网络虚拟实验教学的局限性及其解决策略

楚 钊 金 科

(1郑州铁路职业技术学院 河南郑州 450052 2浙江师范大学 浙江金华 321004)

一、前言

实验教学是工程类课程和应用类课程教学中的重要一环,缺少了实验的动手机会,课程的教学效果将大打折扣,对那些通过远程教学网进行自学的学员来说更是如此。虚拟实验教学系统是人们快速、廉价获取各种知识和技能的重要途径,近年来,随着网络技术的飞速发展以及虚拟实验技术的不断成熟,基于 WEB的网络虚拟实验教学越来越受到教学工作者的重视。

网络虚拟实验教学借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境,在WEB中创建出一个可视化的三维环境,其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象,通过鼠标的点击以及拖曳操作,用户可以进行虚拟的实验,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目。

虚拟实验的实现有效缓解了很多高校在经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力,而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对“时、空”的限制,提供了相对宽松、快捷、自由和开放的学习环境,无论是学生还是教师,都可以自由、无顾虑地随时随地上网进入虚拟实验室,操作仪器,进行各种实验,有助于提高实验教学质量。

然而,在充满虚拟色彩的网络环境中,网络教学营造了一种更加“物化”、“虚拟化”的学习环境:计算机代替了教师,Email、BBS、NetMeeting等通信手段和通信方式代替了面对面的交流。面对“人化”到“物化”的转变和发展,传统教学中师生之间感情的流露、语言的交流和非语言的展示这些人的态度、情绪、感情很少能在媒体中传输,即使是声情并茂的可视画面,由于一切均出自冰冷生硬的机器,也会让人产生一种隔膜之感。所以,网络教学虽然拉近了人的距离,同时也会造成人们心理的疏远,感情的淡漠,学生难免会产生一系列的不适应,如信息迷航、情绪低下、情感缺失、精力不易集中等,不同程度地造成了学生学习热情的衰减。

这种状况引起了教育家、心理学家,尤其是教育技术专家的重视,开始从人文的角度反思现代网络远程教育。人们在享受网络带来的交互、反馈、互动等福祉的同时,也不得不面对网络带来的虚拟和冷漠。如何驱利避害,扬长避短,注重网络教育的情感关怀与交流,这对于广大的教育工作者而言,是一个值得探讨的问题。

二、网络虚拟实验教学的局限性

目前我国的网络虚拟实验教学还存在不少问题。首先是有关网络教学基础设施方面的问题,如计算机普及率偏低,网络传输速度太慢,宽带多媒体电信网等远程教学信息传输的质量和稳定性有待提高,上网费用过于昂贵,致使教学双向交互信息严重不对称,交互式技术媒体的交互作用与功能没有得到发挥,严重地制约了网络教学的发展。其次是教学内容制作和师资队伍建设方面的问题。此外还有教学质量监控和管理运作模式等方面的问题。归纳起来,主要有以下几方面:

1.教师与学生情感交流的缺失。

在网络虚拟实验教学中,由于教师对网络教育模式的片面化理解,或对网络虚拟实验教学的误解,单纯的只将教学内容制作成课件放到网上,导致把原本丰富的多媒体网络教学变成了简单的“课本搬家”或“电子教案”教学,用单调乏味的文字资料信息传输代替了原本应当多姿多彩的“课堂教学”,那些应当存在的、富有情感律动的网络远程教学活动,就变成了失落了教师人性化教学特色的、机械的、冰冷的文字语言界面的教学活动。学习者只看到与文字教材差不多的流媒体教材,或一大堆教案的堆砌,而看不到教师声情并茂的“情感化教学角色”表演。

