网络教育中虚拟实践的建构与应用

□武继灵，张庆慧

(1.山西广播电视大学，山西 太原 030027;2.太原城市职业技术学院，山西 太原 030027)

我国基于网络的开放教育从论证到试点、从点到面、从平面到立体的蓬勃发展，为社会提供了全新的学习模式，国家开放大学已挂牌成立。目前，参加开放的网络教学的学生可以通过下载学校的教学PPT 课件、下载教学视频录像资料或在线点播教学视频进行课程的学习。但是作为学生学习的另一个重要内容——实验及实践课程，很多人认为由于时间上以及空间上的限制，实验及实践似乎成了开放网络教育教学的“断点”。主要是因为网络课程设计和开发还停留在传统的课程理解基础上，对开放的网络教育课程特征表浅化的理解，导致部分网络课程的教学设计的粗糙化，少部分从事网络教育者从功利角度出发，关注的是网络教育的经济效益，开放教育的网络课程成为传统教材的电子版，即便是所谓立体化网络课程，除WEB页面的课程以外，还向学生配送课程讲授视频光盘和教学资源库，也很难逃脱被学生视为教材网络电子版的命运。学生不想看这些资源，不爱看这样的资源，有些学生甚至看不懂资源内容，这些现象不能不引起开放网络教育者的深思。

一、虚拟现实与教育实践的关联

我们应该探究开放的网络教育内涵的隐性特征，一是网络教育的视觉性特征:网络课程的视觉性是当前视觉文化和媒介文化对教育影响的一种回应，是当前学习者感知生活、认知现实世界、学习工作的技能、获取各种信息的重要途径。无论是在开放的网络空间中，还是在我们的现实社会中，浓烈的视像符号与单一的语言符号相比都是强势的。课程的强视觉化应该成为网络课程设计与开发所不能忽视的重要特征。二是网络教育课程的情境性特征:网络课程的情境性是指网络课程知识表征和教学都需要建立在特定的情境学习基础上。情境学习的原理主要是利用情境的生动性、可体验性、沉浸性等属性。情境学习可以使学生在原生语境的环境中去通过体验来学习，情境化更有助于推动“有意义的学习”。因此，将虚拟实践运用于网络教学，对开放的网络教育发展是一项具有重要意义的工作。

教育学中建构主义认为:知识、经验、技能不只是通过学校教师的单一渠道传授得到的，而是求知者在社会文化、社会实践的特定情境下，借助于包括教师和学习伙伴以及其他相关人、相关活动的帮助，借鉴必要的知识资源，通过对知识意义的理解和技术能力的掌控的方式获得的。在网络系统教育中，自主、独立的学习过程，体现了建构主义思想，在开放的网络教育中，学习者以自己的经验背景独立建构对事物的理解，建构主义强调在嵌入情境任务中达到学习的目的。

虚拟现实技术是一种对信息情境和信息感知的虚拟，虚拟现实技术基于计算机图形学、计算机系统工程等技术可以将某一特定的物理空间多方位延伸到虚拟的赛伯空间，依赖于虚拟性的虚拟教学可以使网络教学的视野大为拓展，使得教育教学资源的界限从少量有限伸展到大量无限。目前学习心理学家认为，因为现代人患了“思想空虚症”和“认识抽象症”，唯有影视节目才有可能帮助人们“通过摄影机从这个世界取得经验”，这是很多不愿学习的人，却喜欢看电影电视的原因。这也给网络教育从业者以启示，是否应该利用虚拟技术创作、制作“微电视”一样的微课程，通过影视化、游戏化的虚拟实践完成学习任务?就像电视剧的编剧一样，对每一个学习任务进行戏剧式结构分解，使学习任务有冲突，有悬念，有动作，有过渡，结构清晰，首尾相顾。网络课程的虚拟实践设计是否也要借鉴电影电视的制作技术营造工作情境、用“动作艺术”分解教学任务，以解说词的手段，现实与虚拟交错叙述，强调画面感时空交错，从而突出学习任务的重点。

