時間：2023-07-17 09:49:55
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0引言
翻轉課堂是基于信息技術的快速發展而產生的一種創新教學模式，起源于美國，目前在中國高等教育、中小學教育課堂中應用廣泛。翻轉課堂的核心是翻轉傳統的教學模式，將學習知識的過程放在課堂下，課后鞏固的過程轉移到課堂上，使先教后學的傳統教學流程顛倒為先學后教，實現了教學流程的逆序創新；實質是教師、學生身份的翻轉，教師由單純的知識傳授者轉變為導學者、助學者、評學者，學生從被動的知識接受者轉變成協作、探究活動的參與者。項目式教學法是教師為主導、學生為主體，以項目式管理為形式，實施探究教學模式的一種方法。虛擬項目式教學法是將項目通過仿真軟件進行實現從而實施教學的一種方法。本文采用的仿真軟件是Multisim10，根據數字電子技術課程教學的實際情況，結合翻轉課堂與項目式教學模式的優點，提出虛擬項目式翻轉課堂教學模式。
1虛擬項目式翻轉課堂教學模式
虛擬項目式翻轉課堂教學模式如圖1所示，其實質是翻轉課堂與虛擬項目式教學的有機結合，包括課前準備、課中實施、課后鞏固三個相互關聯的階段，每個階段由教師教學活動和學生學習活動兩個部分組成。圖1虛擬項目式翻轉課堂教學模式
1.1課前準備階段
虛擬項目式翻轉課堂教學模式的基礎是虛擬項目和碎片化知識點微視頻的設計。教師課前需根據課程特點和學生差異性水平設計難度適中的虛擬項目，針對適合翻轉的教學內容，需針對性的進行知識點引導，有選擇性的提供微視頻和文檔資料。微視頻的制作時需避免單調的課堂講述式，結合知識點目標融入生動性和趣味性，簡潔明了。文檔資料的提供不能求全，適當缺項是調動學生學習積極性的一種手段。學生課前在通過共享平臺獲取微視頻和文檔資料后，根據自己的學習習慣、時間規劃，進行碎片化學習，通過網絡查找對文檔中缺項部分適當補足，在生生、師生交流的基礎上進行虛擬微項目的設計，同時注意整理質疑點，及時反饋教師。教師課前還有一項重要工作，及時通過網絡在線交流，統計學生學習進度，對整理出的質疑點進行匯總、歸類。
1.2課中實施階段
課中實施是翻轉課堂的關鍵。虛擬項目式翻轉課堂課中實施階段具體分兩步，第一步，根據課前學生反饋情況，結合學生小組進展匯報，教師有針對性的集中答疑，參與小組討論、分類指導，監控學生虛擬項目實施；第二步，在項目完成后，各小組進行項目展示、互評，教師結合互評情況和項目實施效果綜合給出成績評價，計入平時成績。
1.3課后鞏固階段
學生課后的主要任務是撰寫項目報告，進行碎片化知識點梳理匯總、拓展延伸，老師課后的重要任務是及時進行調查、分析虛擬項目式翻轉教學的收獲和問題，擬定應對措施，為下次教學做準備。
2應用研究
任何一種新的教學模式，都必須與實際教學相結合，才能充分發揮活力。為了便于虛擬項目教學實施，我們將《數字電子技術》課程理論教學從傳統的課堂轉移到多媒體實驗機房，事先在征求同學意見的基礎上將學生分成不同的學習小組，明確小組負責人和聯絡人。
2.1虛擬項目構建
虛擬項目的構建，要按照學生的能力特點和知識的相關性將教學內容涉及成為完整的一套教學思路。本文在將翻轉課堂教學模式和虛擬項目式教學優勢想結合，將碎片化知識點融入虛擬項目中，將數字電子技術課程分成4個大項目，12個子項目（加法器（邏輯代數、邏輯門、加法器）、搶答器（譯碼器、編碼器、鎖存器、搶答器）、計數器（觸發器、計數器）、數字時鐘（振蕩分頻電路、計時電路、校時電路））。具體實施時，將每個子項目依據知識點再次進行細分，設計相關微視頻，將以往課堂教學知識點通過微視頻+文檔實現學生課下自學。
2.2計數器翻轉課堂設計
計數器設計由2個子項目組成，其中觸發器模塊被分解為RS觸發器、JK觸發器、D觸發器三個子模塊，計數器子項目被分解為同步計數器、異步計數器兩個子模塊。每個子模塊由若干微視頻組成。本項目在5次課10個學時內完成。教師課前將學習要求、相關微視頻、部分文檔和學生課前學習進度軌跡表通過班級QQ群出去。學生在獲取資料后進行課下自主學習，各微項目需學生課下仿真設計，記錄學習軌跡、完成相應微報告。第1、3，4次課上由學生主導，其中第1，3次要求各小組在討論各觸發器功能、計數器設計的基礎上，選出不同代表對小組成員工作情況進行PPT演示、匯報；第4次課在老師分類指導下進行項目具體實施。第2次課由教師主導，對本次項目重難點、課前收集的學生質疑點和小組演示匯報情況進行針對性釋疑解惑。第5次課由學生教師共同主導，包括整個項目匯報，自評、互評。在每次課課下間隙，教師和學生通過交流平臺保持固定交流時間，一方面教師督促進度緩慢的同學跟上進度，另一方面學生對項目進展中出現的問題及時反饋。
3總結與反思
虛擬項目式翻轉課堂是對傳統以教師為主導教學模式的一種逆序創新，學生成為課堂的主角。從數字電子技術課程的虛擬項目式翻轉課堂實踐結果來看，虛擬項目式翻轉課堂能夠激發了學生的學習興趣，培養了學生主動參與、團隊協作的意識，鍛煉了學生的實踐動手能力和創新能力，對后期EDA技術課程教學和畢業設計幫助很大。實施過程中師生關系更融洽了，教師的工作量雖有所增加，但整體專業素養明顯提升。新的教學模式需要我們不斷實踐和探索，才能更好的為教學服務。
參考文獻
[1]祝智庭,管玨琪,邱慧嫻.翻轉課堂國內應用實踐與反思[J].電化教育研究,2015(6):66-72.
[2]郭文良,和學新.翻轉課堂:背景、理念與特征[J].教育理論與實踐,2015(11):3-6.
