基于內容分析法的虛擬實驗教學應用研究

劉蕓++張文輝

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.12.003

摘要 采用內容分析法對中國知網上檢索到的教育技術學專業期刊中的論文從數量、作者情況、研究內容等方面進行統計分析，考察我國虛擬實驗教學應用的研究進展情況，探討近期虛擬實驗在教學應用中的研究重點和熱點，就此提出存在的問題，并給出相關建議。

關鍵詞 虛擬實驗；仿真實驗；教育技術學；內容分析法

中圖分類號：G642.423文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X(2014)12-0003-04

Research of Virtual Experimental Teaching Application based on Content Analysis//LIU Yun, ZHANG Wenhui

Abstract In this paper, virtual experimental learning research is analyzed with the content analysis method. It investigates the research progress of virtual experimental teaching application in China, and discusses the research focus and hotspot recently. At the last, it puts forward the existing problems and the relevant suggestions.

Key words virtual experiment; simulation experiment; educational technology; content analysis method

1 引言

虛擬實驗這個詞自從出現到如今，人們早已屢見不鮮，由于是伴隨著信息技術、虛擬仿真技術、人工智能技術、數據庫技術、多媒體技術和網絡技術的發展而產生的一種新型實驗技術和實驗方法，因此，各個領域都對其進行了研究，教育領域也不例外。

鑒于虛擬實驗已經引起各個領域的研究興趣并付諸實施，那么在教育領域的目前研究現狀正呈現什么樣的圖景呢？針對這些問題，本文試圖采用內容分析法，通過對中國知網上檢索到的教育技術學專業期刊中的有關虛擬實驗教學應用的論文進行全面的統計、歸類分析，根據統計的數據及其分布來了解我國虛擬實驗在哪些方面存在不足，盡可能地提出相關建議，以求對該方面以后的研究和實踐產生借鑒意義。

2 研究方法

內容分析法是對于明顯的傳播內容做客觀而又系統的量化并加以描述的一種研究方法，它將“用語言表示而非數量表示的文獻轉換為用數量表示的資料”，并將分析結果采用統計數字描述[1]。通過對文獻內容“量”分析，找出能反應文獻內容本質且易于計數的特征，從而克服定性研究的主觀性和不確定性，達到對文獻“質”的更深刻、更精確的認識[2]。

本文選取數據的統計源是《電化教育研究》《中國電化教育》《開放教育研究》《現代教育技術》《遠程教育雜志》《中國教育信息化》《中國遠程教育》《現代遠距離教育》《中國教育技術裝備》《現代遠程教育研究》《中國現代教育裝備》這11份教育技術學專業期刊，以中國知網（www.cnki.com）為平臺進行高級檢索，從2001年開始到2013年截止，以虛擬實驗或者仿真實驗和教學或教育為搜索關鍵詞，剔除不相關文獻，最終確定242篇為本文分析的有效樣本，以所抽樣本的數量年度分析、文獻作者情況分析、研究內容分析三個方面為研究緯度。數據統計、分析和圖表生成均采用Excel2007軟件。

3 研究結果與分析

文章數量分布因為并沒有檢索到2001年以前教育技術核心期刊上的相關文章，所以文章數量統計圖表是從2001年開始進行統計。從搜索結果來看，我國對虛擬實驗在教學中應用的研究，2001—2013年在上述所列期刊中共搜到242篇，其數據顯示為圖1。從圖1中可以看出，我國整體上在虛擬實驗方面進行的研究，發展迅速，其趨勢呈現上升狀態。

作者情況對242篇文章的作者所在地區和單位進行統計，通過分析可以得出下面的結論。

1）第一作者所屬地區分布情況。根據圖2所示《第一作者所屬地區分布圖》可以看出，我國對虛擬實驗發展的研究不平衡。廣東、浙江、江蘇、北京等國內改革開放較早、經濟較發達地區研究相對比較多，而像黑龍江、山西、內蒙、貴州等經濟欠發達地區相關研究就較少。

2）第一作者所屬機構分布情況。根據圖3所示《第一作者所屬機構所占比例圖》可以看出，虛擬實驗研究人員基本上來自高等學院、大中專院校，占總數的90%，職業技術學校、中學的研究者很少。