开放的网络教育注重培养学会学习、学会做事、学会合作、学会生存的人才，以学习为中心的教育理念所形成的教学设计模式是建构主义倡导的教学设计模式。虚拟情景技术与网络教育的融合，必定会推进教育技术、教育模式的飞跃发展，它可以造就跨时空的自主学习情境，可以使传统的主观教、被动学的简单学习方式上升为以我为主，在与信息情境的相互作用过程中获取知识、技能的新型学习方式。

二、虚拟实践的建构

虚拟实践是客观主体按照一定的发展目标在虚拟空间使用数字化多媒体中介手段进行的双向对象化的感性活动，是数字化时代实践活动的发展、延伸和升华。网络空间由于客观物理对象的缺席，导致了物理对象的属性、行为经验的虚拟化。人们认为虚拟实践通常不具有实际的探究价值，而是一种观察的替代。但是通过虚拟的实践可以展示客观事物发展的多种可能性，用以选择现实的最佳方案。在实际的工作应用中由一台飞行模拟器所创造出来的虚拟世界，可以逼真地模拟真实的飞行环境，从而使飞行员不必进行实际驾驶飞机就能锻炼飞行能力。虚拟实践是借助于网络技术、软件技术和音视频技术构建，同时利用多维信息虚拟技术的建构功能来实现的。信息建构功能的应用，不是简单地针对信息的结构之建构，也需要针对事物形态结构建构，同时伴随相应的信息同化和异化的活动来实现。利用虚拟情景技术来创建虚拟实践，设备、部件及其他元素多是虚拟的，可以随时根据需求生成新的模式，实现对时空、内容、角色等进行虚拟，创造出人性化的学习情境，使学生能够在亲切、自然而且安全的虚拟环境中方便地取得感性知识、技能和实际经验，它可以非常方便地解决培训中的理论与实践问题。

虚拟实践的沉浸性、交互性特征，可以使学生能够在虚拟的学习情境中全身心地投入。虚拟实践活动，具有信息容量大、变化多、演示直观、模拟生动、人机一体、身临其境等显著特征。目前虚拟实践已经广泛应用于包括军事作战演练、汽车驾驶模拟操作、教学过程互动体验、体育技能体能训练和电器维修模拟实操等多种行业的职业技能操练，由于虚拟的操练系统成本低、易复制、无任何风险，学习者可以不断变换手法反复练习，直至掌握、巩固操作技能为止。网络教育的教学内容应当广泛应用这一新技术并不断更新，使教育实践训练及时跟上新技术的发展。

很多网络教育的院校开设数控专业，要对学生进行数控操作技术的培训，只有学校自己想办法，开设一些简单的数控教学实验来达到的目的。但由于受到经费、操作安全等因素的限制，大部分院校只能进行参观、观摩，导致学生的技术实践能力相对较差。我们开放的网络教育应该充分利用虚拟实验来克服和弥补应景教育存在的不足，发挥网络教育中计算机网络的优势，利用仿真教学软件数控加工仿真系统，解决理论和实践脱节的问题。由上海宇龙软件工程有限公司研制开发的XX 软件，可以满足企业数控加工仿真和数控技术教学相结合的需要。系统不仅可以实现对数控铣、数控车、数控刨等加工全过程的仿真，还可以实现包括毛坯类定义与夹具设置，数控程序输入编辑和调试，多种刀具定义选用，零件基准测量设置，加工仿真以及各种检测功能。

