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在快速发展的现代社会中,传统教育已经无法完全满足我们教育教学的要求,需要新的教学方式和手段进行有效的补足。虚拟现实技术作为一门新兴的科学手段,具有沉浸感、交互性和构想性的显著特点,这样的特征在计算机教学中有着极大的辅助作用,我们可以通过虚拟课堂、虚拟仪器、虚拟远程教育等多种方式的应用手段来提高学生们的学习积极性,激发他们的学习主动性,推动学生们主动学习、热情努力,从而达到更好的学习成效,实现我们的教育目标。
关键词:
虚拟现实;高等院校;计算机教学
当今社会正处于高速前进的发展时期,科技水平不断提高,各项新技术、新成果层出不穷。在这样的现代化背景下,全国各行各业的工作方式及工作手段也不断的得到更新,教育行业也不例外,传统的教育方式作为我们教学的基础性根基发挥着其稳定而不可动摇的作用,但是仅靠传统教学显而易见已经不能满足我们的教育工作需要,这个时候,我们需要积极主动的引进学习新的教学手段和技术,将创新与传统巧妙融合。接下来,笔者将以计算机教学为主题,试着从虚拟现实技术的特征及其与计算机教学的联系等方面谈一谈虚拟现实技术在计算机教学中的应用。
一、虚拟现实的特点及其与计算机教学的联系
传统的教学方式是以老师的言传身教为主,老师说、同学们听,一对多的教学方式搭配一些简单的视频、图片等辅助文件,这样的教学是基础,却已经不能达到最好的教学效果。所谓虚拟现实技术,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机技术造成一种虚拟情境,是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,可以让使用者进入到那个情境之中去,从而身临其境的进行工作和学习。结合虚拟现实与计算机教学之间的联系,笔者将虚拟现实的特点,概括有下面三个部分:第一,沉浸感。学生们通过虚拟现实技术进入虚拟世界中,视觉、听觉、触觉等多种感觉器官都有着鲜活、真实的感受,这种独一无二的沉浸感,可以帮助学生更好地进入教学实境中,在虚拟现实的体验中,更加专注、热情的投入计算机学习的进程之中,进而得到更好的学习成效。第二,交互性。传统的计算机教学,老师在上面传授,同学在下面单方面的接收信息,这样的教学特别依赖老师的表达水平和语言能力,教学效果很难达到最佳。而虚拟现实技术将同学们全部投入三维真实模拟的认知环境之中,同学们的每一个学习操作都会有相对应的合理反馈,教学之间产生一种频繁、高效的良性互动,这种交互性对于我们的计算机教学有着极佳的教学效果,值得我们推广应用。第三,构想性。所谓构想性,是指在虚拟现实技术的前两个特点:沉浸感和交互性的基础之上,虚拟现实所构建出来的逼真世界有着良好的构想性特征,它的建立本身结合了现实世界的大量特征,同时又在用户使用中的真实感知进行不断改良,从而获得了与真实世界最大可能的相似度与反应状况,这样建立起来的虚拟现实教学系统,对学生们的知识水平和视野的提升都带有极大的优化效果。沉浸感、交互性和构想性是虚拟现实技术的三个重要特点,在计算机教学中,虚拟现实技术可以起到很大的作用,学生们在高等院校专门构建的虚拟教学世界中可以更好地学习,一改以往那种老师教、学生学的单一传授模式,同学们可以在逼真的教学环境和良性互动中产生极大的学习兴趣与学习热情,更加积极主动的投入课程的学习中去,从而达到良好的教学效果,实在是一举多得。
二、虚拟现实技术在计算机学习中的应用
虚拟现实技术作为近年来广受关注的一种新兴技术,通过计算机对现实世界进行进行全面模拟仿真,从而为用户提供逼真的使用环境。在作为虚拟现实的载体———计算机的教学中,这种手段的加入显得更为迫切和有益。接下来,笔者将从以下四个方面试着谈一谈虚拟现实技术在计算机学习中的应用。第一,虚拟仪器。高校的计算机教学往往会涉及多种仪器的相关学习,可是以当前的教学能力,这些仪器很多时候都无法普及到每位学生身上进行一对一的操作练习,从而导致教学效果的极大程度下降,而虚拟现实技术可以很大程度上改善这个缺陷。学生们可以通过虚拟现实技术在逼真的虚拟世界里进行仪器操作练习,这样的练习可以减少许多现实的仪器损耗,练习的人数和时间也有了很大程度的扩展。第二,虚拟课堂。虚拟课堂作为传统教学的补充,可以补足许多传统教学所不能实现的地方。一些传统课堂出于时间、空间、金钱或者技术问题而无法实现的展示教学,在虚拟课堂中有了更多、更大的实现可能。同学们通过虚拟课堂,可以很大程度增强对传统课堂知识的学习体会,也可以学到许多传统课堂学不到的知识。第三,虚拟远程教育。当前的教育模式已经渐渐向网络化时代过渡,学生们不仅可以通过考学、进入大学校园这样的方式进行高等教育学习,一些已经工作或者身处远方的人也可以通过远程教育的方式进行进一步的深造,从而对国民整体的综合素质、学习水平的提高都有所提高、促进,而虚拟现实技术支持下的虚拟远程教育,就是实现学习目标的重要工具和关键一环。就计算机教学而言,很大程度上来讲它是具有极大实践性的一门科学教程,作为一种职业培训,很多需要它的人并没有办法全职来到高等院校进行实地学习,这种时候,虚拟现实技术就给我们提供了一个非常好的解决途径———通过虚拟远程教育给那些需要它的人一个学习的机会,从而达到更好的教育目的。
三、结语