研究內容從所搜到的文章來看，在教學中運用虛擬實驗所進行的研究，其范圍較廣，考慮到有些文章的標題并沒有完全準確地概括文章內容，或者文章的摘要沒有完全描述出所在文章所研究的內容，所以在對文章研究的關注點進行歸類的時候，先看文章標題，再看文章摘要，最后看完全文后，選取有用的文章進行分類。所選用的文章進行分類后的結果如圖4所示。表1是對所選用文章的研究內容進行細致分類后的結果。

關于虛擬實驗教學理論方面的研究文章，占總數量的28.9%，包括理論概述和方法介紹兩個方面。理論概述主要是虛擬實驗應用于教學中的特點、功能、優點，對教學的影響，創建過程、創建時所涉及的方面，與真實實驗的比較等。方法介紹主要涉及結合實例介紹虛擬現實技術在實踐教學中的使用、虛擬儀器的演示、虛擬實驗室的建設實施步驟和設計思路方法、虛擬實驗的教學環境和實驗環境的設計方案等方面。

所選取文章中占總數量33.1%的是有關于虛擬實驗的設計和開發方面的研究。在該方面，又包括了虛擬實驗的實驗室、系統、模式、界面設計、網絡課程、虛擬學習系統的設計（包括實驗平臺、學習平臺、學習環境等）、教學系統的設計（包括教學環境、教學平臺、教學管理系統等）、虛擬儀器的設計開發。可見，關于虛擬實驗的設計、開發目前是研究熱點，學科性質對虛擬實驗的研究很重要[3]。

研究內容中的應用研究指的是在教學方面，應用已經設計實現的虛擬實驗系統、虛擬儀器、虛擬組件等，對其應用的過程、結果及效果方面的研究。該方面大部分是關于如何學習使用計算機、電子電路和不同學科中重點訓練某些學習部分等內容，關于實驗用于教學的各個方面如何進行設計的相關文章很少。由此可見，在教學中還沒有大量應用已經開發出的虛擬實驗，尤其是對于應用的整個過程的分析研究更是少之又少。

關于工具介紹方面的文章，主要有Flash、Virtools、Matlab、Proteus、3D、VRML-Java、Multisim、OMNeT++、LabVIEW等，統計的文章中主要涉及每種工具的基本特點、工作原理、使用條件、使用方法。工具并沒有好與壞之分，只有合適與不合適之說，只要選合適的工具，就可以減少系統開發的時間、成本，降低難度，為使用者提供好的虛擬實驗學習環境和平臺[4]。

在整體概述和前瞻虛擬現實在教學中應用的現狀以及未來發展的狀況進行研究的文章中，有2篇分析的內容是有關于建設虛擬實驗室和虛擬實驗系統的，3篇是對虛擬實驗的實例進行驗證，分析效果及應用發展狀況的，2篇是涉及虛擬實驗平臺建設的。由此可見，目前，對虛擬實驗應用于教學中的現狀進行總結概括的較少，對其未來的發展方式和發展方向等方面進行思索與探究的研究很少。

endprint

如何利用虛擬實驗進行教學的教學模式研究的文章中，提出采用虛實整合的教學模式、探索式教學模式以及對個別學科的個別科目進行教學模式的設計。這些設計真正運用于教學中效果如何，目前并沒有任何相關文章論述。至今看來，虛擬實驗對于人們早已經不再新鮮，但經過文章的檢索與分析，虛擬實驗的各種開發與應用都是各家之言，對將虛擬實驗應用到教學中模式的設計的研究并沒有上升到理論指導的地步。

4 目前虛擬實驗教學研究存在的問題及建議

鑒于上述統計分析，我國關于虛擬實驗教學應用的研究存在的問題有：1）關于虛擬實驗理論層面和各方面設計開發研究的文章比較多，虛擬實驗教學應用模式和實際應用效果的研究較少，沒有關于虛擬實驗教學評價和管理方面的研究，缺乏對虛擬實驗全面性、綜合性的研究；2）用某種具體的技術對同種虛擬實驗系統重復開發，開發資源成本浪費；3）進行虛擬實驗研究的人員大部分來自高等、大中專院校，職業技術學院、中學的教師參與很少；4）對于虛擬實驗的研究，改革開放較早、經濟較發達地區關注很多，而經濟相對落后地區則較少。