三、虚拟实践支撑开放网络教育的发展

信息技术的发展速度是指数级的，已经打开了无限的可能性。比起一成不变的传统教育，开放网络教育每分每秒都在进化。虚拟实践是将计算机系统工程、图形技术、软件技术、多媒体技术以及网络技术和虚拟仪器结合，建构虚拟实践系统的异构模式，突破实践操作的时空限制，是当前理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法。实现远程的开放的网络教育的虚拟教学，虚拟实践的实现是支撑的关键的技术，采用标准的组件框架实现教学中通用的或具有特殊功能的虚拟设备，采用虚拟系统与实际系统的映射技术，使处于不同地理位置的学习者可以同时对实践项目进行操作。

目前现代制造业正向着以信息为特征的系统技术时代迈进，其发展趋势呈现出智能化、网络化及虚拟化的特征。在传统理念和传统工艺条件下，研制开发主要是采取物理仿真，通过画纸质图、开磨具、定制元器件、组装、磨合试运行来实现创新改进。这样的工艺流程不仅时间长、成本高，而且成功率不高，效率低下。而今的工程师为了提高设计产品的开发速度，缩短开发周期，在设计的第一阶段就需要考虑好下游的制造过程、用户需求的改变、质量控制等因素，尽早排除在制造过程中才能发现的设计错误，避免大量加工件的返工。当前智能化的虚拟加工就为产品的设计和工艺的规划环节提供了智能数字化仿真和分析，从而减少返工造成的“一设计、二加工、三试验、四再设计”的低效率、低层次循环。虚拟制造为操作员提供良好的、自然的人机交互界面和逼真的临场感，使其置身于虚拟的情境中从事并感受真实制造的各种工作过程，激发出设计灵感，更快地设计出创新的产品。所以，充分运用计算机模拟仿真系统和虚拟现实技术，并把它搬进课堂，作为新型教学手段和内容，提升教学效能，打造勇于探索、创新的学习空间，可以为社会培养实用型人才。为此，伴随着利用网络技术结合高度仿真的虚拟实操情境的入校，学校网络教育的教学制度、教师的综合素质培训以及企校挂钩等也应进行适应性配套、完善、调整。

目前大多学校网络教学的基本硬件条件已具备，相应的教学理念教学设计和课程教学实施却还有些滞后。现代化网络教学具有教材形式多媒体化、知识资源共享化、教学对象个性化、学生学习自主化、实践活动合作化、配套管理自动化、研发环境虚拟化等显著特点。利用网络开展信息化教学设计，着重以建构主义理论为指导，在设计过程非线性的前提下，强调设计的逻辑性和严谨性;强调教学的重点是在内容丰富的情境中的理解、发展;强调以掌握学习方法为中心，注重学生学习能力的养成和综合能力的提高;强调运用各种知识资源来实现教学合一;强调互助学习，不限专业、不限系别、不限院校，使学生与学生、教师与学生、教师与教师以及学校与企业之间基于教学的目的进行资源的共享和活动协作;强调以“目标导向”和“解疑释惑”作为教学主线，在相关具体内容的教学情境中确定和传授学习内容、方法与技能。

虚拟现实作为最新的高科技集成技术，可以提供全感官逼真模拟，让使用者如同身历其境般在虚拟世界无限畅游，带来前所未见的震撼体验。9D 虚拟现实体验馆，标志着全球首家虚拟现实娱乐体验馆正式落户中国，9D 虚拟现实体验馆独创性地将尖端体感虚拟现实技术、互动仿真数控机械技术和多元化娱乐内容平台巧妙结合于一体，打造出一套空前创新、独具特色的体系化虚拟现实体验解决方案，开启了虚拟互动娱乐新纪元，使梦想尽头的虚拟世界变得前所未有触手可及。虚拟技术的发展应用，必然会成为远程网络教育的重要内容和基础支撑平台，为开放的网络教育教学建造不受时空限制的可移动交互学习场地，搭建交互式远程教学的高速路、立交桥，可使各学习终端与开放性远距离实践教学实现零距离无缝连接，还可以满足全社会各种各样新型技术和高等职业培训需求，从而创造更多的社会效益和经济效益，推动国家开放大学的教学模式不断走向成熟、成功。

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