虛擬仿真實驗教學理論基礎初探

曾峻

[摘 要] 虛擬仿真實驗是一種基于直觀性教學原則、建構主義教學理論、情境認知理論等教學理論的新型教學手段和方法。深入研究其背后的教學理論基礎，有助于我們進一步理解和應用虛擬仿真實驗，設計其課程內容，提升其教學質量。

[關鍵詞] 虛擬仿真實驗;直觀性教學原則;構建主義;情境認知理論

[作者簡介] 曾 峻（1975—），男，湖南邵陽人，博士，湖南財政經濟學院講師，主要從事財務理論與實務研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0391-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

虛擬仿真實驗，是指借助計算機仿真技術、多媒體技術、網絡技術等現代信息技術為依托，在實驗室模擬仿真出現實情境，以實現教學目的的一種新型教學方法。近年來，在教育部的大力推動下，國內的許多高校都根據自身科研、教學的需求建立了許多虛擬仿真實驗室。這種新的教學模式具有較好的人機交互性、節約實驗費用、提高實驗效率等諸多優點，因而受到廣大師生的歡迎。但是，作為一種新的教學方法和手段，虛擬仿真實驗還有許多需要研究和總結的地方。本文對虛擬仿真實驗背后的理論基礎進行了梳理和總結，以期有助于從事相關教學工作的老師更好地理解虛擬仿真實驗的內涵，提升教學質量，也有助于認識虛擬仿真實驗在整個教學結構中的作用和地位，為進一步推廣虛擬仿真實驗在教學中的應用提供理論支持。

一、直觀性教學原則

直觀性是最重要的教學原則之一，它是指在學習中應充分利用多種感官去感知對象，以獲取一定的直接經驗和感性認識，幫助理解內容，形成概念。雖然很多古代教育學家有過類似的提法或觀點，但直觀性教學最早是由西方近代教育理論的奠基人簡·阿莫斯·夸美紐斯（Jan Amos Komensky）系統的提出。夸美紐斯認為先有事物的存在才有對事物的認識，認識是存在的反映，因此他提出教學應該從觀察事物本身開始，而不是從研究書本中的文字知識開始，“應該盡可能地把事物本身或代替它的圖像放在面前，讓學生去看、去摸、去聽、去聞，等等。”這一教學原則反映了人類的基本認知規律，即人對客觀世界的認識是從感覺和知覺開始的，如果學生能從生動鮮明的直觀感覺中開始學習，其對知識的掌握就會比較具體化和形象化，理解深刻并且不易遺忘。

大量的教學實踐驗證了直觀性教學的有效性。虛擬仿真實驗在專業教學中主要是指采用計算機或其他多媒體技術，模擬出現實情境，讓學生對專業應用場景或操作情況有直觀的了解和認識，從而達到掌握基本原理或鍛煉實際操作能力的教學目的。直觀性教學原則即是虛擬仿真實驗的理論基礎，也為它提出了基本要求，就是要盡可能地模擬出專業的應用場景或操作情況，借助現代的信息技術，我們可以在很大程度上實現這個目標。

二、建構主義教學理論

建構主義認為，學習是學生自己建構知識的過程，學生不是簡單被動地接受知識，而是積極主動地建構知識。學習是學習者根據自己的經驗背景，對外部信息進行主動地選擇、加工和處理，對所接收的信息進行解釋，形成個人的意義或自己的理解。正因為如此，教學不是簡單地對學習者進行知識灌輸，而是應當把學習者原有的知識經驗作為新知識的生長點，引導學習者從原有的知識經驗中，生長新的知識經驗。教學的根本任務是幫助學生進行意義建構，而創建有利于意義建構的理想學習環境是教學活動中最重要的一個環節。建構主義認為，理想的學習環境包括“情境”“協作”“會話”和“意義建構”四大要素。

而虛擬仿真實驗本質就是為學生創建理想的學習環境。第一，情境的設計是教學過程中的重要內容，虛擬仿真實驗是借助不斷發展的計算機技術，模擬出專業技術實際應用的場面，也就是在創設有助于學生意義建構的情境。第二，在虛擬仿真實驗中，我們往往要求學生分組實驗，在相互協作過程中共同完成實驗任務。協作是完成實驗的基礎，也貫穿整個實驗過程。第三，會話是協作過程中的不可缺少環節，組內成員之間必須通過會話討論如何完成實驗，這個過程也就是相互學習的過程，每位成員的思維成果為整個小組所共享，因此會話是達到意義建構的重要手段之一。第四，通過虛擬仿真實驗，學生對事物的本質規律有了深刻的認識與理解，這種理解以“圖形”的形式在大腦中的長期存儲，而不是背誦記憶教師講授內容，也就幫助學生完成了意義建構。

三、情境認知理論

情境認知理論（Situated Cognition）認為，人類的認知活動有賴于情境，也就是說，人類的認知活動包括兩部分內容，一是環境刺激的適應過程，二是人自身的解釋和構造過程。我們所有的認知都不可能獨立于特定的情境而進行解釋和適應，這兩個過程相互作用，辯證統一。將情境認知理論應用于教學實踐，產生了許多新的教學理念：情境教學主要關注學生認知方面的成長，通過提供復雜的任務，讓學生在解決實際問題的過程中意識到需要學習哪些知識，鍛煉哪些能力。因此學習的內容與活動的安排要與人類社會的具體實踐相聯通，通過類似人類真實實踐的方式來組織教學，同時把知識和獲得與學習者的發展、身份建構等統合在一起。在情境教學中教師從知識的傳授者轉變為學生理解的引導者和促進者，在復雜的情境中調動學生的主觀能動性，引導學生自己解決問題。總之，情境認知理論的觀點影響著教學系統設計與學習環境開發等多方面的教學理念，為信息技術與課程整合、計算機支持協作學習和虛擬學習共同體的建設等教育技術的新領域提供了理論依據。

通過對虛擬仿真實驗教學理論基礎的梳理和研究，我們更加深入地認識虛擬仿真實驗的內涵，有助于我們理解它在教學過程中的作用。例如，案例教學也是一種重視實際情況、還原案例發生條件的教學模式，與虛擬仿真實驗有相似之處，但它們之間指導教學的思想基礎卻有天壤之別。案例教學重在客觀分析，讓學生站在客觀的立場上分析案例發生的原因、形成的過程和產生的效果;而虛擬仿真實驗是讓學生參與到實踐中去，我們可以根據某一案例來設計實驗情境，讓學生扮演案例中的角色，演示案例內容。因此我們在設計虛擬仿真實驗時，應注重其不同于其他教學模式的特征，即最大限度地模擬真實情境。只有抓住這一關鍵點，我們才能充分發揮虛擬仿真實驗課程的作用，提高虛擬仿真實驗課程的教學質量，打造更多的虛擬仿真實驗“金課”。

參考文獻

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