虛擬仿真技術在教學中的應用

李濤

摘 要：隨著社會發展和科學技術的全面革新，伴隨互聯網的發展、虛擬仿真技術得到廣泛的應用，虛擬仿真教學以其獨特的技術視角，正在催生教學技術的革新和變化，帶來教學內容的深刻呈現和表達。作為一種新的教學形式，在人才培養、資源開發和教學模式的構建上，激發出學生學習的動力和興趣，契合的情景、沉浸的體驗、心靈的對話實現了思維張力不斷擴展和思想智慧的生成。為進一步推進虛擬仿真技術與教學的深度融合，需要教學主體理念和能力的提升，教學對象內生動力的生成，教學資源的開發和挖掘，教學機制和評價體系的重塑和構建。

關鍵詞：虛擬仿真技術 教學 資源

何謂虛擬仿真（Virtual Reality）？就是用一個系統模仿另一個真實系統的技術。虛擬仿真實際上是一種可創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統。虛擬仿真是借助計算機生成的虛擬世界，也可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界。通過這種虛擬與現實的構建人們可借助視覺、聽覺及觸覺等多種感覺器官實現與虛擬世界進行交互體驗。

近年來，隨著科技的發展和虛擬仿真技術在教學中的應用，虛擬仿真技術越來越多的出現在課堂中。盡管虛擬仿真技術作為一種新技術在教育領域的應用時間較短，但是，虛擬仿真技術在教學實踐中一經應用就體現出特有的價值。通過研究虛擬仿真技術，不斷深化教學理念的更新和教學內容豐富，實現教學主體、教學客體和教學手段的統一。

1 虛擬仿真技術教學的優勢及意義

1.1 虛擬仿真具有技術優勢

虛擬仿真技術作為新興的教學手段的重要載體，它主要是利用現代科技，用科技融入教學，介入教學過程，可以圍繞某個教學知識點、概念或教學環節而進行的相對簡短而完整的教學呈現，也可以構建起虛擬仿真實驗室通過體驗式教學，實現有效的教學目標。依托現代科技技術實現教學目標、教學任務、教學過程的統一。

1.2 虛擬仿真教學理念優勢

傳統的教學模式具有知識傳授的巨大優勢，這種優勢在講授知識內容、促進教育客體掌握知識體系和領會知識脈絡方面特色突出。但作為教育主體在對教育客體教育過程中，不僅僅以教學內容的直接傳授為目的，激發對象個體興趣，喚醒他們的求知欲和探索欲才是現代教育者應有的教育理念。虛擬仿真在教學目標的實現上，結合人才培養、資源開發和教學模式的構建，激發出學生學習的動力和興趣。在虛擬與現實之間給學生不一樣的切身體驗，這種體驗是構筑在多維的視角下，按照契合的情景、沉浸的體驗、心靈的對話實現了思維張力不斷擴展和思想智慧的生成。

1.3 虛擬仿真具有實踐優勢

實踐是檢驗真理的唯一標準，實踐的觀點是馬克思主義首要的基本的觀點，虛擬仿真技術的教學應用中，普遍增強了教學效果，實現了教學目標，尤其在學生的體驗式教學中，學生得到了自由發散思維的釋放。借助這一技術平臺，學生的求知欲、洞察力不斷提升，尤其對一些歷史題材內容的學習，更能身臨其境，能從歷史的思維把握歷史，看待當下，促進了思想的成熟。

虛擬仿真技術在教學中的應用可以是前置、可以是課中、也可以是課后，根據教師所選取的與教學相關的內容有針對性地對某個講授知識點、疑難問題、實驗操作、動作講解，結合學生認知發展規律而設計的教學過程。虛擬仿真技術作為一種技術最終是實現教學內容的呈現和教育對象感悟提升，這種教學模式能夠刺激學生學習的興趣和動力，吸引學生的學習熱情。這種伴隨體驗式、沉浸式的教學，能喚醒學生對知識的理解，對人生的思考，對智慧的追求。同時有助于集中課堂教學主題，使課堂結構、思維更加合理，體現教學的“教”與“學”的雙向反饋和師生關系的靈活互動，便于教師在總結反思的過程自覺調整教學策略方法，提高課堂教學整體效果。

2 虛擬仿真技術教學應用的類型及現狀

虛擬仿真技術在當前學校的應用總體較少，主要原因歸于設備需要專業場館，此外設備安裝費用較高，除此之外各校未能實現資源共享，構建起來加大了成本，專業隊伍不足等導致各校投入應用的積極性不高。但作為一項新興的教學技術手段，教育實效是衡量的標準，虛擬仿真由于其特有的技術優勢和一些學校的成功應用，以致這種技術手段將會有龐大的市場。