虛擬實驗在教學中的作用主要表現在兩個方面：一是真實實驗環境的部分替代；二是真實實驗的有力支持（如為真正的實驗做準備）[5]。因此，要加強對利用虛擬實驗進行教學的各方面的研究與實踐，以達到改善教學效果的目的。通過以上分析，虛擬實驗教學應用的研究應注重以下幾個方面。

1）加強系統性研究，鼓勵更多主體參與。文獻[6]指出，教學要素系統包括教學目標系統、教學對象系統、教學內容系統、教學方法系統、教學環境系統、教學評價系統等。

在教學目標系統和教學內容系統兩方面，根據文章的統計數據和問題三發現，目前虛擬實驗研究人員缺少職業技術學院、中學教師的參與，而來自高校的研究人員沒有進行教學的實踐或者是缺乏詳細指導學生實驗的經歷，僅僅是按照手邊的資料進行設計開發，實踐過程中并不能滿足使用者的需求。因此，文獻[7]提出可由一線教師從基礎課實驗、專業基礎課實驗到專業課實驗一條龍，編寫少而精、實際技能培養、便于設置成虛擬實驗的文字教材。

在教學對象系統方面，教學對象包括教師和學生，從統計數據也發現，虛擬實驗的應用方面的研究較少。設計開發虛擬實驗時就要考慮到教師和學生的全體參與性，同時能進行創造性的設計實驗。在整個實驗的過程中，虛擬儀器的選擇、實驗內容的設計與實施等，教師與學生會根據自身角色、興趣點、任務等方面的不同而對虛擬實驗的要求有不同。因此，文獻[8]提出虛擬實驗的過程需要縱向開放。

教學方法系統方面，從統計數據可以看出，關于虛擬實驗教學模式的研究很少。而且大部分應用了虛擬實驗的教學模式，還是課上教師演示一點兒虛擬實驗的內容，學生不能當場進行實驗操作，然后以作業的形式布置虛擬實驗的進行，很少單獨開設實驗課程。因此，文獻[9]提出，創造條件，拓寬教學的時間和空間，提供給學生自主學習的平臺和師生交互的平臺，進行現代化教學信息管理，以滿足個性化教育和全面提高學生科學實驗素質的需要。

教學環境系統方面，教學環境的好壞會影響教學活動的全部過程，在教學過程中應用虛擬實驗，就是希望應用虛擬實驗后的教學環境能夠為教學活動的全體提供更有效的教與學的氛圍，就需要研究虛擬實驗設計開發時應遵循的規范等相關標準，以盡量確保虛擬實驗創造出的實驗環境能滿足不同程度的學習者的使用。

教學評價系統方面，統計的數據中發現并沒有關于虛擬實驗教學的評價和管理方面的文章。虛擬實驗缺乏有效的教學管理、過程指導和效果評價，會導致虛擬實驗的優越性在實踐教學中難以發揮[10]。因此，要廣泛地將已有的虛擬實驗室、系統應用到教學中，在使用虛擬實驗之后，要及時分析學生使用虛擬實驗的過程有指導和無指導的情況，觀察不同狀況下產生的效果，在總結反饋回來的需求和建議后，吸取有利部分更加合理地推動虛擬實驗的建設發展。文獻[10]也指出應開發虛擬實驗指導與管理系統，包括實驗知識輔助學習、實驗智能指導、實驗結果自動評估、實驗答疑、實驗教學效果評估等功能。

2）減少資源浪費，實現重復使用。在所選取的文章中，進行統計分析時，發現對于同一門課程，甚至是虛擬實驗系統，不同的作者在用不同的軟件或者技術來進行設計開發.這說明研究者們在調研設計的過程中只是考慮了開發的實現情況，并沒有就設計開發出來的虛擬實驗進行推廣使用做調研，或者推廣后并沒有針對推廣過程中出現的問題提出解決方案或進行改進，以期望減少用其他軟件工具再次開發該同類內容，減少開發過程的資源浪費。因此，文獻[11]指出要實現資源的高度共享，提高共性和復用性。同時，文獻[9]提出開發虛擬實驗的整個過程要著眼于系統結構和各層次模塊設計的標準化和統一化，實現兼容和通用。