虚拟现实技术在当前来讲还是一门新技术,很多地方都还没有完善,完全进入课堂的条件尚不充足,但是不可否认的是它的前景是十分光明的,尤其作为计算机科学,与虚拟现实技术的联系十分紧密,将虚拟现实应用在计算机教育中就显得更加的必要和紧迫了。在可以预见的以后,虚拟现实技术会越来越完善和普及,其在计算机教学中独一无二的优势也会越发明显,作为一种新兴的教学手段,虚拟现实技术在计算机教育中的应用是必然且无可替代的,各大高等院校眼前也在积极的进行这样的教学探索和初步实践,最终它会在计算机教学乃至各门各科教学中都发挥重要而不可替代的作用。
作者:牛希镭 单位:辽宁轨道交通职业学院
“双课堂”教学的基本操作模式,总的来说,就是教师用双课堂(虚拟教室与现实课堂)所构成的教学环境,组织学生围绕某项学习任务,完成一个自主性、主动性较强的学习过程。即把过去那种单向传输的教师讲授式教学变成组织学生积极参与、充分发挥学生主体作用、全程优化学生学习过程的教学。
这样的“双课堂”,不仅可把传统习惯中的“课上”、“课下”整合成一个有机体,而且极大拓展了教学互动的时空域。师生互动、生生互动没有时空限制,可多向度地充分开展,可持续推进并深化。这是一种便于开展多元、多层、多线索教学活动,并可对它实施有序管理的新型教学环境。在这种新型教学环境的支持下,传统课堂的弊端就不复存在了。
需要说明的是,所谓“虚拟教室”并不等于网络教室。它指的是给班里每个学生在网上实名制注册——一个学生建一个网页,任课教师也建一个网页——所形成的与现实课堂人员构成完全一致的一个虚拟环境。在这个虚拟教室里,有师生的公共平台,教师可在这里信息,提出教学要求;学生可把问题、作业随时到平台上。教师可用设置栏目的方式对平台进行无限分割,使学生提交的东西分门别类地在平台上呈现。凡是发到平台上的东西,全班都可看到。学生可自由参与每一个栏目之下的学习,可就栏目里的问题自由参与讨论,也可在每个同学提交的作业下直接发表意见。如果不愿意公开讨论,也可根据需要只与教师或只与某一个或某几个同学讨论。虚拟教室与丰富的数字化资源相链接,学生可自由查找相关资源。学生在虚拟教室的信息,可永久保存。在虚拟教室里,教师可根据需要便利地查到每一个学生所信息的全部记录与相关统计结果。学生可利用自己的网页,保存自己愿意保存的一切信息。教师不必通过专业人员即可在平台上设置各种栏目,也可视需要锁定或关闭栏目。
双课堂中的虚拟教室与现实课堂不是相互代替的关系,而是优势互补的关系。现实课堂,口耳相传,如沐春风,举手投足间的暗示,眼神语气中的魅力,氛围场合的效应,都不是数字化所能取代的(纸介质书本的载体作用也不是网络全都代替得了的)。一般来说,现实课堂便于解决共性的、需明确统一要求的问题,便于使某些重要资源的共享取得更大效果;虚拟教室则便于开展多样化、个性化的学习活动。虚拟课堂超越时空限制以及实时、多向互动等特点,便于各类学生充分参与到学习活动中来,便于开展针对性很强的个别化教学,便于学生个人潜力的深度开发,便于学生进行充分思考、完成充分表述,因而学生在虚拟教室提交“作业”的水平之高,常出乎教师意料,而及时的生生互动,又会对进一步激励学生学习的主动性产生奇效。
《虚拟仪器技术》课程是为大三、大四阶段的通信工程专业的学生开设,该目标人群的特点是有一定的专业基础知识和文本编程基础。针对该类型的学生课程开设的目的有二:首先,学生能够掌握虚拟仪器软件开发环境,能够进行软件编程;其次,根据学生专业课程的特点,学生可以实现本专业课程的仿真实验。例如,根据《信号与系统》课程的知识实现信号的FFT变换、根据《通信原理》课程中掌握的原理实现模拟信号的调制解调。在该过程中学生既掌握了虚拟仪器软件编程的方法,也对过去学过的专业知识进行了复习并加深理解;最后,学生能够结合数据采集装置和相应传感器来实现工程设备的开发。
2《虚拟仪器技术》课程的教学方式
该门课程的教学方式采取的是课堂讲授、学生练习以及基于项目的动手实践相结合的教学方式。
(1)通过课堂理论教学使学生熟悉虚拟仪器技术的概念、原理和应用,使学生了解虚拟仪器在实际应用中的重要地位及其发展与应用前景。
(2)通过LabVIEW软件编程的练习和实践,使学生掌握虚拟仪器软件平台的操作和使用规则,在培养学生解决问题的能力的同时也给学生掌握专业基础知识提供了一个平台。
(3)通过专业实际训练使学生能够进行具体实际工程的设计,培养学生的实际动手能力和独立思考与综合运用所学知识解决实际问题的能力。
3《虚拟仪器技术》课程体系设置
《虚拟仪器技术》课程体系的设置则是参考了国内外高校十几年的教学实践,并且根据本专业的特点和学生的具体情况,将该课程分为了LabVIEW软件平台学习的理论部分和虚拟仪器硬件平台的实际训练部分。
(1)理论教学部分:该部分的教学需要强调动手实践的能力,但是授课过程中的理论知识仍为重点,作为图形化编程语言LabVIEW的模块化的设计很容易激发学生的学习兴趣,但是习惯文本编程思维方式的学生将思路转变也作为教学过程的难点。所以课堂的安排为:首先,教师讲授相关内容,然后提出问题,学生根据问题动手解决,最后教师通过学生解决问题的思路进行总结并提出共性的问题。通过这样问题解决式的教学方式,让学生在课堂上通过不断解决问题的过程体验对新知识掌握的成功感。同时根据通信专业学生的专业特点,设计一些与本专业知识相关编程练习,如信号的FFT变换、对信号进行调制解调,使学生在掌握新知识的同时加深专业基础知识。通过学习,学生对虚拟仪器技术产生了兴趣,经常利用课后时间翻阅相关专业书籍,并且通过互联网吸收相关知识,部分学生不仅能够按照常规的方法解决问题,也能够提出新思路解决问题,甚而完成超出学习范围的编程练习。
(2)实际训练部分:在理论教学授课部分,学生通过软件程序设计以及仿真硬件能够掌握LabVIEW的基本编程方法,但是如真正掌握完整的工程系统的构成必须结合真实的硬件I/O的实摘要:本文简要介绍了虚拟仪器技术的概念及在通信工程专业开设《虚拟仪器技术》课程的意义,详细阐述了该课程惯,从而提高学生英语知识的实际应用能力。