具體到應用的類型上主要呈現兩大類，一類是課堂日常教學的，借用3D鏡頭等實現空間教學感受;另一類是建造虛擬仿真實驗室借用VR技術，實現跨越時空的歷史和現實場景的再現。對于第二類型，主要包括歷史場景、戰爭場景、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中的應用，主要目的還是為了實現教學目標，完成教學任務。

2.1 聚焦預學習，明確教材內容

課程的預學習能有效地吸引學生的注意力，激發學生學習的興趣和積極性，并由此引領學生積極地參與課堂教學互動活動，形成良好的課堂教學氛圍，實現教與學的良性循環。虛擬仿真技術作為一種全新的、活潑的課程預學習方法，不失為一種生動活潑的新形式和新方法。在進行課堂學習前，教師可以利用一些虛擬仿真技術，讓學生對學習的主題有所了解，為課堂的學習做好良好的鋪墊，同時可以通過其激發學生的學習興趣，調動學生學習的熱情。比如對實物的認知，歷史畫面的呈現，靠講不能讓學生有好的視覺感，虛擬仿真技術的出現解決了這一難題。教師可以通過虛擬仿真技術展現事物的聲情并茂。學生通過虛擬仿真技術的同時聆聽講解詞，并欣賞圖片，猶如身臨其境，為學習做好良好的鋪墊。此外，課前，教師還可以根據相關知識點結合學生學習規律制作教學自主學習單，供學生自主學習，進行單一知識點較低層次的練習后，進行即時檢測，幫助學生搭建學習框架，啟發學生進行課前初步思考。通過基礎知識點課前預學習，可以為課堂內的自主探究和小組討論節約一定的時間，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行，這既有利于知識技能的掌握，同時也促進了師生關系的靈活互動。96192E02-3ABC-457C-8FCF-3F9E9EB9F85D

2.2 利用虛擬仿真技術，突破疑難點

課堂教學中常見的、有代表性、典型性的問題或內容可以充分利用虛擬仿真技術進行設計，它具有一定的獨立性、完整性、示范性、代表性，能夠有效解決教與學過程中的重點、難點問題。通過虛擬仿真技術，相對更容易被學生理解掌握，從而也能夠讓學生建立學習進步的成就感，增加學習的信心，擺脫消極的學習心理因素。學生在學習的過程中經常會出現對于一些復雜知識點和疑點難點理解不到位的情況，導致對某些知識點反復出錯，這不但嚴重影響學生的學習興趣和自信心，同時也會削弱學生的學習效能。教師可以對學生的易錯點進行梳理總結，借助虛擬仿真技術，配之相關的檢測性練習題和數據收集反饋系統。學生遇到學習困難時，可以隨時根據自己的學習需求自由學習，同時進行在線檢測，以鞏固學習成效，這不但能夠幫助學生隨時解決學習中遇到的困難，滿足學生“教師時刻在身邊”的學習需求，而且有助于提高學生的學習效能。例如，涉及一些空間思維訓練，構圖等，虛擬仿真技術的多維視角就給人以深刻的內涵揭示。對于一些內容比較難理解，教師可以在學習的過程中借用虛擬仿真技術，穿插訓練，及時解決疑惑，使學生化被動學習為主動學習，讓學生快速進入學習狀態，從而提升學習的興趣;與此同時，在潛移默化中突破了教材的重難點。總之，虛擬仿真技術為學生的學習發揮“指點迷津、點石成金、豁然開朗、精益求精”的作用。

2.3 利用虛擬仿真技術，提升學生應用能力

學以致用，不論哪一門學科，其對知識的學習最終是為了應用知識。在掌握知識的學習內容和方法方面，教師要充分利用虛擬仿真技術調動學生的積極性創造性，讓學生參與教學中，充分發揮其主觀能動性，讓學生融入故事情節之中，歷史的畫面是歷史的再現，必須在歷史中去思考。比如，在學生學習的過程中，對歷史事件、歷史人物的分析，應堅持歷史分析的方法，不能以當下的現實去對待特定歷史時期的事件和人物。也可以發揮朋輩之間對這一歷史呈現的討論交流，對一些細小的話題進行同桌對話，引導他們從感知的體驗中獲得相關信息，感受感知，讓他們能夠主動探索有價值信息。學會獨立思考、大膽想象，為發揮其創造性提供更多的空間，使他們形成積極的學習態度。

3 虛擬仿真技術與教學融合發展路徑

虛擬仿真技術與教學融合的價值最終是以教學目標的實現為前提的，是為了實現立德樹人的目標任務，實現教學主體、教學客體和教學手段的統一。

3.1 虛擬仿真技術實現教學主體理念和能力的提升

一種技術的出現必然帶來教學理念和教學方式的變革，信息技術的深入應用，帶來課堂教學變化，這就要求教師對虛擬仿真技術要有選擇性的加以設計利用，確保虛擬仿真技術和課程內容相協調。虛擬仿真技術選題應“小而精，應用性強”。教師要精心選取教學環節中某一知識點，針對教學中常見、典型、有代表性的問題或內容進行設計，聚焦學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或一種解題方法與技巧，以有效地解決教與學過程中的重點和難點問題。除此之外，針對課堂中不同程度的學生，教師還要選擇設計不同類型的虛擬仿真技術，以便滿足全體學生學習的需求。

