虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論基礎(chǔ)初探

曾峻

[摘 要] 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是一種基于直觀性教學(xué)原則、建構(gòu)主義教學(xué)理論、情境認(rèn)知理論等教學(xué)理論的新型教學(xué)手段和方法。深入研究其背后的教學(xué)理論基礎(chǔ)，有助于我們進(jìn)一步理解和應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)其課程內(nèi)容，提升其教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 虛擬仿真實(shí)驗(yàn);直觀性教學(xué)原則;構(gòu)建主義;情境認(rèn)知理論

[作者簡(jiǎn)介] 曾 峻（1975—），男，湖南邵陽(yáng)人，博士，湖南財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院講師，主要從事財(cái)務(wù)理論與實(shí)務(wù)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）29-0391-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，是指借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，在實(shí)驗(yàn)室模擬仿真出現(xiàn)實(shí)情境，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的的一種新型教學(xué)方法。近年來(lái)，在教育部的大力推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)的許多高校都根據(jù)自身科研、教學(xué)的需求建立了許多虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。這種新的教學(xué)模式具有較好的人機(jī)交互性、節(jié)約實(shí)驗(yàn)費(fèi)用、提高實(shí)驗(yàn)效率等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而受到廣大師生的歡迎。但是，作為一種新的教學(xué)方法和手段，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還有許多需要研究和總結(jié)的地方。本文對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)背后的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了梳理和總結(jié)，以期有助于從事相關(guān)教學(xué)工作的老師更好地理解虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，提升教學(xué)質(zhì)量，也有助于認(rèn)識(shí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在整個(gè)教學(xué)結(jié)構(gòu)中的作用和地位，為進(jìn)一步推廣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用提供理論支持。

一、直觀性教學(xué)原則

直觀性是最重要的教學(xué)原則之一，它是指在學(xué)習(xí)中應(yīng)充分利用多種感官去感知對(duì)象，以獲取一定的直接經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)，幫助理解內(nèi)容，形成概念。雖然很多古代教育學(xué)家有過(guò)類(lèi)似的提法或觀點(diǎn)，但直觀性教學(xué)最早是由西方近代教育理論的奠基人簡(jiǎn)·阿莫斯·夸美紐斯（Jan Amos Komensky）系統(tǒng)的提出?？涿兰~斯認(rèn)為先有事物的存在才有對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)是存在的反映，因此他提出教學(xué)應(yīng)該從觀察事物本身開(kāi)始，而不是從研究書(shū)本中的文字知識(shí)開(kāi)始，“應(yīng)該盡可能地把事物本身或代替它的圖像放在面前，讓學(xué)生去看、去摸、去聽(tīng)、去聞，等等?！边@一教學(xué)原則反映了人類(lèi)的基本認(rèn)知規(guī)律，即人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)是從感覺(jué)和知覺(jué)開(kāi)始的，如果學(xué)生能從生動(dòng)鮮明的直觀感覺(jué)中開(kāi)始學(xué)習(xí)，其對(duì)知識(shí)的掌握就會(huì)比較具體化和形象化，理解深刻并且不易遺忘。

大量的教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證了直觀性教學(xué)的有效性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中主要是指采用計(jì)算機(jī)或其他多媒體技術(shù)，模擬出現(xiàn)實(shí)情境，讓學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景或操作情況有直觀的了解和認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到掌握基本原理或鍛煉實(shí)際操作能力的教學(xué)目的。直觀性教學(xué)原則即是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，也為它提出了基本要求，就是要盡可能地模擬出專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景或操作情況，借助現(xiàn)代的信息技術(shù)，我們可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

二、建構(gòu)主義教學(xué)理論

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生自己建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程，學(xué)生不是簡(jiǎn)單被動(dòng)地接受知識(shí)，而是積極主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)。學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)背景，對(duì)外部信息進(jìn)行主動(dòng)地選擇、加工和處理，對(duì)所接收的信息進(jìn)行解釋?zhuān)纬蓚€(gè)人的意義或自己的理解。正因?yàn)槿绱?，教學(xué)不是簡(jiǎn)單地對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識(shí)灌輸，而是應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中，生長(zhǎng)新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)的根本任務(wù)是幫助學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)，而創(chuàng)建有利于意義建構(gòu)的理想學(xué)習(xí)環(huán)境是教學(xué)活動(dòng)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。建構(gòu)主義認(rèn)為，理想的學(xué)習(xí)環(huán)境包括“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”四大要素。