4预期效果
通过本校英语课堂采用多媒体教学的实际情况分析,笔者认为在高职院校使用多媒体技术教学虽然存在一些问题和难题,但是总体上来看,多媒体教学可以有效促进教师不断探索英语教学的新思路,提高学生自主学习的兴趣和能力。
5结语
我在多年语文教学中,总结了一些经验和教学方法,创设自由的课堂心理环境,在感悟的基础上虚拟,通过展现发挥学生的多元智能和创造潜能,经过小组合作比较虚拟的优劣,使语文阅读教学异彩纷呈,充满情趣,充满活力。
一、阅读教学中动态虚拟的两种形式
动态虚拟阅读教学按照思维层次由低到高、限制程度由大到小分为以下二种。
1.填补艺术空白──再造虚拟。
艺术需要空白,读者就是利用作品的艺术空白进行虚拟。这是一种最低层次的虚拟,也是运用最为广泛的虚拟形式。是指学生阅读感悟后,在原文内容和形式的基础上进行的再现、重构、扩展和改造,是对课文本身的虚拟。一般来说有两种情况:
(1)阅读过程中的虚拟。
如阅读《鲁提辖拳打镇关西》时,课文中并未写到他伯外貌,但通过他三拳打死镇关西的情节的描述,感知他疾恶如仇、刚强勇猛的性格特点,脑海中就会不自觉地显现出他的勇武形象。这时让学生把他的外貌描述出来,大多数学生都写到他“浓眉大眼,满脸络腮胡,人高马大,虎背熊腰”的形象特点。当这幅画只是在读者心中时,这便是一种隐性的再造虚拟。尽管这种虚拟“一千个读者就有一千个鲁达”,但又必须是“鲁达”,而不是“贾宝玉”。这就体现了虚拟的多元性和集中性。文学作品不仅在外貌上会留有空白,因此其他诸如心理活动、语言、神态等都可以进行虚拟。
(2)阅读结尾的虚拟。
文学作品最大的艺术空白要算文章的结尾,在读者意犹未尽时画上了句号,给读者留下了广阔的想象空间。例如《皇帝的新装》,当皇帝“觉得百姓们说的话似乎是对的、心里有点发抖”的时候,故事就结束了。读者不禁要想:这个愚蠢的皇帝难道就这样算了吗?这时可以让学生根据皇帝的本性进行虚拟《皇帝回宫以后》。
学生对这一类的虚拟总是乐此不彼,即使最差的学生也急于表现,极大地调动了学生学习的积极性,拓展了学生的思维。
2.挑战名家名篇──过程虚拟。
这种虚拟的限制比前一种小,因此也更富于创造性。它源于课文又不受课文限制,不能离开作者及其时代。过程虚拟强调从解读课文这种作者思维物化结果来再现过程,并在过程中虚拟文章的立意选材、语言运用和谋篇布局。纵向的过程虚拟是一种动态的感悟,它和从平面的物化结果而来的感悟相互补充、相互激发,从而提高阅读的广度和深度。如《渔夫的故事》一文的教学,有学生问,“故事中的魔鬼太愚蠢了,太容易对付了。事实上,很多敌人是非常狡猾的。
假如他识破了渔夫的计谋,不肯钻入胆瓶,渔夫又该怎么办呢?”这个问题问得好。这是对写作思路的挑战,这时可以发动学生对故事的情节进行虚拟。经过一番思考和讨论,学生们提出了多种多样的可能,为渔夫想出了丰富多彩的计谋,极大地丰富了课文的情节,深化了对课文的理解,同时也激活了学生的思维。
二、动态虚拟阅读教学应遵循的三个原则
1.虚拟必须自由──民主开放性原则。
阅读教学中的虚拟是极具开放性的思维和语言的训练过程,是充满丰富的情感体验和人文感悟的心理历程。因此首先必须有宽松、和谐、自由的课堂环境,才能出现“天高任鸟飞,海阔凭鱼跃”的局面。人本主义心理学家罗杰斯指出:“有利于创造活动的一般条件是心理的安全与心理的自由。”自由的课堂环境有以下几个特点:
(1)民主性和平等性。
创设一个相互信任、相互尊重、和谐民主的心理环境:允许民主讨论、自由思考,每个人都可以忠实、自然、无修饰地表达自己,不惟书,不惟师,不惟上,给思想松绑。
(2)愉悦性与激励性。
在愉悦性的心理环境中,学习者情绪愉快、精神放松,有利于发挥学习的主动性和创造性。时时激励、赞赏学生,学生就会体验到快乐感和成功感,从而增强自主性和自信心,不断获得创造的巨大动力
(3)启发性和开放性。
在启发气氛影响下,学生彼此交流,相互启迪,自由讨论,创新思维可以得到最大的发展。开放性的课堂心理环境有利于开展批判性的研究,鼓励好奇心与冒险精神,为一切超越常规的标新立异、奇思妙想提供了生长的土壤。
2.虚拟必须感悟──求实性原则。
感悟是虚拟的基础,虚拟是感悟的深化。感悟是阅读的基础层面,虚拟是阅读的创造层面。连课文都没有读通、读透,虚拟就失去文本的基础。缺乏对现实的课文所表现的那一种“可能性”的感受悟,就想当然地虚拟课文的“另一种可能性”,这样对于教学毫无意义,这是一种虚浮的学风,必须坚决反对。
3.虚拟必须比较──合作性原则。
关键词:模拟上课;教研活动;新形式
中图分类号:G633.96 文献标识码:A 文章编号:1005-2410(2013)10-0050-02
近年来,不少地方在体育教师招聘、教学评比活动中普遍采用模拟上课这种教研形式,模拟上课正成为继上课、说课之后又一项展示体育教师综合素质,反映教学能力,考察运动技能水平的活动形式,它既是对上课、说课等教研手段的有益补充,也是今后非常重要和有效的体育教学研究方式之一。
一、体育模拟上课概念
“模拟”,是对真实事物或者过程的虚拟。对于体育模拟上课,目前有诸多不同的理解。
要明确“模拟上课”的概念,首先要明确模拟上课的目的和效用。体育模拟上课具有“突出教学活动中的主要矛盾和本质特征,使教学研究的对象从客观实体中直接抽象出来,省时高效”特点,主要是在相对淡化学生和教学媒介的情况下,体现作为教学研究对象之一的教师综合能力与素质。因此,笔者认为,体育模拟上课是教师在虚拟学生、虚拟课堂教学环境的情况下,运用语言(讲解、肢体)、示范、组织、指导等,将课堂实际教学过程(教学双向,重点是教的过程)在较短的时间内呈现出来的一种上课形式。