[3]曹騰飛,劉志強,黃建強,等.數據庫應用基礎項目式翻轉課堂的實驗教學研究[J].實驗技術與管理,2015(11):206-208.
一、真實教學訓練與虛擬教學訓練的內涵綜述
真實教學訓練以實際教學課堂為教學環境，以教師與學生為參與主體，以訓練內容為對象，通過學生的實際參與，教師的實際引導來實現對訓練內容的理解與掌握。這一教學訓練模式依托師生共同構建，要求參與者真實且客觀存在。涉及到師范生的真實教學訓練，必然依托于師范生的日常實習、見習完成。
虛擬教學訓練憑借現代信息技術，如微格教室、錄播教室，將教學過程以模擬和預設的形式展開，盡可能的使設計具備真實性與互動性。師范生預設在教學中可能會出現的問題，在教學中，通過虛擬對話一一突破、解決問題。此種模式下學生處于缺位狀態，教師需要實現對虛擬教學實踐活動的構建，以將教學設計轉化為實際教學行為，完成自導自演的“獨角戲”。師范生大部分的實踐訓練主要通過此種訓練模式，依托教法課堂、技能大賽展示完成。通過此類訓練能夠促使師范生更自覺地提升自身教學素養，展示各項基本功才能，已被越來越多的教學比賽、招教考試、教師招聘廣泛采納。
二、真實教學訓練與虛擬教學訓練的優劣探析
中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2015）13-0005-02
近幾年“智慧校園”概念逐漸引人關注?！爸腔坌@”是在以往“數字校園”概念基礎上的升級。其中“無處不在的網絡學習”是智慧校園的重要特征之一。
“無處不在的網絡學習”我們稱之為“泛在式學習”，即依托互聯網（寬帶或移動互聯）虛擬教室（平臺），隨時隨地展開學習的方式。虛擬平臺上的學習與傳統實體課堂的學習整合互生，形成雙課堂教學模式。雙課堂模式是智慧校園中重要的教學模式，它的出現對教學優化和師生發展都起到極大促進作用。
傳統實體課堂以教學班為單位進行教學，具有集中、高效、場境效應等優勢。但傳統實體課堂活動主要局限于課堂上和在校時間，一旦放學，以班為單位的學習活動就不太容易組織。
現代教育理論認為，學習不只存在課堂之上，應該成為學生的生活方式?！胺涸凇笔菍W習本應有的形態。但沒有互聯網之前，學生下課之后，“泛在式學習”很難形成。一些有課外學習動力的學生，因為時空的限制，也不太容易形成學習團組。
虛擬課堂的出現，使泛在學習成為可能。
虛擬課堂的出現并不是要取代傳統課堂。雙課堂模式，是通過尋找兩個課堂的聯結點，充分發揮兩種課堂的優勢， 實現教學的優化，最終有利于師生發展。
因此，我們有必要探討傳統課堂與虛擬課堂各自的教學特點，特別是虛擬課堂的優勢。
一、實現泛在學習
如前所述，同傳統課堂相比，虛擬課堂教學具有“泛在學習”這一優勢。
（1）傳統課堂學生發言時可能會有心理拘束，虛擬課堂的學生能夠減少心理拘束，發言更自由。
（2）傳統課堂由于時空限制思考時間比較短，查閱資料根本無從談起，虛擬課堂則可以有更多的查閱資料和思考的時間，可以使思考更從容和理性。
（3）傳統課堂中主要是師生交流，生生交流不多，虛擬課堂為更多的生生交流提供了條件。
（4）傳統課堂中的交流以單向和一點輻射為多――即教師或幾個同學發言，大家都在邊上聽著。網絡交流的方向可以是多向和多點輻射，從而最大限度實現生生交流。
（6）傳統課堂主要解決共性的問題，體現了班級授課制的優勢，效率比較高但對個性的問題解決不理想。虛擬課堂對個性的問題解決得好，體現出個別輔導的優勢。
可見，所謂“泛在”，是指最大限度延展學習時空、增加學習伙伴、擴大學習資源，虛擬課堂的出現提供了這個可能。
二、提供合作平臺
進入新課程改革以來，“自主合作探究”式學習方式成為主流，但一方面由于對自主合作探究方式的理解還不到位，另一方面由于客觀條件限制，自主合作探究式學習方式往往流于形式。有的教師只是把課堂里的桌椅擺成了小組樣式，有的教師則完全放棄了自己在課堂上的引導。結果，實體課堂最需要的交流場效應和教師主導性沒有了，教學的深度沒有了，實體課堂的優勢反而丟掉了。
要想進行深度的合作探究，必須實現深度探討；要想找到深度探討的伙伴，必須了解同伴的認知狀態。在傳統教學中，學生的集體學習空間只有課堂。如果課堂教學沒有開始或已經結束，學生的討論囿于空間限制，只能局限在小范圍。一個學生如果想了解全班同學的認識，必須把同學的作業本都收集起來，這幾乎是不可能的。虛擬課堂的存在解決了這些困難――這就是工具的力量。
我們以一堂語文課為例。
在進行《致橡樹》一課的教學時，筆者先組織學生在虛擬平臺上提問討論，學生重點討論了《致橡樹》的主題。
通過網上討論，筆者所教的兩個班學生很快就能理解該詩的主題，甚至也能明白詩中大部分比喻的含意。（見鏈接http：///myforum/itemList.shtml？classNo=2992&topicId=32249）
學生的理解是在沒有任何輔導下完全由他們自主研討相互啟發而成的。其中姜滿雨同學對本詩的理解比較有特色，筆者請她在實體課堂上匯報自己的理解。欣慰的是，她不但說出了自己的獨立見解，而且能綜合其他同學的觀點。（見鏈接http：///myforum/itemDetail.shtml？classNo=2992&itemNo=614605與PPT）
如果沒有網絡平臺的存在，學生很難在實體課堂前有如此充分的討論。姜滿雨同學也很難綜合全班同學的認識。
可以說，互聯網虛擬課堂的出現，為學生自主合作探究學習方式的實現，提供了平臺和可能性。
三、發現教學起點
奧蘇貝爾指出，意義學習必須建立在學生已知的基礎上。如果教師不了解學生真實的認知狀態，我們的教學就沒有針對性，教學效果也就無從談起。虛擬課堂中的學生討論，就給教師了解教學起點提供了依據。
在雙課堂教學模式中，教師可以在虛擬課堂先就所講課題布置作業或討論，學生在沒有教師指導的情況下，先完成作業或展開討論，并提出疑問。教師可以作為平等一員參與網絡討論。
