教育技术专业交互式虚拟实验系统研发

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1、教育技术专业交互式虚拟实验系统研发【摘要】根据教育技术实验教学现状及现有虚拟实验系统存在的问题，引出开发教育技术虚拟实验系统的必要性。以实现“强交互性”与“高仿真度”为重点目标，以典型虚拟硬件案例'‘多媒体教室操作平台”及“数码相机”虚拟实验、"windows系统重装”虚拟软件系统为例，探讨了教育技术虚拟实验系统的功能与实现的关键技术，并通过实验教学实践总结其效果与意义。【关键词】虚拟实验，教育技术，多媒体教室操作平台，数码相机,windows系统重装【中图分类号】G40-057【文献标识码】B【论文编号】1009-8097(2010)03-0128-04引言教育技术实验操作性、实践性强，

2、而传统的实验存在模式单一陈旧，设备投入有限且仪器落后等诸多问题，已不适应现代化教学改革的需要［1］。教学改革的不断深化对实验教学在培养学生的科研能力和综合素质提出更高的要求，虚拟实验为实验教学改革提供了最佳的解决方案。虚拟实验［2］［3］是将计算机技术、网络技术与传统实验仪器结合起来，改变实验系统的构建模式，提升实验仪器的整体性能。虚拟实验是传统实验方法的变革和有效的补充，也是加强实践教学、提高教学质量的重要手段。虚拟实验在当今教育技术领域的研究，不仅代表着理论研究的新思潮与热点，而且是新媒体技术发展的方向。一问题的提出1教育技术实验教学现状(1)学科实验特点教育技术实验内容覆盖面广，涵盖

3、计算机、物理、电子技术与自动化技术等专业的实验，其内容庞杂且实验原理抽象、操作性、实践性强。多媒体教学设备和系统的操作与维护是实验教学的重点，也是教育技术专业学生必须掌握的专业技能，正确而熟炼地掌握多媒体教学设备需要不断地实践与强化。(2)实验教学模式陈旧教育技术传统的实验模式以教师为主体，学生再根据老师的演示和讲解进行简单的模仿，学生的动手能力和创新思维能力没有得到有效的训练和培养。由于受实验的时间和空间所限制，实验教学模式比较单一和固定。(3)实验设备投入有限传统的实验教学由于教学资金投入有限，且教育技术实验器材昂贵易损，实验教学仪器相对落后等问题，导致了实验内容陈旧，无法和现代科学技

4、术的发展程度相联系，由于实验系统的构建模式不够完善，实验项目的开发受到影响，限制了学生参与实验的开发和独立操作。2现有虚拟实验系统存在的问题目前大部分高级的虚拟实验系统应用的范围局限于科学研究或专业实验室领域，有些只能局限于网络环境，或配置高档的硬件与软件支持，因而对于普通课堂实验的普及开展缺乏通用性；而在国内外相关的虚拟教学网，高校虚拟实验室中，普及应用于实验教学的大部分虚拟产品功能较简单,只能实现模拟功能而达不到接近于现实的虚拟仿真效果，更重要的是交互性不强，特别是缺乏有效的评价机制，因而在教学中的应用得不到推广［3］。二教育技术虚拟实验系统的设计目标虚拟实验系统的开发着眼于教学应用，

5、面向对象是教师和学生，以虚拟实验系统的灵活性和开放性来保证教师和学生在实验过程中的简便适用，以虚拟实验系统的先进性和精确性来保证实验教学内容的科学性和前沿性。需求分析应达到全面、典型、系统化与专业化。系统的实现重点突出交互性与仿真性的功能，并具备智能化、模块化、网络化及人性化等特点。1强交互性交互与反馈是虚拟实验的重要特点，虚拟实验的交互性功能为师生互动与人机互动创设了情境，符合建构主义'‘以学生为主体”的学习观点。交互的程度要求达到智能化、双向性即具有自动反馈与评价的功能。根据行为主义者关于学习的“刺激-反应”联结学说，必要的反馈信息能强化学生正确的操作，弱化错误的操作。2高仿真度仿真性

6、具有沉浸性、构想性等特点，使人们能沉浸其中,超越其上，形成具有交互效能多维化的信息环境。仿真性是虚拟实验具有强吸引力的重要特征，高仿真度的虚拟系统能为学习者创设虚拟现实的学习环境，符合建构主义关于“教学情境必须是有利于学习者进行意义建构学习的环境”的观点。三教育技术虚拟实验开发案例1虚拟实验开发的技术虚拟实验的实现技术有3DMAX,VRML,JAVA,QuickTimeVR,Cult3D,Viewpoint与Flash等。其中，以Flash最为普及应用且容易实现。Flash[3]是基于矢量图形，流式播放技术的动画。以其容量小，显示质量好，播放速度快，简单易学等特点，成为众多虚拟实验开发者的

7、首选工具。ActionScript[4]是一种面向对象的程序设计语言，其语法简单功能强大，可实现交互与自动化功能。本课题主要应用Flash+ActionScript所开发而成，满足了系统开发的简易性及系统应用的普遍性。2硬件设备虚拟实验(1)多媒体教室操作平台虚拟实验；功能简介多媒体教室操作平台是计算机、投影机,展示台与音响设备、中控设备的综合与互联，在操作使用的过程中要严格遵循规范的操作次序，才对系统起到