二、体育模拟上课的分类、特点与适用范围
根据不同的划分依据以及理解,模拟上课有几种不同类型。于素梅将体育模拟上课分为三大类五小类:课时模拟、片段模拟(主教材和课时时间片段模拟)和单元模拟(逐一和重点课时模拟),并对其适用性进行了阐述。但笔者认为,在划分的依据上还可以细化,按照教材内容多少,可将模拟上课划分为单元和课时模拟两种类型;按照课程接受的完整程度,可以将其划分为完整和片段(部分、时间)模拟两种形式。不同的类型又各有相应的应用条件、特点和适用范围(表1)。
1.单元模拟是在教研活动时间有限的情况下,将某一类教材内容教学集中展现出来的模拟形式,也可以是在单元基础上对重点课时的模拟。在体育教研实践活动中,对某一教材内容进行研究时,往往容易忽视该教材内容的系统性和整体性,将研究集中于一堂课的教学上。单元模拟上课较好地解决了以往对于教学内容或教材系统性把握不够的问题,有助于教师树立单元意识。
2.课时模拟上课一般是在教研活动时间宽裕的前提下进行的,它能够反映教师对选定教学内容教授的理解与把握。全国首届中小学体育教师教学技能比赛中采用的就是规定项目(抽选一项)的课时模拟上课,参赛教师通过这些项目的课时模拟教学,反映出了各自的教学基本功和基本技能。课时模拟上课比较适合招聘、考核、评优等。
3.完整模拟上课是将真实课堂的每个环节(从开始部分到结束部分)完整地演示出来,能完整考察教师驾驭课堂能力,如技能展示和教学能力、课堂组织能力,甚至还有课堂常规、安全教育等等,一般也需要有充裕的教研活动时间,适合于招聘、考核、评优等。
4.部分片段模拟上课适合于某一教学内容专题研究,或是在同课异构中强化某一特定环节的教学时采用。片段模拟上课能够在有限的时间内内,让更多的教师参与到上课中来,呈现出多种课堂形式,演绎多种教学手段和方法,展示多样的学法、纠错和保护帮助指导,从而提高教研活动的效率。
虽然上述形式的模拟上课都有其一定的应用条件、特点和适用范围,但这也是相对的,具体应用时还需根据教学研究目的和需求以及实际情况来选定形式,可以是单一类型的也可以是多种形式综合使用。
三、体育模拟上课与上课、说课的区别
体育模拟上课与上课的最大区别在于其是在虚拟学生参与下的教学活动,但其仍存在教师与虚拟学生双向的互动交流活动。
体育模拟上课和真实上课在侧重点上有所区别:体育模拟上课侧重于过程性、实践性,强化教的过程,体现教师的个性化和主体性,关注的是教学预设方案的呈现及教师驾驭课堂的能力,而真实上课则侧重于过程性、实践性,强化教学双边过程,体现教师主导和学生主体性。
体育模拟上课与说课有明显的区别:说课侧重于处理好教师与教材的关系,即教师“教什么、怎样教、为什么要这样教”,注重理论层面的说理,而模拟上课则侧重于过程性、实践性,解决“教什么”和“怎样教”,同时强化教的过程,体现教师的个性化和主体性;在程序上,说课往往是沿着教材分析――学情分析――教学目标――教学重难点――教学流程这一形式而展开,内容上包含教学内容、目标、重难点、学情分析、教法、学法、教学程序,而模拟上课只需将教学流程具体化,其内容包括教学内容的讲解、示范、教法学法指导、保护帮助、纠错、评价等,教学目标、教学重难点等内容体现在教学设计之中;在信息传递方面,说课是单向信息传递,而模拟上课要考虑虚拟学生的学习活动,是双向的信息传递(表2)。
四、体育模拟上课要求
虽然模拟上课不是真实的课堂教学,但其所有程序和要求与真实课堂教学是相同的。由于模拟上课“无生参与”的虚拟性,表面上看似降低了上课的难度,实则是对上课教师提出了更高的要求。
1.清楚的讲解。必须做到精炼、简洁,口齿清晰,避免废话、空话,同时注意专业术语的运用。
2.正确优美的示范。要求教师具备扎实的体育技能水平,具备高规格的动作示范。
3.清晰的教学步骤,有效的教学手段、策略。预设的教学步骤要清晰地、有层次地展现,体现出层层递进,教学手段和策略要紧紧围绕教学内容展开并体现解决实际问题的有效性。
4.到位的学法指导。要心中有“生”,做到此时无“生”胜有“生”,对“学生”进行个别和集中的学法指导,体现教师在无生情景下的课堂感知能力。
5.到位的保护帮助。应强调如何正确地保护帮助,明确其重要性,同时寓安全教育、合作学习等理念于其中。
6.有序的组织调动。教师在组织调动中应做到心中有“图”,组织调动要体现合理性和实效性,口令清晰、有效。
7.及时、有效的纠正措施。同时还应注意纠正措施实施的时机,个别纠错和集体纠错相结合。
关键词:机械基础;教学设计;几点思考
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)14-112-01
一、熟知课程教学内容。
《机械基础》不同于《机械设计》其课程内容包括机械传动、常用机构、机械零件三个模块。其中,机械传动部分介绍带传动和链传动、螺旋传动、齿轮传动、轮系和减速器;常用机构部分介绍平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构;机械零件部分介绍联轴件、轴、轴承。其课程特点是内容涉及较广,各章节的相对独立性较大。