這一階段屬于整個教學流程的一部分，學生要完成教師的作業必須全員參與。全員參與過程實際是將原來傳統課堂的內容提前放到虛擬課堂。此時我們就會發現學生認知的原始狀態。
一方面，學生經過自主討論，可以解決一些原來必須在傳統實體課堂上解決的問題，使教學效率提高。另一方面，教師可以了解學生在虛擬課堂討論中產生的共性或疑難問題。聚焦這些共性和疑難問題，實體課堂教學就找到了起點。
如此，可以最大限度地避免以往傳統教學因認知狀態掌握不到位而產生的教學針對性不強的問題，從而優化教學。
還以《致橡樹》為例，學生在實體課堂前的討論中提出了許多問題，比較集中的是對“木棉像沉重的嘆息”一名不理解，也就是對舒婷內心世界的不理解。如果按照傳統方式，還把《致橡樹》的主題理解作為教學目標，就很難激起學生的興趣，因為學生對《致橡樹》的理解已經達到了一定的水平。因此，只有另辟蹊徑，補充《神女峰》一詩，使學生對舒婷的內心世界有更全面的了解。
傳統實體課堂在確定教學起點后，主要完成課題聚焦、認識深化的任務，并給學生以方法規律指導。完成實體課堂任務以后，可以再回到虛擬課堂，布置學生完成更具個性或更深度的作業，以對實體課堂教學作反饋。
由此可見，我們要根據虛擬課堂和實體課堂各自特點設計教學方案，并且找到其間的聯結點，使教學效果達到最優化。
所謂兩個課堂的聯結點在于：在一種課堂發揮自己的優勢并取得相應成果的基礎上，另一課堂繼續發揮自己的優勢并完善前一課堂的教學成果。
泛在學習的出現，使教學時空擴大了；雙課堂模式亦可能成為智慧校園諸教學模式中重要的一種。
它對教師又提出了更高的要求。
（1）傳統課堂中教師的指導可以及時有效，對教師駕馭課堂的能力（主要是教學反應能力）有很高的要求。虛擬課堂教師的指導不受時空限制，只要有閑暇和上網條件就行，但對教師的學養要求比較高。因為學生有條件提出更深入或更具發散性的問題，如果教師沒有很好的學養很難應對，這就要求教師不斷學習，以應對挑戰。
（2）傳統課堂教師可以根據教學需要提供最具針對性的補充資料。虛擬課堂由學生自主在網上查找資料，其優勢是方便快捷且資源豐富。教師則要引導學生面對海量信息學會辨別篩選，這對教師的思想認識水平提出了更高的要求。
學習情境是指影響學生學習過程的環境中可以引起學生積極情感的、激發學生學習興趣、促進學生有效學習的、主要靠教師和同學課堂上創設的臨時情境；虛擬情境是指出于某種需要或目的而進行的人為優化、創設的環境。在本文中，虛擬學習情境指為了達到教學目標，在課堂多媒體網絡環境下，利用技術手段創設生動形象的接近真實的情境，激起學生的興趣，促進學生自身對知識意義的建構。如“太陽系大家族”這課，復雜抽象的知識只憑講解學生不易理解，若在課堂中輔以模型和動畫等教學，創設太陽系簡單虛擬學習情境，將利于學生的消化吸收。運用信息技術手段創設虛擬學習情境可以在一定程度上擺脫現實條件的限制，更好地再現真實情景；同時，讓學生在模擬真實的情境中學習有利于激發學生的科學興趣，滿足其好奇心，使其全身心融入于課堂中，更好地和教師、同伴交流互動，進行科學知識的建構，并有助于知識與技能的掌握和遷移，提高學習效率。
二、困境：科學教學中存在的制約
小學科學是一門以實驗為基礎的科學，一部分科學知識是可以設計真實情景讓學生探究學習的，然而還有一些科學知識的學習，由于各種客觀條件的制約并不能在真實的自然情境或者社會情境中去體驗。比如，很多實驗由于條件所限而無法達到理想的效果，或者需在特定的環境中才能夠展現；還有一些實驗由于操作不當容易發生意外事故；也有一些實驗現象不明顯，不易觀察。例如“火山與地震”這類教學內容，學生在現實生活中幾乎是不能體驗到的，創設不出真實情景；又如“食物鏈和食物網”、“太陽系大家族”這類比較抽象復雜的知識，現實中也很難做到情境再現設計；“冷和熱對物體的影響”可以創設真實學習情境，但實驗結果往往不明顯，看不到直觀的結果；還有如“酒精燈的使用”這類略帶危險性的實驗，小學生安全意識薄弱，好動性強，也不便于在真實情境中操作。種種限制給科學課程帶來了局限性，在這種情況下，課堂上應利用各種信息資源，設計與主題相關的、盡可能接近真實實驗條件和實驗環境的虛擬實驗隋境尤為重要，它比相對現實更安全，并且能提供現實中不能及時獲得的經驗，給科學教學注入新的活力。
三、案例展示與分析：如何有效創設虛擬學習情境
1.“太陽系大家族”學習活動設計
《太陽系大家族》選自蘇教版小學科學六年級上冊第四單元第二小節，該小節主要是讓學生對太陽系有初步了解，知道太陽系的主要構成情況，了解恒星、行星、衛星的概念與相互關系，以及對地球與太陽之間的公轉能有初步認識。根據本課的知識特點，老師創設了五個虛擬學習情境，并將所提出的情境與之相對應的情境描述和作用以表格的形式列出，如表：
2.“地球內部運動引起的地形變化”學習活動設計
同樣，《地球的內部》與《火山和地震》是蘇教版小學科學六年級上冊第二單元第三、四小節的內容，可將虛擬學習情境創設在一起。在對地球表面的各種地形進行認識后，本節開始探索地球內部結構，了解地球的構造，再通過學習火山和地震概念以及產生的原因，讓學生認識地球內部的力量是如何讓地球的地形地貌發生改變和重塑的，最后講解一些地震自救知識。依據此專題的特點，可創設地表形態、地球內部構造、火山和地震、產生火山與地震的原因、地殼運動以及地震自救六個虛擬學習情境。通過運用圖片模型展示、動畫操作再現、視頻播放、問題情境創設等方法構建本節內容情境，讓學生在虛擬的環境中認識地球結構，化抽象為直觀，感受火山地震與學會生存自救，積極調動學生興趣，擴展學生思維，促進全面發展。
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2013）24-0034-03