3）加強虛擬實驗向經濟相對落后的地區推進。從對發文第一作者所在地區分布情況的統計結果來看，經濟相對落后的地區對虛擬實驗的研究較少。經濟相對落后，而且傳統的實驗教學需要實驗設備以及設備的更新，這些都阻礙了實驗教學的順利進行。因虛擬實驗有著開放性、可重復使用、經濟性等特點，可以彌補傳統實驗中出現的許多問題。同時，利用網絡功能，虛擬實驗在實現遠距離操作和發展遠程教學兩方面又突破了實驗教學在時間和空間上的限制[9]。因此，要加強現有的虛擬實驗在經濟相對落后地區的應用，可以考慮發達地區與相對落后地區聯合協作進行虛擬實驗研究的方式。在進行研究的過程中，要充分考慮到落后地區實驗教學的需求，現有的虛擬實驗能用則用，不能用則進行修改或者重新設計后再用。這樣不僅有利于改善經濟較不發達地區的實驗教學，而且容易產生規模效益，同時便于將來制定開發虛擬實驗的統一標準，有利于虛擬實驗的系統性研究。

5 結語

虛擬實驗隨著各種技術的發展，在教育、科研等方面會有更廣闊的發展前景，是當前教育的重要組成部分，是教育教學中不可替換的資源。在教學過程中，使用虛擬實驗，有利于發揮技術對改善教學效果的作用，同時也能夠更好地完成教學任務，培養出既具有豐富的知識又具有很強動手能力的創新型人才。

參考文獻

[1]李克東.教育技術學研究方法[M].北京:北京師范大學出版社,2004.

[2]馬文峰.試析內容分析法在社科情報學中的應用[J].社科情報學,2000(4):346-349.

[3]朱敏,張際平.虛擬實驗室及其教學應用[J].實驗室研究與探索,2006(5):626-628.

[4]郭桂蘋,南岳松.虛擬實驗教學研究現狀及問題分析[J].實驗室科學,2010(5):175-178.

[5]石中軍.虛擬實驗教學應用研究[D].大連:遼寧師范大學,2008.

[6]董志峰.教學基本要素及其運行方式構建[J].教育理論與實踐,2005(13):52-55.

[7]連紅,戴遠亞.開放教育中實驗教學媒體的運用[J].現代遠程教育研究,2004(4):60-62.

[8]宋正國,刁秀麗.虛擬實驗教學環境研究現狀及趨勢探悉[J].現代教育技術,2009(12):115-118.

[9]朱敏.虛擬實驗與教學應用研究[D].上海:華東師范大學,2006.

[10]文福安.虛擬實驗教學系統的研究與應用[J].中國教育信息化,2008(21):37-39.

[11]單菊芬.淺析虛擬實驗與教學應用[J].科技創新導報,

2012(35):178-179.

endprint

如何利用虛擬實驗進行教學的教學模式研究的文章中，提出采用虛實整合的教學模式、探索式教學模式以及對個別學科的個別科目進行教學模式的設計。這些設計真正運用于教學中效果如何，目前并沒有任何相關文章論述。至今看來，虛擬實驗對于人們早已經不再新鮮，但經過文章的檢索與分析，虛擬實驗的各種開發與應用都是各家之言，對將虛擬實驗應用到教學中模式的設計的研究并沒有上升到理論指導的地步。

4 目前虛擬實驗教學研究存在的問題及建議

鑒于上述統計分析，我國關于虛擬實驗教學應用的研究存在的問題有：1）關于虛擬實驗理論層面和各方面設計開發研究的文章比較多，虛擬實驗教學應用模式和實際應用效果的研究較少，沒有關于虛擬實驗教學評價和管理方面的研究，缺乏對虛擬實驗全面性、綜合性的研究；2）用某種具體的技術對同種虛擬實驗系統重復開發，開發資源成本浪費；3）進行虛擬實驗研究的人員大部分來自高等、大中專院校，職業技術學院、中學的教師參與很少；4）對于虛擬實驗的研究，改革開放較早、經濟較發達地區關注很多，而經濟相對落后地區則較少。

