虚拟实验及其学习者可信度认知

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1、第18卷第6期开放教育研究Vol．18，No．62012年12月OpenEducationResearchDec．2012*虚拟实验及其学习者可信度认知黄荣怀郑兰琴程薇(北京师范大学知识工程研究中心，北京100875)【摘要】实验是人类认识和改造世界的重要手段和方法。面对传统教学实验室在远程教育中的局限性和虚拟实验的迅速发展，本文分析了教学中虚拟实验面临的诸多挑战，如用户难以获得身临其境的感受、交互不够自然真切等;从学习者对虚拟实验可信度要素的视角，提出了包含环境拟真度、用户体验度和操控可信度三个维度的虚拟实验

2、用户可信度认知模型;从虚拟实验用户可信度水平的视角，提出了包含模拟性实验(Procedure－based)、探究性实验(Data－based)以及实证性实验(Reality－based)三个层次的虚拟实验PDR层次模型，并用实例阐释了三个层次的实验类型。【关键词】虚拟实验;可信度认知;环境拟真度;操控可信度;用户体验度【中图分类号】G434【文献标识码】A【文章编号】1007-2179(2012)06-0009-07实验是人类认识和改造世界的重要手段和方法。实验步从“数字化学习环境”发展成为“智慧学习环境”(黄

3、荣怀，教学也是理工科教学活动中必不可少的环节。在我国，理工2012)，虚拟实验将成为智慧学习环境的重要组成部分。科包含理、工、农、医四个学科门类，在国外，理工科就是Sci-然而，虚拟实验也面临诸多挑战。虚拟实验相对于传统ence，Technology，Engineering，Mathematics的总称，简称为实验的可信度将会直接影响到虚拟实验在实践教学活动中STEM。随着社会信息化的发展和学习型社会构建的诉求，的价值。当前有关虚拟实验的研究主要集中在设计开发和远程教育逐渐成为一种重要的教育形态，但时空分离的特

4、性教学应用层面，缺乏关于虚拟实验可信度的概念体系研究，使得学习者难以完成传统教学环境下的实验教学活动，实验有关虚拟实验的可信度认知评价是虚拟实验研究不容忽视教学成为远程教育实践教学的“瓶颈”。人们普遍认为，虚拟的问题。实验能够为远程学习者提供灵活、开放、自主的实验教学环实验教学通用教学目标及传统教学实验室境和学习资源，以弥补远程教育中“实验”的缺失，进而提高远程教育的教学质量。相对于理论教学来说，实验教学具有直观性、开放性、综早在2008年，科技部就启动了“十一五”国家科技支撑合性、创造性等特征，有助于帮助学生

5、理解基础知识、概念和重点计划“虚拟实验教学环境关键技术研究与应用示范”，该原理，有助于培养学生的动手操作能力、创新实践能力、观察计划涉及虚拟实验的开发、评价与管理规范，以及虚拟实验能力和深度思考问题的能力。作为重要的实验教学的场所教学可视化设计关键技术等内容。2012年1月，教育部在和空间，实验教学是理工科教育的必备设施。从所属学科来《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》中指出，划分，教学实验室主要包含数学实验室、生物实验室、化学实“实践教学依然是高校人才培养中的薄弱环节，与培养拔尖验室、机械工程实验室、

6、电工电子实验室以及控制实验室等。创新人才的要求还有差距”，“各高校……增加实践教学比重实验教学除了各学科相应的培养目标以外，通常包含以下教……全面落实本科专业类教学质量国家标准对实践教学的学目标:学习者在教师以及学习同伴的指导和帮助下，利用要求……”，“把加强实践教学方法改革作为专业建设的重要所学概念和原理，采用科学的方法，熟悉仪器设备的使用和内容……”。《教育信息化十年发展规划纲要(2010－2020操作，掌握仪器设备的规范操作和实验流程，以促进对课堂年)》中明确指出:“要建设虚拟实验室”，特别是在职业教育所

7、学概念和原理的理解和掌握，进而培养批判思维和创新思领域“要建设虚拟仿真实训基地，增加虚拟仿真实训教学软维。然而，传统的教学实验室也存在如下局限性:件的数量、应用满意度以及专业覆盖面”等。由此可见，国家1．课时长度及安排不够灵活。当前学校教育中实验教对虚拟实验及其应用非常重视。学课时长度受限于课程的设置，学生只能在实验课堂上进行众所周知，社会信息化已经成为不可逆转的趋势，虚拟实验设计与操作，学习时间有限，难以进行深入的探索和系实验已经是数字化学习环境必不可少的部分。学习环境逐统的练习。*基金项目:本文系高等学校科

8、技创新工程重大项目培育资金项目“普适环境下面向教育服务的信息终端技术”研究成果之一。·9·黄荣怀，郑兰琴，程薇.虚拟实验及其学习者可信度认知OER．2012，18(6)2．需要投入大额资金。目前实验仪器设备的购买与更术、环境建模技术和实体建模技术(李伯虎等，2004)。三维新需要耗费大量的资金，很多实验会因经费不足难以开展。建模技术是整个虚拟现实系统建立的基础和灵魂，目前虚拟即使学校花