《單片機原理與應用》是很多高職電子信息類專業開設的核心課程，是從事電子、自動化、計算機應用、機電一體化等工作崗位的工程技術人員必須掌握的專業技術。由于單片機是一種高度集成的數字電子芯片，涉及到數字電路、計算機理論等一系列復雜的知識要素，硬件和軟件設計形態繁多，特別強調將理論和實踐緊密結合，而傳統的單片機教學模式受制于技術手段，形式單一、抽象，實驗也程式化，因此，學習和掌握單片機是比較枯燥和困難的。近年來隨著教育信息化技術的進步，出現了“虛擬實驗”技術，使得單片機虛擬仿真實驗已經成為可能，因此，我們借助先進的單片機虛擬實驗軟件，對單片機課程的教學進行了信息化改革創新。
一、傳統單片機教學和實驗的局限
1.教學上的局限
單片機課程的主要內容，包括單片機內部結構、存儲空間、I/O接口、中斷、定時/計數器、串行通信接口等很多的知識點，對于高職層次的學生，如果缺乏合適的教學方法和手段，學習單片機是很抽象、困難的過程。傳統教學采用“課堂講授+實驗室驗證性實驗”的模式，在課堂講授部分，只能依賴PPT課件，對單片機的概念、結構、接口等內容，利用結構框圖、流程圖等進行靜態表述，不夠直觀，無法揭示單片機內部程序運行的過程和各種接口信號的動態過程及相互關系。由于缺乏合適的課堂演示設備，無法配合教學內容在課堂上及時演示，教師只能偏重理論闡述和灌輸，學生往往聽得云里霧里，收獲甚少。
2.實驗上的局限
以往的單片機實驗裝置主要有實驗箱、開發板，其性能特點如表1所示，可以看出，這類設備都存在比較明顯的缺點和局限。
二、Proteus虛擬實驗軟件
虛擬實驗是指借助于計算機仿真、虛擬現實和多媒體等信息化技術，在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種實驗項目。虛擬實驗的特點是可視化、可重復性和低成本，能實現“零”器材損耗。虛擬實驗技術已經在諸如物理、化學、生物、電子、機械等很多學科領域的課程教學中得到了廣泛應用。
近年來在單片機課程教學上，也出現了先進的虛擬仿真系統Proteus VSM，它是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件，不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及器件，具備原理圖設計、制板、微處理器實時動態仿真等強大功能，可以在無須消耗器件的情況下，搭建單片機系統和各種接口電路，達到實驗的目的，將單片機系統的設計大大簡化，也很大程度上改善了單片機課程的教學和實驗。利用PROTEUS可視化特點，可將許多單片機實例運行的內部動態過程生動、直觀的演示出來，達到實物演示實驗難以企及的效果。
三、單片機教學信息化改革
利用Proteus虛擬實驗軟件的可視化、網絡化、可重復性和“零”器材損耗等特點，我們對單片機課程的教學進行了信息化改革創新。目的是整合教學內容，增加教學過程的生動、形象，實現教學資源的開放、共享，發揮學生的自主學習和創新能力。具體的方法是：
1.根據Proteus軟件特點整合教學內容
Proteus虛擬仿真軟件采用圖形化、模塊化的方式，把單片機的底層內部結構進行封裝，對最終用戶屏蔽，因此對用戶而言簡單、直觀、形象。硬件設計上，基本上是采用各類集成電路芯片，按標準總線式結構，連接對應的引腳搭建，程序設計上，也多以接口編程、庫函數調用為主，不需要設計復雜的算法。因此，我們依照Proteus特點，把單片機理論性、細節性過多的內容加以簡化、整合，以典型功能模塊為基本知識單元，把教學重點放在掌握功能模塊的外部特性和組合應用上，“重外弱內”，從而避開了單片機內部指令系統、寄存器、地址空間等比較抽象、枯燥的理論內容，降低了知識難度，不僅易于高職層次的學生接受，還便于開展項目化教學，如圖1所示。
2.“動畫”教學
教師使用Proteus作為即時實驗工具，教學的時候配合教學內容同步、動態、實時的演示，很好的呈現單片機程序的執行步驟和各種接口信號的變化、傳遞過程。單片機內部運行程序速度很快，傳統教學很難把單片機內部程序運行過程和外在結果的對應關系表述清楚，例如，在講授單片機控制多個數碼管同時顯示的動態掃描原理時，需要再現單片機程序依次操作I/O端口，產生引腳信號的變化，驅動數碼管輪流點亮顯示的過程，教師就可以使用Proteus實驗軟件，在程序中設置斷點，利用單步執行的功能，“慢動作”播放，一步一步執行，把程序執行的過程和結果以“動畫”形式演示出來，并能隨講隨停，讓教師對教學內容和過程的掌控更為靈活、生動直觀，學生也更容易理解。
3.與精品課程網站結合應用混合式學習
單片機教學信息化改革，還可以借助網絡，運用混合式學習模式，即課堂教學與課外在線學習相結合。因為單片機是一門實操性很強的課程，依賴于C語言編程工具，搭建電路、編寫、調試程序會占用很多時間，特別是項目化教學后，僅僅靠有限的課堂時間是不夠的，學生需要進行課外的學習和實操。Proteus軟件支持C/S（客戶端/服務器）網絡應用，因此，我們把Proteus服務器嵌入到精品課程網站中，應用架構見圖2。學生可以在宿舍、教室、圖書館等場合隨時隨地接入網絡，不僅可以獲取精品課程網站的教學資源，預先學習，還可進入Proteus虛擬實驗室，根據網站提供的項目案例，進行各種實驗，從而突破了傳統教學實驗的時、空限制，發揮了學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。學生在線學習實驗時遇到各種編程調試上的問題，集中到課堂教學的時候由教師輔導解決，提高了課堂教學的針對性和實效性。
四、結束語
我校利用虛擬仿真實驗軟件對單片機課程教學進行信息化改革以來，不僅有效解決了學校在經費、場地、器材等方面的困難，而且克服了傳統教學抽象、靜態的缺點，簡化了教學內容，讓教學過程生動直觀，提高了學生學習興趣，學習效果得到很大提高，在國家和省市的單片機應用技能大賽中取得了多個優異獎項。
參考文獻：
[1]陳宜建.虛擬實驗在單片機教學中的應用[J].中國職業技術教育，2010（2）：20-21.