虛擬實驗在教學中的作用主要表現在兩個方面：一是真實實驗環境的部分替代；二是真實實驗的有力支持（如為真正的實驗做準備）[5]。因此，要加強對利用虛擬實驗進行教學的各方面的研究與實踐，以達到改善教學效果的目的。通過以上分析，虛擬實驗教學應用的研究應注重以下幾個方面。

1）加強系統性研究，鼓勵更多主體參與。文獻[6]指出，教學要素系統包括教學目標系統、教學對象系統、教學內容系統、教學方法系統、教學環境系統、教學評價系統等。

在教學目標系統和教學內容系統兩方面，根據文章的統計數據和問題三發現，目前虛擬實驗研究人員缺少職業技術學院、中學教師的參與，而來自高校的研究人員沒有進行教學的實踐或者是缺乏詳細指導學生實驗的經歷，僅僅是按照手邊的資料進行設計開發，實踐過程中并不能滿足使用者的需求。因此，文獻[7]提出可由一線教師從基礎課實驗、專業基礎課實驗到專業課實驗一條龍，編寫少而精、實際技能培養、便于設置成虛擬實驗的文字教材。

在教學對象系統方面，教學對象包括教師和學生，從統計數據也發現，虛擬實驗的應用方面的研究較少。設計開發虛擬實驗時就要考慮到教師和學生的全體參與性，同時能進行創造性的設計實驗。在整個實驗的過程中，虛擬儀器的選擇、實驗內容的設計與實施等，教師與學生會根據自身角色、興趣點、任務等方面的不同而對虛擬實驗的要求有不同。因此，文獻[8]提出虛擬實驗的過程需要縱向開放。

教學方法系統方面，從統計數據可以看出，關于虛擬實驗教學模式的研究很少。而且大部分應用了虛擬實驗的教學模式，還是課上教師演示一點兒虛擬實驗的內容，學生不能當場進行實驗操作，然后以作業的形式布置虛擬實驗的進行，很少單獨開設實驗課程。因此，文獻[9]提出，創造條件，拓寬教學的時間和空間，提供給學生自主學習的平臺和師生交互的平臺，進行現代化教學信息管理，以滿足個性化教育和全面提高學生科學實驗素質的需要。

教學環境系統方面，教學環境的好壞會影響教學活動的全部過程，在教學過程中應用虛擬實驗，就是希望應用虛擬實驗后的教學環境能夠為教學活動的全體提供更有效的教與學的氛圍，就需要研究虛擬實驗設計開發時應遵循的規范等相關標準，以盡量確保虛擬實驗創造出的實驗環境能滿足不同程度的學習者的使用。

教學評價系統方面，統計的數據中發現并沒有關于虛擬實驗教學的評價和管理方面的文章。虛擬實驗缺乏有效的教學管理、過程指導和效果評價，會導致虛擬實驗的優越性在實踐教學中難以發揮[10]。因此，要廣泛地將已有的虛擬實驗室、系統應用到教學中，在使用虛擬實驗之后，要及時分析學生使用虛擬實驗的過程有指導和無指導的情況，觀察不同狀況下產生的效果，在總結反饋回來的需求和建議后，吸取有利部分更加合理地推動虛擬實驗的建設發展。文獻[10]也指出應開發虛擬實驗指導與管理系統，包括實驗知識輔助學習、實驗智能指導、實驗結果自動評估、實驗答疑、實驗教學效果評估等功能。

2）減少資源浪費，實現重復使用。在所選取的文章中，進行統計分析時，發現對于同一門課程，甚至是虛擬實驗系統，不同的作者在用不同的軟件或者技術來進行設計開發.這說明研究者們在調研設計的過程中只是考慮了開發的實現情況，并沒有就設計開發出來的虛擬實驗進行推廣使用做調研，或者推廣后并沒有針對推廣過程中出現的問題提出解決方案或進行改進，以期望減少用其他軟件工具再次開發該同類內容，減少開發過程的資源浪費。因此，文獻[11]指出要實現資源的高度共享，提高共性和復用性。同時，文獻[9]提出開發虛擬實驗的整個過程要著眼于系統結構和各層次模塊設計的標準化和統一化，實現兼容和通用。