而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)本質(zhì)就是為學(xué)生創(chuàng)建理想的學(xué)習(xí)環(huán)境。第一，情境的設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程中的重要內(nèi)容，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是借助不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬出專(zhuān)業(yè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的場(chǎng)面，也就是在創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生意義建構(gòu)的情境。第二，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，我們往往要求學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在相互協(xié)作過(guò)程中共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。協(xié)作是完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。第三，會(huì)話是協(xié)作過(guò)程中的不可缺少環(huán)節(jié)，組內(nèi)成員之間必須通過(guò)會(huì)話討論如何完成實(shí)驗(yàn)，這個(gè)過(guò)程也就是相互學(xué)習(xí)的過(guò)程，每位成員的思維成果為整個(gè)小組所共享，因此會(huì)話是達(dá)到意義建構(gòu)的重要手段之一。第四，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)事物的本質(zhì)規(guī)律有了深刻的認(rèn)識(shí)與理解，這種理解以“圖形”的形式在大腦中的長(zhǎng)期存儲(chǔ)，而不是背誦記憶教師講授內(nèi)容，也就幫助學(xué)生完成了意義建構(gòu)。

三、情境認(rèn)知理論

情境認(rèn)知理論（Situated Cognition）認(rèn)為，人類(lèi)的認(rèn)知活動(dòng)有賴(lài)于情境，也就是說(shuō)，人類(lèi)的認(rèn)知活動(dòng)包括兩部分內(nèi)容，一是環(huán)境刺激的適應(yīng)過(guò)程，二是人自身的解釋和構(gòu)造過(guò)程。我們所有的認(rèn)知都不可能獨(dú)立于特定的情境而進(jìn)行解釋和適應(yīng)，這兩個(gè)過(guò)程相互作用，辯證統(tǒng)一。將情境認(rèn)知理論應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，產(chǎn)生了許多新的教學(xué)理念：情境教學(xué)主要關(guān)注學(xué)生認(rèn)知方面的成長(zhǎng)，通過(guò)提供復(fù)雜的任務(wù)，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中意識(shí)到需要學(xué)習(xí)哪些知識(shí)，鍛煉哪些能力。因此學(xué)習(xí)的內(nèi)容與活動(dòng)的安排要與人類(lèi)社會(huì)的具體實(shí)踐相聯(lián)通，通過(guò)類(lèi)似人類(lèi)真實(shí)實(shí)踐的方式來(lái)組織教學(xué)，同時(shí)把知識(shí)和獲得與學(xué)習(xí)者的發(fā)展、身份建構(gòu)等統(tǒng)合在一起。在情境教學(xué)中教師從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生理解的引導(dǎo)者和促進(jìn)者，在復(fù)雜的情境中調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生自己解決問(wèn)題?？傊榫痴J(rèn)知理論的觀點(diǎn)影響著教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)環(huán)境開(kāi)發(fā)等多方面的教學(xué)理念，為信息技術(shù)與課程整合、計(jì)算機(jī)支持協(xié)作學(xué)習(xí)和虛擬學(xué)習(xí)共同體的建設(shè)等教育技術(shù)的新領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。

通過(guò)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論基礎(chǔ)的梳理和研究，我們更加深入地認(rèn)識(shí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，有助于我們理解它在教學(xué)過(guò)程中的作用。例如，案例教學(xué)也是一種重視實(shí)際情況、還原案例發(fā)生條件的教學(xué)模式，與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有相似之處，但它們之間指導(dǎo)教學(xué)的思想基礎(chǔ)卻有天壤之別。案例教學(xué)重在客觀分析，讓學(xué)生站在客觀的立場(chǎng)上分析案例發(fā)生的原因、形成的過(guò)程和產(chǎn)生的效果;而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生參與到實(shí)踐中去，我們可以根據(jù)某一案例來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生扮演案例中的角色，演示案例內(nèi)容。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注重其不同于其他教學(xué)模式的特征，即最大限度地模擬真實(shí)情境。只有抓住這一關(guān)鍵點(diǎn)，我們才能充分發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的作用，提高虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，打造更多的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)“金課”。

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