第一，虛擬實驗室可以與傳統的實驗室優勢互補[2]，大大降低學習受時間、地點、條件的限制，培養學生的創新能力、科研思維能力、解決問題的應變能力，并有效緩解教學經費不足以及師資緊張等矛盾，使學生在虛擬的實驗環境中身臨其境地完成實驗。
第二，虛擬實驗庫的最大優點是可按照學科和信息技術的發展，實現動態積累、及時更新。中藥學專業、不同層次的學生可根據該課程設置、學時的不同靈活自主的選擇方向和興趣愛好向適應的虛擬實驗。
第三，構建中藥學專業分析化學基礎課程虛擬實驗庫的方法我們擬以課程模塊和知識結構模塊為經，以實驗屬性為緯，對實驗技術，方法和內容進行精選以及實驗過程的虛擬化設計，構建支持中藥學專業分析化學基礎課程實驗教學和課堂實驗演示的模塊化、多層次、交互式虛擬實驗庫。在虛擬化實現過程中，充分考慮人和機、教和學的交互。
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1009-4156(2011)06-142-03
一、研究綜述
在虛擬課堂和虛擬教學的已有研究中，構建虛擬課堂的方法主要有兩大類：一類是基于計算機支持的協同工作理論(Computer Supported Cooperative Work，CSCW)所創建的虛擬教室，它以BBS、聊天室和電子白板之類的交流工具為教學的主要形式，教學內容可以多種媒體形式呈現；另一類是基于視頻會議系統的虛擬教室，視頻會議系統具有完善的會議功能，可以共享各種信息服務，如實時的視頻信息、數據傳遞、會話選擇、成員角色判斷和控制等。
在虛擬教學理論研究中，皮亞杰提出的建構主義學習理論為虛擬教學奠定了理論基礎，網絡技術理論和網絡傳播理論則是虛擬教學(網絡教學)設計的重要支撐。建構主義學習理論認為知識不是通過教師傳授而獲得的，而是學習者在一定的情景下，借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得的。建構主義環境包含的四大要素即“情境”、“協商”、“會話”和“意義建構”，正是虛擬教學所能充分體現的。有效的教學策略研究必須考慮傳播媒介的特殊屬性，網絡教學實際上是教學的網絡化過程，而這一過程的實現與網絡信息技術及其傳播技術、傳播特性是密切相關的。因此，在網絡教學設計過程，必須考慮傳播媒介與內容的整合性，教學信息傳播的通暢性和有效性，學生獲取教學信息的便利性，對學生理解教學內容的影響性以及對學習效果的預期性的把握等。
回顧已有文獻，國內外專家學者對虛擬課堂以及虛擬教學的研究，多在于虛擬教學理論基礎研究和虛擬課堂構建方法描述及技術手段引人教學探索等方面。而對于不同受教育對象，如何有效運用技術手段構建虛擬課堂，制定教學策略的實證研究則甚少。本文則以突出電大教育教學特點――學生分散、地方電大師資力量稀缺的陜西電大英語專業教學為研究案例，以期探索構建虛擬課堂的有效途徑，為地方電大便捷地獲得優質教育資源，推進教育均衡發展，提供有益的幫助。
二、虛擬課堂構建過程
本文以英語專業學生較多的陜南漢中、安康分校和陜北榆林分校開放教育英語專業本科學生，共計152人為研究試點對象，其他分校英語專業學生79人為非試點研究對象，并以英語專業“高級休閑英語”課程為教學研究案例，首先通過向學生發放問卷調查表形式，了解和分析學生需求，然后根據課程內容及成人學習特點構建虛擬課堂，對構建虛擬課堂教學和未構建虛擬課堂教學的學生都認真執行學習策略，再對積極進行網絡虛擬課堂學習和因各種原因未認真進行虛擬課堂學習的學生測試結果進行調查、比較分析，以驗證構建虛擬課堂的有效性，從而得出結論和建議。
(一)學生需求調查與分析
我們向152名開放教育英語專業本科學生發放了《網絡環境下虛擬課堂學生學習預期和需求問卷調查表》，收回有效問卷146份。結果顯示：78％的學習者經常利用網上教學平臺進行在線學習，16％的學習者偶爾利用網上教學平臺進行在線學習，6％的學習者從未利用網上教學平臺進行在線學習。在經常利用網上教學平臺進行在線學習的學生中，有一半認為網絡學習既能滿足個性化學習需要，也有利于激發自身創造性的學習思維，另一半及偶爾利用網絡教學平臺進行在線學習的學生則認為雖然網絡資源基本能滿足學習需求，但在學習過程中還是缺乏教師的指導。在教學方式方面，55.3％的學生希望遠程教育通過網絡的方式來進行，36.2％的學生仍希望主要通過面授輔導方式進行，8.5％的學生則希望以錄像和VCD為主的方式。學生教學方式的選擇說明了，隨著計算機網絡的普及，網絡已是學生們學習的主要渠道，但同時由于傳統的面對面的教育方式深刻影響著學生們的心理，一部分學生還是希望老師能適時地給予面對面的輔導。
(二)構建虛擬課堂