3）加強虛擬實驗向經濟相對落后的地區推進。從對發文第一作者所在地區分布情況的統計結果來看，經濟相對落后的地區對虛擬實驗的研究較少。經濟相對落后，而且傳統的實驗教學需要實驗設備以及設備的更新，這些都阻礙了實驗教學的順利進行。因虛擬實驗有著開放性、可重復使用、經濟性等特點，可以彌補傳統實驗中出現的許多問題。同時，利用網絡功能，虛擬實驗在實現遠距離操作和發展遠程教學兩方面又突破了實驗教學在時間和空間上的限制[9]。因此，要加強現有的虛擬實驗在經濟相對落后地區的應用，可以考慮發達地區與相對落后地區聯合協作進行虛擬實驗研究的方式。在進行研究的過程中，要充分考慮到落后地區實驗教學的需求，現有的虛擬實驗能用則用，不能用則進行修改或者重新設計后再用。這樣不僅有利于改善經濟較不發達地區的實驗教學，而且容易產生規模效益，同時便于將來制定開發虛擬實驗的統一標準，有利于虛擬實驗的系統性研究。

5 結語

虛擬實驗隨著各種技術的發展，在教育、科研等方面會有更廣闊的發展前景，是當前教育的重要組成部分，是教育教學中不可替換的資源。在教學過程中，使用虛擬實驗，有利于發揮技術對改善教學效果的作用，同時也能夠更好地完成教學任務，培養出既具有豐富的知識又具有很強動手能力的創新型人才。

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[11]單菊芬.淺析虛擬實驗與教學應用[J].科技創新導報,

2012(35):178-179.

endprint

如何利用虛擬實驗進行教學的教學模式研究的文章中，提出采用虛實整合的教學模式、探索式教學模式以及對個別學科的個別科目進行教學模式的設計。這些設計真正運用于教學中效果如何，目前并沒有任何相關文章論述。至今看來，虛擬實驗對于人們早已經不再新鮮，但經過文章的檢索與分析，虛擬實驗的各種開發與應用都是各家之言，對將虛擬實驗應用到教學中模式的設計的研究并沒有上升到理論指導的地步。

4 目前虛擬實驗教學研究存在的問題及建議

鑒于上述統計分析，我國關于虛擬實驗教學應用的研究存在的問題有：1）關于虛擬實驗理論層面和各方面設計開發研究的文章比較多，虛擬實驗教學應用模式和實際應用效果的研究較少，沒有關于虛擬實驗教學評價和管理方面的研究，缺乏對虛擬實驗全面性、綜合性的研究；2）用某種具體的技術對同種虛擬實驗系統重復開發，開發資源成本浪費；3）進行虛擬實驗研究的人員大部分來自高等、大中專院校，職業技術學院、中學的教師參與很少；4）對于虛擬實驗的研究，改革開放較早、經濟較發達地區關注很多，而經濟相對落后地區則較少。

虛擬實驗在教學中的作用主要表現在兩個方面：一是真實實驗環境的部分替代；二是真實實驗的有力支持（如為真正的實驗做準備）[5]。因此，要加強對利用虛擬實驗進行教學的各方面的研究與實踐，以達到改善教學效果的目的。通過以上分析，虛擬實驗教學應用的研究應注重以下幾個方面。

1）加強系統性研究，鼓勵更多主體參與。文獻[6]指出，教學要素系統包括教學目標系統、教學對象系統、教學內容系統、教學方法系統、教學環境系統、教學評價系統等。

在教學目標系統和教學內容系統兩方面，根據文章的統計數據和問題三發現，目前虛擬實驗研究人員缺少職業技術學院、中學教師的參與，而來自高校的研究人員沒有進行教學的實踐或者是缺乏詳細指導學生實驗的經歷，僅僅是按照手邊的資料進行設計開發，實踐過程中并不能滿足使用者的需求。因此，文獻[7]提出可由一線教師從基礎課實驗、專業基礎課實驗到專業課實驗一條龍，編寫少而精、實際技能培養、便于設置成虛擬實驗的文字教材。

在教學對象系統方面，教學對象包括教師和學生，從統計數據也發現，虛擬實驗的應用方面的研究較少。設計開發虛擬實驗時就要考慮到教師和學生的全體參與性，同時能進行創造性的設計實驗。在整個實驗的過程中，虛擬儀器的選擇、實驗內容的設計與實施等，教師與學生會根據自身角色、興趣點、任務等方面的不同而對虛擬實驗的要求有不同。因此，文獻[8]提出虛擬實驗的過程需要縱向開放。