3.2 虛擬仿真技術實現教學對象內生動力的生成

內因是事物變化發展的根據，外因只是事物變化發展的條件，對于虛擬仿真技術來講，只是學生學習的一種外部條件，但這種條件對于學生的學習發揮著一定的促進作用。適應這種變化教師要更新觀念做好角色轉換。教師的角色在虛擬仿真技術教學中要轉變成導師，學生要更加突出學習的主體性和必要的主動性，因為如果沒有一定的主動性，高效的課堂學習無法進行。虛擬仿真技術應用到課堂上是最大化利用課堂上的時間，實質上是數字化學習和面對面學習優勢相結合的一種混合學習。虛擬仿真技術在課堂中的使用是否有效，教師角色起著至關重要的作用，因為學生是否能夠高效的學習取決于科學的設計，教師是組織者，控制者，參與者和評價者，也是研究者或調查者，教師的主要職責是設計引領課堂教學，使課堂教學活動進行的流暢有效。喚醒學生學習熱情，讓學生在課堂的學習中主動參與，認真思考，讓學生思考的廣度深度與社會現實緊密結合起來。教師在學生出現問題時，要對他們進行及時點撥，并在課堂上引導學生積極開展小組討論，使學生在互動的基礎上，不斷維持內在的學習熱情和能力。

3.3 虛擬仿真技術實現教學資源的開發和挖掘

虛擬仿真技術作為一種結合了多種技術的教學方式，促進了高效的教學目標實現，推動了學生以自己的學習興趣為基礎進行學習的選擇與建構。合理有效地開發課程資源，整合資源利用，打造團隊的力量。資源不被開發就不是顯現的和發揮作用的物質，虛擬仿真技術異彩紛呈的案例、場景背后是資源的開發和利用，既有世界性、全國性、也有地方性的，開發利用這些資源，用活資源，需要多方聯動，構建團隊，借助多種力量，才能讓虛擬教學技術呈現的方式常用常新。

3.4 虛擬仿真技術實現教學機制和評價體系的重塑和構建

一種教學方式是不是有效，必須建立起科學有效的評價機制，這種評價機制的構建最終是以教學效果的標準為目標的。過去以考試評價為導向的模式，更強調的是學生實際接受新知、發展智能的效果。但在現實社會中一個人的能力的大小不完全在于知識占有的多少，更多的是創新意識和創新能力的培養，在實際課堂教學中教師要將虛擬仿真技術中的教學內容及時進行效果的反饋，并有針對性地進行分層次評價，以選擇制作適合學生需要的虛擬仿真技術和教學方法。總之，在教學中采取正確適當的方法充分利用發揮虛擬仿真技術的最大效果，讓學生擁有學習和應用的環境，在輕松有趣的課堂上獲得最大收益。

總之，虛擬仿真技術應用于教學是信息技術與課堂教學深度融合的產物，是教育信息化發展的必然趨勢。在教學中，充分研發和運用虛擬仿真技術進行教學，加深學生的情感體驗教育，高效汲取教材中的養分，讓學生在潛移默化中愛上學習。同時虛擬仿真技術教學也是一種新型的教學資源，它能優化課堂資源配置，使學生化被動學習為主動學習，轉變學習方式，提升學習品質。虛擬仿真技術使教學過程場景化、具象化，且趣味性強，學生在虛擬仿真技術教學中可以拓展自己的思維，并創造性地開展各種學習活動，對實際動手能力和邏輯思考能力的培養都有所助益。

基金項目：安徽省科學研究重點項目：鄉村振興戰略實施主體問題研究（SK2020A0317）;阜陽市社科項目：阜陽市實施鄉村振興主體優勢研究（FSK2020003）;阜陽師范大學青年人才基金重點項目：融媒體視域下高校人才培養機制研究（rcxm201908）;阜陽師范大學思想政治理論課教師研究專項：融媒體視域下高校主流意識形態傳播理路研究（2020SZGZ02ZD）;安徽省教研一般項目“習近平關于立德樹人重要論述融入高校思想政治教育研究”和阜陽師范大學校級教研重點項目：“習近平關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。

參考文獻：

[1] 基于虛擬現實環境的深度學習模型構建[J].李洪修，李美瑩.中國電化教育.2019（09）.

[2] 虛擬現實視域下的未來課堂教學模式研究[J].劉勉，張際平.中國電化教育.2018（05）.

[3] 虛擬仿真技術對高校思想政治理論課的影響——基于SWOT分析法[J].梁軍，陳麗嬌.高教論壇.2018（03）.

作者簡介：

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