1 制定教學策略：(1)科學分組策略。由于152名試點研究對象所處地域不同，不僅有地市電大學生，而且還有縣工作站學生，我們要保證每個學習者在小組中都能承擔學習任務，都有獲得學習的機會，充分重視學生之間的交流和團隊意識的培養，促進小組成員間積極的相互依賴和合作關系的科學分組前提下，根據他們在地域特點、學業成績、語言溝通與表達能力、性別、年齡、社會背景、學習風格、信息技術操作能力與水平等方面的差異性，以及虛擬課堂學生學習預期和需求問卷調查情況，將6％從未進行網絡在線學習和16％偶爾進行網絡在線學習的學生與78％經常進行在線學習的學生盡可能地進行分組，由不同風格、不同學業基礎或計算機應用經驗的學生組成小組。(2)技能培養策略。我們通過為學生提供多樣化、多路徑的學習選擇，指導學生把有限的教室空間和無限的網上空間結合起來，使學生學會篩選有用的信息，提高學生互動對話式的學習能力，培養學生個性和開發學生集體智慧。同時從學生思維能力、學習方法和學習動機等方面發現其不足，并進行針對性指導，給出有層次性的學習任務，使基礎差弱勢學生也能找到勝任的工作，在完成任務中樹立自我成就感，增強信心。(3)合理評價策略。我們首先對不同層次水平的學生制定不同的要求，設計恰當的自評標準，提供自評結構，給學生留出足夠的時間認真進行自評，使其自評盡量具體而不抽象。其次，教師進行評價，不僅關注其學習結果，更關注其學習過程。(4)情感教育策略。利用虛擬現實技術更能創造真實的情境，產生與現實類似真實的情感體驗，從而以情促知，以知促情。在實踐教學中，我們通過創設各種恰當的教學情境，如教學游戲、問題解決、積極反饋等，讓學生在解決問題的過程中充分豐富學習主體的情感體驗。
2 制定學習策略：(1)自主學習策略?；诰W絡環境的英語學習適合于學生進行“自主發現、自主探索”式的學習。自主學習主要包括自主制訂學習計劃，自主安排學習時間，自主掌握學習進度，自行獲取教學資源與信息，自覺接受多種形式的教學輔導，獨立完成平時作業及實踐性環節，達到課程教學的質量要求標準。(2)自我監控學習策略。成人學生的自我監控學習主要包括以下任務：對自己的學習有所準備，依據自己的能力和知識確定學習目標；采取必要的學習步驟，在不同的學習活動和策略之間進行靈活轉換；對學習進行控制，包括監控、測試與提問、修正和評價；保持高度注意力和動機，如回顧學習目標及其相關性等。這種自我監控的學
習能使學習者更好地根據自身的需要和不斷變化的情況修改自己的策略，以便使學習者獲得持續的進步。(3)合作學習策略。在合作學習中，指導學生掌握四項基本要點：一是小組及每個小組成員的責任感一小組成績取決于小組總的任務的完成情況，小組成績將影響個人的成績記錄；二是面對面的建設性的相互交流――學生們有機會相互解釋所學的東西，有機會相互幫助、理解和完成作業；三是小組合作技能――期望所有學生能進行有效的溝通，建立并維護小組成員之間的相互信任；四是小組的自我評估――各小組必須定期評價共同活動的情況是否良好，應怎樣提高其有效性。
3 構建虛擬課堂。我們針對《高級休閑英語》課程，以省電大教學平臺為基礎，通過陜西電大金虎遠程教學系統構建虛擬課堂。金虎遠程教學系統主要功能是建立和管理虛擬教室，用于多媒體教室、師生之間多媒體交互通信。當進入音視頻通信后，點擊數據區，就可進行白板、IE協同、文件演講、文字、圖片等數據協同。電子白板支持寫、畫、打字、截取屏幕圖片、粘貼圖文、導人圖片等，進行各種講解和交流；IE協同瀏覽可以實現雙方協同瀏覽一個網頁，并可以對網頁進行寫畫操作；文件演講功能支持全屏演講、單個文件演講、選中某個應用程序進行演講。因此，它的強大功能完全適合遠程虛擬課堂的構建，并且能滿足教學點專業教師短缺，學習者渴望與高水平的專業教師進行交流溝通的需求。具體做法如下：(1)做學生的“洗腦”工作，將開放學習的理念貫穿于整個教學過程之中。首先結合教材結構及內容，向學生介紹突出語言應用技能的英語學習方法，幫助學生轉變觀念，適應開放教育所倡導的以學生自主學習為主，教師輔導為輔的教育思想。并通過IE協同瀏覽，介紹教學平臺其他輔助學習資源；幫助學生制訂適合各自的學習計劃，(2)虛擬課堂突出以學生為中心的教學思想，重視學習過程，強調邊做邊學。
第一步：組織兩人對話或小組討論，以刺激學生用英語表達的欲望，更重要的是讓學生之間有相互學習、取長補短的機會，使他們打消交際過程中的顧慮。
第二步：當堂進行小寫作操練，并將學生成果放到教學系統的交流平臺上，老師和學生都可以進行評價。學生不僅表現出極大的興趣，而且很多學生容易犯的共性問題立刻可以得到糾正。
第三步：通過系統中音視頻數據協同，額外增加聽力資料，聽小故事，然后復述，練習學生的實際聽說能力。聽力材料的難度必須適中，篇幅不宜過長，以學生能夠輕松接受為宜。
4 對學習小組的活動進行監控、指導和評價。根據每單元的話題，定期為課外學習小組設計活動提綱和要求，放到文件共享中，由各小組聯絡員負責組織，并在下次輔導課上詳細匯報每位成員具體從事的工作，學習小組還可自由選擇其他口語交際活動。根據小組活動的匯報情況為每一個學生打分，計人平時成績。
5 強調自主學習。要求學生在參加輔導課之前必須對文字教材有相當的了解，并將自學時遇到的問題和課外作業定期發到指導教師金虎遠程教學系統的個人文件柜，然后，指導教師指導其自學，檢查學習進度，了解學生的學習困難。
6 更多地關注網上學習情境而非網上學習環境的創設。學習情境較之于學習環境更切合學習者人性化的需要。教師在與學生交互的過程中，經常鼓勵學生，注重和學生培養感情，進行學習心理的交流與溝通，讓遠端的學習者在交互學習過程中既能感受到遠端的教師人文主義關懷的熱情，又能感受到遠端同組的同學為了一個共同的目標而付出的努力。
(三)結果比較與分析
1 我們就《高級休閑英語》課程教學模式改革做了一次針對學生的抽樣問卷調查。調查的主要內容包括：學生是否接受和認可這種教學模式的改革；學生的英語學習能力是否有所提高。在對123份有效問卷進行統計之后，結果如下：90％以上的學生認為虛擬實時課堂學習氣氛良好、師生互動頻繁；74％的學生認為指導教師老師設計的討論話題、討論提綱以及相關詞匯很有趣味性，且有一定的幫助作用；83％的學生認為這種模式能幫助養成自我管理、自我約束的習慣。