要想出色完成授课任务教师要注意把握教学内容的深度和广度。如果参照教材照本宣科,学生往往弄不清问题的根本,最终是《机械基础》成为普及机械机构的科普课程。如果一味给讲解原理、推到方程又容易是学生晕头转向,从而不知所云。例如:在进行其它类型齿轮传动的教学时,如果按照书上的纲目来进行讲解,很多学生课后只能够达到识别圆锥齿轮、涡轮、蜗杆等机械元件的水平。而对于重点的教学内容它们的传动特点以及维护保养方法却张冠李戴。究其原因就是齿轮传动种类太多,学生分辨不清它们之间区别于联系从而容易混淆。如果参照机械原理可以参照如图1所示脉络来进行教学设计,这样学生知道各类齿轮传动的“前世今生”就不再容易混淆了。
图1其它类型齿轮传动教学设计示意图
二、利用虚拟仿真技术激发学生学习兴趣。
传统教学中理论与实验是分离的。存在的教学方法单一、知识学习和实验动手操作相互分离,学生缺乏学习主动性和创造性等问题,通常采用虚拟仿真实验室来来进行课题实验教学。为了增加整个虚拟仿真实验室的操作趣味感,使学生在使用该系统时能感到沉浸性,可以采用游戏设计的理念,实现了多个场景的转换,使学生在使用中感到真实感。一般说来,虚拟实验室又称为虚拟现实(Virtual Reality),简称VR或称灵境技术,实际上是一种可创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界,用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互,使其系统在教学中具有三个显著特点,如图2所示。
图2虚拟仿真实验的特点
运用虚拟仿真技术可以完成实验操作,所取得的实验结果等效于甚至优于真实环境中所取得的结果,起到培养学生学习兴趣、提高学生的创新能力的作用,架起了学生形成感性认识与理性认识之间的桥梁,改变了单一的理论教学形式,避免了学生形成认知困难和现有装备不足的缺陷。从而极大提高学生的学习积极性。
三、课堂中灵活举例。
学生通过预习、听课、观察等教学活动,要求做到阐明常用机构与机械传动的工作原理和性能特点;按照以往的教学设计在讲解完机构的机构组成之后往往就是讲解应用举例了。教材中的例子要么已经过时要么学生根本就没见过,实际教学过程中很难引起学生共鸣。为了解决这一问题,就需要教师在教学活动中灵活举例而不要拘泥于教材。
要想做到灵活举例可按照图三来进行。教师在课前准备时要多发面收集集料包括图片、视频等,对于各类机构的应用举例更是多多益善。学生在预习时要建立起基本概念。在世界课堂教学活动中,教师在讲解完基本概念以及机构、组成之后首先布置讨论任务,让学生先根据自己的生活认知来进行举例。学生通过“头脑风暴”的方式尽可能的举出自己所认为的事例。对于学生的举例教师要逐一讲解,这对于教师是极大的挑战,但对于发散学生的思维益处很大。最后教学、学生一起总结、梳理出各类传动的特点。通过以上的方法和步骤学生对于各类机械传动的认识往往更加深刻,从而进一步提高了教学效果。
根据教学系统论,从主客体关系划分,教学系统主要构成要素是教师、学生与教学媒体(含教材、教具、实验等)。教学过程就是系统中诸要素相互联系、相互作用的过程(如图1)。因此,教学评价体系的建构必须关注系统中各个要素及其关系。由于虚境型片段教学系统中学生是缺位的(或者说是虚拟的),故对虚境型片段教学的评价应聚焦于教师,关注教师与教学媒体(特别是教材)、教师与虚拟学生之间关系、相互作用及其结果。
基于上述认识,对虚境型片段教学的考评,应聚焦于教师,并从老师对片段教学内容理解(教师与教材关系的重要方面)、学生学习情况把握(教师与学生关系的重要方面)、片段教学组织呈现(教师与媒体、虚拟学生间相互作用的表征)及片段教学实施效果(教师与媒体、虚拟学生间相互作用的结果)四个方面、通过执教者的片段教学设计以及片段教学过程来综合考评(如图2)。
1.学情把握
“学情把握”是指基于片断教学的开展,执教者对学生当前学习状况(指学生已具备的知识与技能、所持的偏好和态度等)的了解与掌握。学情把握情况直接决定着教学目标的确定和教学策略的选择,从而对教学效果产生直接的影响。然而,对于虚境性片断教学来说,由于现场没有学生,对于“学情把握”的评价,只能从普适性(即片断教学内容对应的、真实的学生所处的群体所共同具有的、普遍性的起点行为、已有知识、学习动机、能力水平等)角度来加以考评。由于该指标只能评价“普适性”学情而非“针对性”学情(即不是通常课堂教学中,针对所教班级真实学生的学情),故其权重不宜多大(宜控制在15%左右)。
虚境型片断教学如何评价“学情掌握”呢?实际操作中可结合片断教学设计(教案)及片断教学过程来考评。如,通过教案及教学过程,分析教师采用怎样的“先行组织策略”来引导学习、将新知识与哪些已有知识联系整合、采用怎样的方法来激发学生兴趣、使用怎样的策略来突破教学难点等,可在一定程度上衡量教师学情把握的水平和能力。
2.教学理解
“教学理解”是指教师对学科内容(包括学科知识逻辑结构和学科思维方法等)的把握情况。执教者的教学理解折射出执教者的教育理念、学科素养、教学水平等多方面内容,并制约着课堂教学行为及教学效果。因此,“教学理解”是考核片断教学的重要指标,所占比重应为35-40%。对于教学理解,可从“教学价值”、“教学目标”以及“教学策略”三个层面来加以分析(如图3)。对于“教学理解”各个指标的考评,实际操作中也是结合片断教学设计(教案)及片断教学过程来考评。
2.1 教学价值
“教学价值”实质上是“为何教(学)”的问题,反映执教者对教学内容的价值、地位和作用、内在联系等主要方面的把握。“为何教(学)”的把握情况对教学素材的处理、教学目标的确定、教学方法的选择、教学过程的安排、教学资源的利用等直接影响。因此,考察执教者对“教学价值”的把握具有十分重要的意义。对于“教学价值”的评价,可重点关注执教者是否明确片断教学所选取的教学内容的迁移价值、认知价值和情意价值,是否深入把握教材文本蕴含的真实意义并将其转化为自己头脑中的认知和精神,是否把握住知识的内在联系和它的系统性和整体性等。