2.难以对远程学习者进行有效的学习监督。

网络的飞速发展,突破了时间与空间的限制,使得异地异步学习不再困难,每位学习者可以根据自己的需要选择适合自己的课程进行学习。但众所周知,正是由于网络的便捷,导致了教育者很难或几乎不可能及时掌握远程学习者的学习情况,对远程学习者学习过程的有效监督一直是一个缺位。据权威机构统计,除少数特例外,远程开放学习院校的毕业率低于传统校园式院校,这是影响远程教育经济评价的重要因素。导致这一影响的重要原因之一就是由于缺乏对远程学习者的有效监督。另据研究表明,远程教育大多数成功者都是那些学习动机很强的成人业余学生,因此很多教师质疑,远程教育是否真能与校园生活广泛的好处相比,特别是对那些在平时的课堂学习中都不能很好学习的学生,转而在生活中体验在一个开放的环境下去自由地选择课程和学习资料,又怎能保证他们可以自觉且有效的学习呢?

3.与真实实验教学仍有差距。

基于 Internet的网络虚拟实验模式虽然能够较好地满足教学的需求,但由于受网络技术、虚拟现实技术发展的限制,某些情境还无法完全模拟,使得在真实性上与现实的环境与资源仍有差距。此外,由于学习者本身的差异性,并不是每个学习者对数字化学习环境的适应程度都相同,从虚拟环境中获得的经验与在真实环境中获得的经验还存在一个迁移的过程。因此,这种模式在目前还难以完全取代真实的课堂教学与实验。

4.计算机管理并不能完全取代人工管理。

虚拟环境下的实验教学管理基本上以计算机管理为主,但并不是说整个实验教学过程中没有教师的参与。在数字化的实验环境中,学生应能随时随地获得必要的指导,包括实验教师的指导,学生在需要帮助时,让他感觉到总有教师在身边。要实现这点,不仅要建立丰富的数字化的学习资源库,对于一些目前不能建立数字化资源库的情况下实验教师要进行即时辅导。更有部分实验并不能直接实现计算机化管理,这时只能采用人工的管理方法。

三、相应的解决策略

1.设计情感化网络课程。

设计情感化网络课程主要是针对网络虚拟实验教学中,教师与学生情感交流的缺失的现象。作为网络资源的设计也要注入情感因素。教学信息包含两方面:一种是学习方面的内容;一种是情感方面的内容。在传统的教学中这两方面都可以满足,比如老师的语速、语调、表情、动作和眼神都可以传递情感信息。但在网络条件下,这些非语言符号都没有了,取而代之的是用一些文字或图片、动画来表达情感。所以在设计网络虚拟实验交互时要把情感符号考虑和设计进去,让学生感受到自己是被关心的,从而树立信心。

学习应该是在丰富的、复杂的、真实的情境中进行,而不应只是面对去情境化的技能培训材料。要重视网络学习课程材料的教学设计:

(1)强调采取模拟谈话策略,开发具有谈话风格的学习材料,促进学习者与学习材料之间的交互,促进学习者对所学内容的意义建构;

(2)以讲故事的方法、自由交谈的方法,促进情感交互;

(3)以角色扮演的方法将学习者作为环境的一个组成部分,作为一个“演员”参与整个学习过程。基于上述策略,即使学生利用课程独立学习,其交流过程也类似于学生与教师的交流,不同于学生与机器或学习内容的一般交流。

2.改进课件设计模式,加强远程管理。

针对难以对远程学习者进行有效的学习监督问题,一个可行的方法就是从网络课件的设计上入手,通过对设计模式及其相应模块的修改,来达到增强远程教学管理和监督的目的。教学过程的管理体现着远程教育的水平,也保证着远程教育的质量。如果没有过程管理,学生在学习过程中得不到必要的支持服务,那么,学生学习效率是很低的,成才率也就很低。目前,广播电视大学在远程教学过程管理中重要内容之一是作业,它是远程教学过程管理中的一个重要的环节。因为远程教学过程管理不能仅是学生的出勤率,而要看学生学习能力的提高和学习的巩固程度,这其中作业起很大作用,学生可以不到课,但不能不做作业和实验,所以定期性考核要在远程教育中起重要作用。

