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虚拟实验在课堂教学中的应用探讨
作者：李万春 李娜
来源：《科教导刊》2013年第12期
摘 要 虚拟实验一般是指使用某种技术手段来模拟的某种虚拟的实验场景，来克服教育教学中资源、时间、人力等自然条件方面的局限，通过模拟的虚拟实验可以解决一些教育中的难点，将真实世界中发生的实验经验与教育相结合，从而丰富学习者的认知经验，提高学习者对知识的认知水平，促进教学效果的进一步提高。 关键词 虚拟实验 模拟 场景 教育
根据认知学习理论，实验心理学家赤瑞拉做过一个关于人类获取信息来源的著名心理实验，他通过大量实验证实，人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉。也就是说，如果既能看得见，又能够听得见，还能够用手操作，通过多重感官刺激获取的信息量，比单一听老师讲要强得多。而且通过虚拟实验能够给传统的课堂带来活力，注入生命，可以改变传统的课堂教学，发展学生的互动，合作，探究学习，启发学生的思维，以及动手的能力，让做中学真正融入到学生的学习思维中。 1 虚拟实验与真实世界的关系
虚拟实验是对真实世界的一种模拟，“逼真性”是虚拟实验首要的问题，但在虚拟世界与真实世界中毕竟存在一些差别，因此将虚拟实验与真实现实世界结合起来，才能更好地迁移知识与技能。但同时虚拟实验又是对现实世界的一个相互补充，人们不能没有对自然界的深刻体验，但又离不开对生活空间的想象。如地震，台风，大风环流等，在现实条件下人们是无法加以控制的，借助虚拟实验，这些实验就进入了实验的范围，还有些现象本来可以通过真实实验认识的，但由于主观方面的原因如对人体生命有威胁的，而不能进行真实的实验，必须求助于虚拟实验。虚拟实验可以彻底打破空间的限制，缩短实验周期，更有利于科学研究的进行。 2 虚拟实验在课堂教学中的应用
虚拟实验能很方便地提供各种难以实现的实验，通过模拟与真实世界相似的情景，带学生进入一个虚拟的真实环境中。在课堂上我们还可以利用虚拟实验来为学生创设一种情景，同时利用虚拟实验的很强的交互性，很快地实现人机交互，加深学生对知识的识记，理解，及学习的兴趣。虚拟实验各个科目中可以应用到，特别是物理，化学等实验性要求比较强的科目，如在化学中有的时候需要特别给学生说明的，而且容易引起爆炸性的，我们可以利用虚拟实验来向学生展示，或有的如计算机内部的工作原理，比如路由器的工作原理，路由器内部的工作过程是我们无法看到的，而仅通过语言表述又显得太单调，此时可以通过虚拟实验来模拟出它内部的结构，及工作原理过程，这样的方式很直观，明了，学生很容易接受。虚拟实验的应用在国外很多的网站上都能找到类似的实验，无论在小学，高中，大学的资源都有。而又因为虚拟
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实验的开发过程，以及对技术的要求比较高，他需要用JAVA APPLET，VR，AS等语言进行编译，对于一般的教师来说，这是有相当的难度的。这就需要资源建设者，开发者来建好这些资源，并很好地整合到课堂教学中。同时还需要企业与学校进行联合创建，把资源建好。 3 虚拟实验在远程教学中的应用
随着计算机，网络通讯技术的发展，人们对知识的需求也日益增加，一种基于网络的远程学习出现了。远程学习主要是靠学习者自主学习，而目前网络上有86%的网络课程都是通过一些文本，图片或者视频的方式来提供，内容单一，枯燥，不利于学习者的学习效率的提高。而虚拟实验正是认知心理学家基于探究性知识的研究上开发的，同时也有利于提高合作学习，为学习者提供一个互助互学的平台。在远程教育中，虚拟实验的引入改变了传统单一的学习资源，让资源变得生动，活泼，同时有很强的交互性，为学习者创造了一个很大的自由探究的空间，也对于学习者兴趣的保持开辟了新的途径。从众多的网站中不难发现，基于网络的实验，特别是传统的物理、化学、生物等实验寥若晨星。
如在加速度中，通过设置不同的参数值来改变变量的值，来探究加速度与距离，速度之间的关系。
4 虚拟实验与新的教学方式相结合
虚拟实验体现的主要思想就是真实的体验与经验，并要求学习者进行探究和合作学习。这就要求教师要从先前的传统教学观念中转变过来，从教师灌输式，填鸭式的教学转变为学习者的合作者，引导者，指导者，而要求学生也要从被动接受，到主动获取，探究，建构自己的知识体系。让教师为主导，学生为主体的学习方式成为新的课堂教学的方式。在虚拟实验中，要求学生有绝对的自主性，独立性，同时可以培养学生独立解决问题的能力。当然由于经历了几千年的传统教学，要想让教师学生都转变教学观念，教学方式，方法，是需要一定的时间及一定的努力来实现的。通过虚拟实验引入到课堂中，教师要怎样用这个虚拟实验，而学生怎么样利用虚拟实验来进行探究，是教师们值得思考的，虚拟实验使教师成为课堂的指导者，成为学生的合作者，这种亲近学生，亲近课堂的方式会逐步改变传统的课堂，让教师和学生变得亲切，让课堂变得活跃。
虚拟实验对技术的要求比较高，因此开发虚拟实验方面是一个问题，而开发出来的虚拟实验怎样能有效应用到教学，远程教育中，怎样整合到课程教学中，怎样发挥其作用，这些都是值得我们研究的问题。虚拟实验在国外应用得比较多，我们应该在学习别人的经验的同时，结合本身的实际情况来对我国虚拟实验系统在教育中的发展提出一个新的结合点。 参考文献
[1] 汪诗林，吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用.计算机工程与科学，12000.21：33. [2] http：//www.cpsc.ucalgary.ca/projects/bmv/viab/
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[3] http：//web.mit.edu/newsoffice/rd/2001/apr.html
[4] 马立华，席惠.MATLAB在电力电子实验室研究与探索.2005.24（2）：33-36. [5] 朱雪彤，朱志锴.MATLAB6软件在电子线路课教学中的应用[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2003.21（3）：340-342.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/07d19b0c5122aaea998fcc22bcd126fff6055d63.html
2023-03-11