2.2 教学目标
“教学目标”即为“教(学)到什么程度”的问题,是衡量教师在理解教学价值的基础上对课时教学应达到的教学要求把握情况的指标。由于教学目标对教学过程安排、教学评价设计等教学策略的制定具有重要的指导意义,因此,该指标对片段教学的考评具有十分重要的价值。对于教学目标的评价,关键看片段教学执教者是否能在清楚认识片段教学内容及学情把握的基础上,根据课程标准的要求、联系选题特点准确、合理、全面的制定片段教学目标,并能以局部目标体现课时乃至单元的整体教学目标。
2.3 教学策略
“教学策略”即为“怎么教(学)”的问题,是衡量教师规划教学过程是否合理、是否优化的重要指标。它是基于正确认识“为何教(学)”、“教(学)到什么程度”的基础上做出决策的,也是教师教学理念的具体化体现。该指标直接定格着课堂教学的实施,并很大程度上制约着教学效果。因此,这一指标作对片断教学评价具有十分重要的意义。对该项目的评价,重点关注执教者采用怎样的教学手段与方法、安排怎样的教学环节与任务、创设怎样的问题与思维情境、开展怎样的教学评价与反馈,有效地为实现教学目标服务,从而使学生实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三维目标。
3.教学呈现
“教学呈现”是执教者通过实施片断教学来展示自己的“学情把握”、“教学理解”及教学能力等的过程,它反映着执教者的教育理念、教学驾驭能力,并制约着教学效果的达成。因此,“教学呈现”是片段教学考核的核心指标,其权重应为35-40%。对于“教学呈现”指标的考核,从操作层面看,主要从教学技能的视角来着力。课堂教学技能很多,基于片段教学时间短、内容少的特点,考核时不可能也没有必要对技能全面考查,而应突出重点。
根据新课程教学理念,教学本质是交流、对话。这种交流、对话过程,是以课程内容为问题,共同去生成新的问题、去构造新的意义的过程。基于此,有人提出新课程理念有效课堂教学的基本要素包括问题呈现、对话交流、情境刺激、科学指导、全面评价等五个方面。根据有效课堂教学基本要素和教学系统要素,对“教学呈现”的考评,应通过片断教学执教过程、重点从“问题与对话”、“反馈与调控”、“板书与演示”三个项目进行(见图4)。
3.1 问题与对话
“问题与对话”实际上包括两个方面:一是如何提出或呈现问题;二是如何基于问题组织对话(虚拟对话)。其中,问题提出就是教师通过假借某种方式或情境引出文本要研究和解决的问题,而组织对话则是根据问题引导学生(虚拟的)开展相关的思考与讨论、探究与交流等活动,它们是课堂教学的核心环节。对于“问题提出(呈现)”的评价,关注老师是否注重培养问题意识、是否艺术化的提出问题、是否善于建构问题支架、是否注重提出开放性问题等;对于“交流对话”的评价,则要关注执教者是如何营造虚拟对话环境(是否创设民主、和谐的对话环境)、如何构建虚拟对话关系(是否建立合作、互动的良性对话关系)、如何组织虚拟对话(是否关注对话的有序性和有效性)、如何进行归纳整合(是否对问题对话情况进行及时的归纳总结,让问题进一步凸显和明了,使对话层层深入等)几个方面。
3.2 反馈与调控
由于新课程课堂教学以“问题――评价――解决”为核心,教师与学生带着问题走进对话,使问题解决逐步引向深入。因此,在问题解决过程中,及时进行“反馈与调控”显得相当重要,只有及时的反馈和调控,才能使问题解决逐步引向深入,最终达成教学目标、提升教学效果。“反馈与调控”项目的考评,对于虚境型片断教学而言,应关注老师在学生问题卡壳时(虚拟状况)是否给予启发式指导、问题偏向时是否给予规范性指导、问题错误时(虚拟状况)是否给予科学性指导、问题深入时(虚拟状况)是否给予递进式指导;对学生的学习(虚拟状况)能否给予及时、科学的评价,是否尊重、悦纳、理解、支持学生表现,是否激励学生实现坚持不懈的学习等。
3.3 板书与演示
板书与演示(包括媒体、教具和实验演示)是教师教学所涉及的两种基本辅助手段,也是两种重要的教学技能。对于板书与演示,它们是学生感知信息的视觉渠道,是发展学生智力和形成良好的思想品质的桥梁和工具,教学时使用是否恰当也将对教学效果产生影响。因此,它们理应成为片段教学的考核指标,并结合片断教学过程从针对性、实用性、实效性等方面做出评价。
对于板书的考评,关注板书是否根据教学需要,进行艺术构思,使板书内容系列化、结构整体化、表达情境化。具体可关注:内容精炼程度、设计精巧程度、形式美化程度、方式灵活程度等几个方面;对于演示的考评,关注教学时是否根据课程特点、教学内容和教学情境的需要合理、有效、灵活地进行演示,演示是否有效的帮助学生既理解知识与掌握技能、又引导(促使)学生参与到教学活动中,演示是否具有创新性;等等。
虚拟现实技术为教学实验、实训课程发展带来了新的契机。传统的环境艺术课程仅靠施工图与效果图等二维方式的教学,不直观;课堂上师生缺少互动,更谈不上与设计受体或客户的互动。虚拟现实技术参与实训课程后,营造出一种自然、亲切的学习氛围,学生很方便的观察到不同的控制效果并很容易地掌握设计与施工原理。师生互动性强,教师在实训课堂上利用虚拟现实技术进行三维展示教学,一方面可以清晰的传递教学要求及相关信息,解决了传统教学中难以用语言和手绘等表达的工程施工、经验等抽象知识的教学问题,让环境艺术专业的教学更简单,更具可操作性;另一方面虚拟现实技术仿真、生动、易用的效能,学生会更主动地、创造性地、高效率地去完成课程任务,而非等待观望。