具体的实现方法,可以在网络虚拟实验教学中加入与每一课的学习资源相匹配的作业或实验模块,学习者从第一课开始学习,只有学习完第一课,并且作业或实验的正确率达到一定程度的要求之后才能允许进入第二课学习,否则学习者只能停留在前一课继续学习,无法进入后面的课程(见下图)。这样既可以保证每一课的学习质量,也能帮助学习者明确学习目的,增强对自身学习能力的了解,从而减少了学习者在远程学习时的盲目性和时间浪费。

3.虚拟教学与课堂教学相结合,缩短与真实实验教学的差距。

在网络教学环境中,学习者可超越时间和空间的有形障碍,享受一种虚拟的学习生活。虽然这一切所构成的虚拟环境非常接近现实情景,但它毕竟是假的。在网络教育中,虚拟的联系并不能使人完全拥有真实感,由于技术的限制,绝大多数网络虚拟实验,只能模拟在理想状态下实验的大致现象和效果,而对真实实验中的一些意外情况和突发现象极少考虑,学生们只能是看到什么,就学习什么,思维拓展性、启发性、联想性不够,所以指望完全通过网络虚拟实验教学来达到教会学生的目的是不切实际的,最好的办法就是将虚拟教学与课堂教学相结合,课堂教学为主,虚拟教学为辅,发挥课堂实践教学中教师潜移默化的情感作用以及易于控制的优势,用虚拟教学做演示,同时发挥教师的启发和开导作用,强化教师的监督、指导作用,把传统学习和数字化学习的优势结合起来,既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又要重视学生积极性、主动性和创造性,两者结合起来才能取得最佳学习效果。这也就是所谓的混合学习(BlendingLearning),它是目前国际教育技术界关于网络教育思想和教学观念的一次重新认识和提高。

目前,一些网络学院采取了定期与不定期地把学生召集到校园里来,感受校园气氛,经常组织一些聚会活动,来弥补网上单一的、虚拟的交流。

4.完善学习支持服务体系,增强在线管理。

为学习者提供全程、全面、及时、便捷的学习支持服务,有助于保持学习者积极的情感。因此网络虚拟实验教学平台应及时提供辅导、答疑、讨论和作业评比等动态教学资源和信息,还要提供远程学习咨询,以及能够实施导航、内在浏览、查询、实时和非实时交互的教学,能够实施网上教务、考务管理等,构成完善的学习支持服务系统,为学生自主学习提供多样化的选择(RenaM.Palloff,KeithPratt,LessonsfromtheCyberspace,2001)。在此基础上,增加教师对网络学习的参与度,使教师从目标的确定、路径的选择到减少学生困惑、如何获取相应的学习资源、搜索引擎的选择、培养和激发学习者的自主学习动机等方面,提供充分的在线及时交流和异步交互,使学习者处于积极的情感状态之中。

网络诸多先进的功能应用于教育,如非线性、集成性、虚拟性、交互性、开放性、自主性,是非网络教育环境所无法比拟的。但由传统教育模式向网络教育过渡,客观上造成了人性环境的物化,因此,只有不断反思网络教育的不足,才能促进网络教育快速健康发展。教育应该强调人性化、人文化,因此,我们在发展网络教育、网络虚拟实验教育的同时,也必须为网上教学营造一个虚拟的人性环境来弥补虚拟环境下教学的不足。然而,要想在网络教育环境中完全克服诸如情感交流、远程监督等局限是一个比较复杂的问题,它涉及到教育学、教育心理学、技术哲学、教育美学、教学设计等相关理论,还涉及到情感计算与智能交互技术、多媒体技术和计算机网络技术等相关高新技术。要想提高网络虚拟实验教学的质量,使网络教育更加人性化,就要弄清网络教育和这些学科及其相关技术的关系,弄清其研究方法,最后落实到硬件、软件的设计和资源的建设、环境的构建、教学模式和教师的行为活动上来。

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