是資源的開發(fā)和利用，既有世界性、全國性、也有地方性的，開發(fā)利用這些資源，用活資源，需要多方聯(lián)動，構(gòu)建團(tuán)隊(duì)，借助多種力量，才能讓虛擬教學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)的方式常用常新。

3.4 虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)機(jī)制和評價體系的重塑和構(gòu)建

一種教學(xué)方式是不是有效，必須建立起科學(xué)有效的評價機(jī)制，這種評價機(jī)制的構(gòu)建最終是以教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的。過去以考試評價為導(dǎo)向的模式，更強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生實(shí)際接受新知、發(fā)展智能的效果。但在現(xiàn)實(shí)社會中一個人的能力的大小不完全在于知識占有的多少，更多的是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在實(shí)際課堂教學(xué)中教師要將虛擬仿真技術(shù)中的教學(xué)內(nèi)容及時進(jìn)行效果的反饋，并有針對性地進(jìn)行分層次評價，以選擇制作適合學(xué)生需要的虛擬仿真技術(shù)和教學(xué)方法?？傊诮虒W(xué)中采取正確適當(dāng)?shù)姆椒ǔ浞掷冒l(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的最大效果，讓學(xué)生擁有學(xué)習(xí)和應(yīng)用的環(huán)境，在輕松有趣的課堂上獲得最大收益。

總之，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)是信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合的產(chǎn)物，是教育信息化發(fā)展的必然趨勢。在教學(xué)中，充分研發(fā)和運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，加深學(xué)生的情感體驗(yàn)教育，高效汲取教材中的養(yǎng)分，讓學(xué)生在潛移默化中愛上學(xué)習(xí)。同時虛擬仿真技術(shù)教學(xué)也是一種新型的教學(xué)資源，它能優(yōu)化課堂資源配置，使學(xué)生化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)習(xí)品質(zhì)。虛擬仿真技術(shù)使教學(xué)過程場景化、具象化，且趣味性強(qiáng)，學(xué)生在虛擬仿真技術(shù)教學(xué)中可以拓展自己的思維，并創(chuàng)造性地開展各種學(xué)習(xí)活動，對實(shí)際動手能力和邏輯思考能力的培養(yǎng)都有所助益。

基金項(xiàng)目：安徽省科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目：鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施主體問題研究（SK2020A0317）;阜陽市社科項(xiàng)目：阜陽市實(shí)施鄉(xiāng)村振興主體優(yōu)勢研究（FSK2020003）;阜陽師范大學(xué)青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目：融媒體視域下高校人才培養(yǎng)機(jī)制研究（rcxm201908）;阜陽師范大學(xué)思想政治理論課教師研究專項(xiàng)：融媒體視域下高校主流意識形態(tài)傳播理路研究（2020SZGZ02ZD）;安徽省教研一般項(xiàng)目“習(xí)近平關(guān)于立德樹人重要論述融入高校思想政治教育研究”和阜陽師范大學(xué)校級教研重點(diǎn)項(xiàng)目：“習(xí)近平關(guān)于立德樹人論述融入高校思想政治教育研究”的階段性成果。

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作者簡介：

李 濤：（1983—），男，漢族，安徽臨泉人，碩士研究生，南京師范大學(xué)在讀博士，阜陽師范大學(xué)馬克思主義學(xué)院（內(nèi)聘）副教授。主要研究方向：馬克思主義理論。96192E02-3ABC-457C-8FCF-3F9E9EB9F85D