2高效安全实用的虚拟实验
与传统的实训教学方式相比,虚拟现实技术参与环艺实训课程不仅可以解决职业院校建立真实模型室经费不足的问题,在学生作业效率提高的同时减少了实训风险。随着虚拟现实技术的成熟和发展,建立各种环境艺术装修实验室已经不是梦想,例如模型实验室、金工实验室、材料实验室等。这些在传统的课堂教学条件下很难做到,或要花费大量资金才能实现实训课程,如今学生只需要在脑海构想整个室内模型,通过各种三维场景构建工具,就能做出具体的模型;学生在设计过程中就能直接感受设计质量的优劣,做出正确的选择与决定,避免在未来施工中犯错误,减少了施工带来的安全风险。
3灵活机动的实验过程
虚拟实验不受真实时间和空间的影响,这是一种灵活的、实时的实训学习方式。学生能方便地改变事物的条件以观察所发生的变化,对于不熟悉的程序学生随时可以反复练习,获得更大的创作自由度。通过电脑界面操作,不依赖固定课堂讲授,学生可以随时随地展开学习实践。且学生在设计过程中就能直接感受设计质量的优劣,可在设计的早期及时发现潜在的问题,及时修改。实验过程的灵活、随机性,减少了学生的课堂学习的紧张感,在享受实验中学习,他们不仅知道实验的结果,而且能在实验过程中体验发现知识的乐趣。
4优化教程,提高实训课程的执行力
虚拟现实技术不仅是辅助教师教学的工具,更是启发学习思考、促进学生发展的激发工具。利用虚拟现实技术特有的交互性、沉浸性和易操作性特点来表现教学内容,提升了课堂的内涵,从而改变传统教学方式。学习的主动权交给了学生,教师变为学习的支持者,学习方式从原来的接受型、被动型的学习转变为积极型。目前我们看到,在应用虚拟现实技术后,环境艺术专业实训课程立体化教学法已得到充分发挥,学生温故而知新,在兴趣中逐步提升了个人的专业执行力。
5结语
关键词:虚拟学习;远距离教学;研究
中图分类号:G644.5文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)02-0216-02
放眼当今世界,发展最为迅猛的莫过于计算机及网络、通讯等技术。网络作为一种新兴媒体,为我们的学习方式开辟了新途径,给现代教育带来新的发展机遇。众所周知:学习方式主要有两种:一种是传统学习方式,另一种是根据建构主义理论发展起来的基于网络的协作化学习方式。本文要介绍的虚拟学习(Virtual Learning)便是一种基于网络的全新学习方式。
1 虚拟学习的定义
虚拟学习是一种在线式(Online)的学习方式,将网络作为一种完全沉浸式的交互界面,把网络空间转换为社会空间,通过虚拟社会将人们联系起来,提高协同工作者之间的可感知性和交互性,使其获得更真实的身临其境的体验。这种学习方式以学习者为中心,为学习者提供符合个人需求和特点的互动实时的课程,课程的设计注重学习者的及时反馈和学习效果,其形式为虚拟学习社区,“在虚拟的环境里学习现实世界”。
2 虚拟学习与远距离教学的区别
一提到虚拟学习,很多人就会将它与传统的远距离教学混为一谈。其实,虚拟学习是一种实施方式更为先进的“远距离”学习。传统的远距离教学只能借助录像带教学、电视教学等方式进行异步教学,虚拟学习与之最本质的区别就在于其同步性,进行同步的讨论会,现场有虚拟教室、虚拟同学、虚拟学伴、虚拟教师等来进行“教”
与“学”的动作。虚拟学习的出现必将给传统的教学模式带来巨大的冲击。
3 虚拟学习的特点
我们可以将虚拟学习看作“虚拟”和“学习”的结合体,即“虚拟社区”和“在线学习”, 虚拟学习社区继承并融合了传统社区、虚拟社区和在线学习的相关要素,它是网络教育教学最基础的一种方式。虚拟学习的推广势在必行。
3.1 互动性
这是虚拟学习最显著的一个特点,互联网络超越地域限制保证了其良好的互动性。虚拟学习依托最先进的信息技术,实现了学习的互动性。借助软件技术,虚拟学习通过在网络上架构学习平台,为身处不同地方的学习者提供了一个能够通畅交流的“虚拟课堂”。每名参与互动教学的学生都需要根据自己的需求选择一间“虚拟教室”,处在同一“虚拟教室”中的教师与学生的交流就如同在真实的教室一样。教师讲课的同时,可随时向学生们提问,并指定希望发言的同学发言;学生也可以在教师讲课的过程中随时提问,经教师同意后提出问题;互动课堂将语音、视频、幻灯片、白板、问答等教学活动整合在同一操作界面,整个教学过程中教师和学生能够通过视频、语音、文字等手段实时互动交流,完成教师和学生教与学的交流过程,能够真正做到“身在课堂,有问必答”。学习者即使身处雪域高原或者天涯海角,他们的学习都能够达到良好的互动性。
3.2 技术性
良好的技术支持是虚拟学习社区的物质基础。电子邮件、在线会议系统、网络数据库等能够明显促进成员之间的交互,并有助于信息的传递。各种软件的应用能够便于分析、设计、计划、呈现和解决问题,有利于学习者完成复杂性和综合性较强的任务。技术是建构良好学习环境的基础。
3.3 实时性
信息交流的实时性体现在信息传递和反馈回复的及时性和准确性。众所周知,在互联网没有出现时,传统的远程教学采用的是函授、广播及电视等教学方式。而上述教学方式是单向信息传递方式,其最大的缺点是学生在上课学习同时无法向教师反馈信息,而学生之间也无法形成良好的沟通交流模式,从而导致教与学的过程因为信息传递不能互动而割裂开来,影响了教与学的质量。
互动教学平台充分利用了互联网平台的技术特点,使得教学双方(教师与学生之间、学生与学生之间)能够及时互动、准确地传递信息,使教与学的过程紧密地结合在一起,在提高教与学双方积极性的同时,更提高了教学质量。
3.4 个性化