教學方法系統方面，從統計數據可以看出，關于虛擬實驗教學模式的研究很少。而且大部分應用了虛擬實驗的教學模式，還是課上教師演示一點兒虛擬實驗的內容，學生不能當場進行實驗操作，然后以作業的形式布置虛擬實驗的進行，很少單獨開設實驗課程。因此，文獻[9]提出，創造條件，拓寬教學的時間和空間，提供給學生自主學習的平臺和師生交互的平臺，進行現代化教學信息管理，以滿足個性化教育和全面提高學生科學實驗素質的需要。

教學環境系統方面，教學環境的好壞會影響教學活動的全部過程，在教學過程中應用虛擬實驗，就是希望應用虛擬實驗后的教學環境能夠為教學活動的全體提供更有效的教與學的氛圍，就需要研究虛擬實驗設計開發時應遵循的規范等相關標準，以盡量確保虛擬實驗創造出的實驗環境能滿足不同程度的學習者的使用。

教學評價系統方面，統計的數據中發現并沒有關于虛擬實驗教學的評價和管理方面的文章。虛擬實驗缺乏有效的教學管理、過程指導和效果評價，會導致虛擬實驗的優越性在實踐教學中難以發揮[10]。因此，要廣泛地將已有的虛擬實驗室、系統應用到教學中，在使用虛擬實驗之后，要及時分析學生使用虛擬實驗的過程有指導和無指導的情況，觀察不同狀況下產生的效果，在總結反饋回來的需求和建議后，吸取有利部分更加合理地推動虛擬實驗的建設發展。文獻[10]也指出應開發虛擬實驗指導與管理系統，包括實驗知識輔助學習、實驗智能指導、實驗結果自動評估、實驗答疑、實驗教學效果評估等功能。

2）減少資源浪費，實現重復使用。在所選取的文章中，進行統計分析時，發現對于同一門課程，甚至是虛擬實驗系統，不同的作者在用不同的軟件或者技術來進行設計開發.這說明研究者們在調研設計的過程中只是考慮了開發的實現情況，并沒有就設計開發出來的虛擬實驗進行推廣使用做調研，或者推廣后并沒有針對推廣過程中出現的問題提出解決方案或進行改進，以期望減少用其他軟件工具再次開發該同類內容，減少開發過程的資源浪費。因此，文獻[11]指出要實現資源的高度共享，提高共性和復用性。同時，文獻[9]提出開發虛擬實驗的整個過程要著眼于系統結構和各層次模塊設計的標準化和統一化，實現兼容和通用。

3）加強虛擬實驗向經濟相對落后的地區推進。從對發文第一作者所在地區分布情況的統計結果來看，經濟相對落后的地區對虛擬實驗的研究較少。經濟相對落后，而且傳統的實驗教學需要實驗設備以及設備的更新，這些都阻礙了實驗教學的順利進行。因虛擬實驗有著開放性、可重復使用、經濟性等特點，可以彌補傳統實驗中出現的許多問題。同時，利用網絡功能，虛擬實驗在實現遠距離操作和發展遠程教學兩方面又突破了實驗教學在時間和空間上的限制[9]。因此，要加強現有的虛擬實驗在經濟相對落后地區的應用，可以考慮發達地區與相對落后地區聯合協作進行虛擬實驗研究的方式。在進行研究的過程中，要充分考慮到落后地區實驗教學的需求，現有的虛擬實驗能用則用，不能用則進行修改或者重新設計后再用。這樣不僅有利于改善經濟較不發達地區的實驗教學，而且容易產生規模效益，同時便于將來制定開發虛擬實驗的統一標準，有利于虛擬實驗的系統性研究。

5 結語

虛擬實驗隨著各種技術的發展，在教育、科研等方面會有更廣闊的發展前景，是當前教育的重要組成部分，是教育教學中不可替換的資源。在教學過程中，使用虛擬實驗，有利于發揮技術對改善教學效果的作用，同時也能夠更好地完成教學任務，培養出既具有豐富的知識又具有很強動手能力的創新型人才。

參考文獻

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