2 測試結果調查與分析。2010年7月，我們對學生的《高級休閑英語》期末考試情況進行了調查和分析。情況如下：
(1)試點學生與非試點學生成績比較?！陡呒壭蓍e英語》考試包括口試和筆試兩部分，在口試中，試點學生們普遍反映，期末口試題型和要求與他們平時虛擬課堂及學習小組活動中所進行的口語交際活動很類似，因此，大多數學生感覺得心應手；而非試點學生教學仍然采用傳統的面授課輔導模式，且很少進行有針對性的網絡在線學習和教學互動，學生口試成績較差。而筆試成績也進一步反映出試點學生在聽力、閱讀和寫作等三方面綜合運用語言的能力普遍高于非試點學生。
(2)試點學生之間成績比較。在對試點和非試點學生成-績進行統計分析后，我們又根據試點學生小組組成情況，對各試點學生小組之間成績和試點學生小組內各成員成績進行了統計和比較。我們發現，經常上網和教師進行在線交互學習、討論，認真執行學習策略和進行自我評價的學習小組平均成績要比其余學習小組的平均成績高2－5分；學習小組中，可能由于客觀環境或者自身工作性質從未上網進行在線學習和偶爾利用網絡進行在線學習的學生(根據《網絡環境下虛擬課堂學生學習預期和需求問卷調查表》)的平均成績低于學習小組中經常利用網絡進行在線學習學生的平均成績。
四、結論與建議
對于網絡環境下的成人教育，通過構建虛擬課堂，可以集中全省電大優秀師資力量，整合教學資源，最大限度地實現優質教學資源共享，以有效解決西部偏遠地區電大系統學生分散、師資力量欠缺、教學資源分散的缺陷。
對于構建虛擬課堂而言，首先，并不是有了功能強大的遠程網絡教學平臺系統就可以自然成功，教師一定要在新環境下開展適當的教學設計，教學策略和學習策略的制定和選擇則是教學設計的關鍵性環節。其次，在教學過程中，教師必須對學習項目的選擇、學習材料的組織以及如何運用各種技術來促進學習進行指導。評價方式也要從以前考察學生記憶多少知識為主要評價標準轉向在教學評價時著重檢查學生行為、思維方式和問題解決能力的發展上來。
基于視頻會議系統的虛擬課堂，能較好地模擬真實的課堂教學情境，支持視頻、音頻的雙向對話，有良好的實時性和交互性。但由于受通信容量、傳輸速率、交換技術等因素的制約，音、視頻數據在傳輸過程中存在一定程度的不穩定性。如何把傳統教學中豐富的、自然的交互方式移植到虛擬教室系統，是促成師生良好互動、提升虛擬教室教學應用效果的關鍵所在。
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中圖分類號：TP434文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2013）006-0144-04
作者簡介：王崢（1988-），女，浙江師范大學教師教育學院碩士研究生，研究方向為虛擬學習環境。
0引言
據不完全統計，2005年，美國的高校幾乎全部建立了校園網并且開通了國際互聯網，已有將近三分之二的學校為在校的學生開設了網絡課程[1]。到2008年，我國的高等學校幾乎全部建立了校園網，許多高等學校開設了網絡課程。學習場所不再局限于課堂中，虛擬的網絡課堂逐漸博得了一席之地，形成了現實課堂與虛擬課堂共存的局面。許多專家學者開始研究現實課堂和虛擬課堂互補互融的模式、方法。這兩種課堂的使用主體是學生，再好的學習模式也只有學生適應才能發揮它的價值?，F階段學生對現實課堂和虛擬課堂互補互融的適應性如何，如何提高學生的適應性是目前亟待解決的問題。
1研究目的和方法
1.1研究目的
本研究旨在了解現實課堂和虛擬課堂概念的基礎上，以各高校參加過網絡課堂學習的學生為研究對象，通過問卷調查法、觀察法從學生在心理狀態、學習能力、資源環境3個層面上對現實課堂和虛擬課堂互補互融的適應情況進行分析，提出改進措施，以期改進兩種課堂互補互融的現狀，為進一步提高學生的學習效率提供依據。
1.2研究方法
1.2.1問卷調查法
采用在“問卷星”中自行編制的問卷，通過網絡對各大高校使用過虛擬課堂的學生進行問卷調查，問卷主要包含心理狀態、學習能力、資源環境3個方面的內容。發放問卷50份，回收50份。問卷回收率100%，有效率90%。
1.2.2觀察法
觀察浙江師范大學moodle平臺上學生參與網絡課堂的學習情況。
2調查結果與分析
2.1學生心理狀態適應性
學生只有首先從心理層面上接受現實課堂與虛擬課堂互補互融這種學習方式，才能真正適應它。在心理狀態的適應性層面，筆者通過調查學生對兩種課堂關系的認識度、態度以及使用兩種課堂的積極性、動機、情感來分析學生的心理狀態適應性。調查結果顯示，大部分學生認為虛擬課堂是現實課堂的補充，說明大部分學生還是接受了虛擬課堂這種教學形式，但對虛擬課堂地位的認識度上僅僅停留在輔助現實課堂上，并沒有把虛擬課堂放在和現實課堂同等重要的位置上看待，只有36.96%的學生認為它們兩者是互補互融的。
在使用虛擬課堂的動機和態度方面，如圖1所示，絕大部分學生使用虛擬課堂是為了同步學習現實課堂內容，鞏固課程知識并學習課外知識、拓展知識面。只有少部分學生是為了娛樂或者因為教師的硬性規定來從事虛擬課堂的學習，說明大部分學生使用虛擬課堂的動機是為了更好地學習，并不是僅僅為了娛樂或完成硬性任務。圖2所示，大部分學生認為虛擬課堂對現實課堂是有幫助的。