在传统教学模式中,教学者往往非常注重“因材施教”,比如开展小班化教学。虚拟学习在这方面更是有过之而无不及。一方面,学习者可以根据自身的能力选择甚至定制适合自己的课程体系和资源,在“听”课的同时可以向教师和同学“提出”自己的疑问,并与其他“同学”分享自己的学习成果和经验,从分满足自己的学习需求;另一方面,教学者在与学习者的交流过程中亦可针对学生自身的兴趣、能力和素质,展开一对一教学,注重开发每个学生的差异性、独立性和创造性。教学者从学生的实际出发,使教学的深度、广度适合学生的知识水平和接受能力。
3.5 合作性
虚拟学习的另一个特点是平等的互助合作学习。网上社区有来自各个地区的学习者。网上社区提供了丰富的资源和工具,为所有学习者提供了良好的合作环境。学习者之间在平等的交流过程中实现学习的互助合作,或者完全不受地域限制地在网络社区中自由组成合作小组完成某一具体任务。这种合作在网络虚拟学习出现以前是完全不可想像的。
3.6 现实性
要使得协同工作者获得很好的“真实感”和“沉浸感”,交互的自然性就显得特别重要,必须使用多通道用户交互技术,包括自然语言、手势、头部运动等。在分布式协同虚拟学习环境中,除了一般图形系统的人-机交互之外,还有人-人交互,并且要求是同步交互,实时同步交互的协同工作的同步交互涉及的问题包括同步交互请求和同步交互检测等,它是把CSCW技术与虚拟现实技术相结合。
此外,从安全性与经济性的角度考虑,虚拟现实技术也是一种有效的教学工具。虚拟现实有极大的灵活性和多样性,只要更改计算机内的程序,就可以改变学习者所面临的“现实”。也就是说,计算机技术可以设计许多仿真实验,通过输入必要的参数,或者通过学习者交互操作,进行模拟实验,通过输入不同的参数,观察不同的实验结果,进行分析比较,学习科学探究的能力。
4 虚拟学习的局限性
虚拟学习空间所接触到的事物是仿制的替代物,尽管可以仿制得惟妙惟肖,使学习者如同身临其境,但还不过是“如同”而已,学习者的身体是不能进入荧幕画面之中的。我们固然可以从庐山风光片看到庐山美丽的景色,总不如亲身去庐山旅游的感受多,印象深,人对物是有情感的,去了次庐山就会不由自主地产生对庐山的爱,而只看到庐山的影象却不易产生这种爱。学习者可以从画面中看到老师的上课,听到老师的讲授内容,但不能与画面上的老师面对面地作语言的交流,虽然在计算机终端上可以作人机对话,目前还只能达到低水平的要求,即使在互联网上可以进行交流,也总不如面对面的直接交流那么自由、亲切,特别是彼此间缺乏情感交流,而情感正是提高教育效果的一个极其重要的因素。尤其是儿童教育,孩子们在老师身边会感到分外温馨、亲切,成人教育也应有师生之情,因为人是有感情的动物。也许科学技术的进一步发展会造成拟人化的情感,但无论如何与人间的情感有本质的差别。缺乏情感是虚拟学习空间的一个无法弥补的缺陷,从这一点说,虚拟学习空间先天性地比不过真实学习空间。
正因为虚拟学习空间是人工设计的,所用的媒体都编有一定的程序,学习者无法随心所欲地去左右它,虽然教学媒体的资源很多,有选择的余地,有利于个别化学习,但每一个媒体中编制的内容程序都是预先设定的,缺乏足够的选择性,学习自由度较小,而学习者却在个体差异,个人的条件与需要方面不尽相同,由预先设计的程序往往无法满足,再说自然界的事物与社会上的现象是形形、千变万化的,而人工制作的媒体内容总是有限的,不可能包罗万象,也不能随时改变,无法照顾到个人的方方面面,而利用真实学习空间,学习者直接参与其中,可以根据客观的现实自己主观的需要,寻找、发现并解决各自的问题,其自由度就比较大。就拿真实的课堂教学为例,学习者可以在课堂上随时提问,而某些问题往往越出老师所设定的教案范围,出于老师的意料之外,这是常见的事。又如建筑专业的学习者单看建筑模型的摄影或录象面画并不会感到满足,总想去现场看看实物。购房人在房产公司看过房屋照片、平面图、模型后,还得去房屋现场,进行实地观察,才能最后决定是否购买,也就是这个道理。
虚拟的东西与真实的东西总有差别,艺术珍品与复制品的观赏价值不一样,其价格悬殊很大。我们触摸一件猫的标本同触摸一只活猫,感觉也大不相同。视听教材也只能视与听,限于目前的科技水平,还不能满足学习者嗅觉与味觉的要求,譬如说花有各种各样的香味,虽然可用醇香、清香、幽香、馨香等词来描述,但总得不到那种具体香味的感觉,又如梨的甜味与苹果的甜味不一样,要想区别其中的差别,就非得咬一口梨与苹果,品尝味道不可。
这就是说,从虚拟学习空间所获取的是间接经验,而从真实学习空间接触到真人、真物或现场实况所获取的才是直接经验,间接经验总是隔了一层,往往又不是全面的,要想有完整的亲身体会,就得直接接触实物或实景。然而,还是如前面讲的那句话,不可能时时事事都接触得到真物和实景,因此藉用虚拟学习空间获得间接经验,仍然是必不可少的重要学习途径。
5 结束语
虚拟学习的出现无疑将改变现今人们的学习方式,它具有不受地域、时间限制,学习有更高的自主性等优势,这是传统课堂教育所无法企及的。由于由于我国的大学生在网络新环境中的成长能力普遍较低,所以教育者应鼓励并教会学生接受环境挑战,通过适应新环境、增强自身能力。同时,在远程教学/学习系统的设计中,应注意系统的易操作性,应该具有完整而清晰的帮助提示功能;另外,需要根据学习者特征而进行辅导的学习指导系统。这一系统可支持对在新环境中适应性强的学习者,能够学习到难度较高的内容,而针对适应性较弱的学习者,则学习任务难度相对较低,最终达到实现充分调动学习者潜能,达到因材施教的目的。
参考文献
[1]张屹,祝智庭.建构主义理论指导下的信息化教育[J].电化教育研究,2002,(1).