在對學生使用虛擬課堂情感方面的調查結果顯示：有80.43%的學生不同程度地在虛擬課堂的學習群體中感受到了情感缺失、缺乏歸屬感。但是有97.83%的學生認為現實課堂可以不同程度地彌補在虛擬課堂中師生分離造成的心理距離。
如圖3所示，71.74%的學生認為通過現實課堂的引導能或基本能使他們更有欲望并積極主動地進行虛擬課堂的學習，說明在進行虛擬課堂之前，教師在現實課堂中向學生們描述虛擬課堂中將要發生的教學活動和預熱活動能激發學生在虛擬課堂中的積極性。
圖4所示，80.44%的學生認為通過虛擬課堂的學習能或基本能使他們減少心理壓力、更自信地進行現實課堂的學習。說明在現實課堂之前，教師在虛擬課堂中為學生提供的先行組織能讓學生做好現實課堂前的心理準備，為新的學習任務提供觀念上的固定點，使他們更好地進行現實課堂的學習。
綜合圖3、圖4，可以分析出將兩種課堂有效地整合能提高學生在心理上的適應性。
針對很多學生在現實課堂面對面交流中因為很多顧慮而缺乏主動性的情況，調查顯示有78.26%的學生認為在虛擬課堂中，他們能夠或基本能夠很放松，并且能夠暢所欲言。56.52%的學生認為虛擬課堂的學習能或基本能啟發思維，激發探索熱情和創新精神。說明大部分學生在虛擬課堂中能放下心理包袱，激發創造潛力。但是還有一部分學生在虛擬課堂的學習中仍舊不能完全卸下心理負擔，不能讓創新潛力得到最大的發揮。
2.2學習能力的適應性
在使用虛擬課堂時遇到的技術問題調查結果如圖5所示，其中有50%的學生會因為種種技術問題阻礙其在虛擬課堂中的學習，這說明還是有很多學生在虛擬課堂學習過程中存在著信息技術操作層面的不足。
如圖6數據所示，絕大多數學生在虛擬課堂的學習中都缺乏自己的學習計劃和策略方法，并且在小組討論、BBS等活動中的積極性不高。
調查顯示有65.22%的學生認為通過虛擬課堂的學習，能或基本能做好現實課堂前的知識準備；有63.4%的學生認為，通過虛擬課堂的學習，在現實課堂中能或者基本能帶著問題更有針對性地進行學習；有65.22%的學生認為通過虛擬課堂的學習，能或經常能提高現實課堂的學習效率；有74.02%的學生認為通過虛擬課堂的學習能或基本能解決現實課堂中不懂的問題。
對學生在虛擬課堂中使用較多的功能進行調查顯示：大多數學生使用虛擬課堂平臺來觀看教學錄像和課件或者下載課程資源，而很少有學生參與討論、答疑或者進行諸如虛擬實驗、作品制作等活動。說明一些討論交流活動和動手實踐活動還不能激發學生的積極性，學生的學習能力不能適應虛擬課程平臺上的諸多功能。
2.3學生對資源環境的適應性
調查顯示，學生在虛擬課堂中最常使用的是視音頻點播資料、文本資料和教學課件。對一些制作素材、軟件庫使用得很少。說明學生使用虛擬課堂中的資源比較單一，重理論偏實踐。
有80.44%的學生認為在教師應用廣播功能或遠程控制功能進行教學時能或基本能集中精力聽講。說明絕大多數學生適應了教師通過廣播集體授課的教學模式，還有近20%的學生不能適應多媒體網絡教室這種學習環境，會被周圍的事物所打擾，不能集中精力聽講。
如圖7數據所示，虛擬課堂中提供的資源單一，不能滿足學生的多方面需要；并且虛擬課堂中的導航設置不夠清晰，導向性不明確；由于虛擬課堂中信息往往良莠不齊，有的學生甄別能力、自控、自律能力較差，因此經常會被一些無關信息所干擾，學習效率自然較差。
調查顯示：絕大多數學生反映在虛擬課堂中更容易疲勞，無法長期堅持，連續學習一段時間后身體會感到明顯不適，注意力無法集中。只有19.57%的學生認為不會出現上述情況。說明虛擬課堂的學習環境更容易讓學生的身體感受到疲勞。一段時間不間歇地注視電腦屏幕會讓眼睛明顯感到干澀，長期保持一種坐姿也會讓脊椎感到明顯的不適。
3思考與建議
3.1采用整合型教學方案：虛擬課堂—現實課堂—虛擬課堂
調查顯示：絕大多數學生認為通過虛擬課堂的學習能做好現實課堂前的心理和知識準備，在現實課堂中能更有針對性地學習，并且通過虛擬課堂的學習能讓現實課堂更有效率。因此在進行現實課堂前，教師應首先在虛擬課堂中為學生提供相應的學習資源和活動。為新的學習任務提供觀念上的固著點，增加新舊知識的可辨別性，以促進學習。虛擬課堂中會感受到情感缺失，缺乏歸屬感，現實課堂能彌補在虛擬課堂中師生分離造成的心理距離。通過現實課堂的引導，學生能更有欲望并積極主動地參加虛擬課堂的學習。因此在現實課堂中教師應該應用語言藝術并飽以充分的熱情與學生進行思想的碰撞、情感的交融，并在現實課堂中創設情境，告知學生在虛擬課堂中的目標任務、方式方法，激發學生在虛擬課堂中的學習活動?，F實課堂之后的虛擬課堂能解決現實課堂不懂的問題。因此在現實課堂之后，教師可以將本課的教學視頻以及一些學習資源上傳到虛擬課程平臺中，方便學生課后復習鞏固，并針對不懂的問題和教師、同學同步或異步討論交流。教師也應該在虛擬課堂中組織一些學習活動，在鞏固知識、提升技能的基礎上活躍氣氛、增進師生感情。
3.2加強學生在虛擬課堂中的技術培訓
調查顯示：仍然有50%的學生會因為技術問題妨礙其在虛擬課堂中的順利學習，因此加強學生在虛擬課堂中的技術培訓是非常有必要的?？梢栽诂F實課堂中增設虛擬課堂中常用技術的培訓課，或者在虛擬課堂的學習資源中為學生提供如何找到自己所需要資源、如何上傳下載、如何使用BBS等技術的視頻或者文本資料。同樣也可以提供專題討論區，讓學生將自己的困惑提出，教師、學生一起討論解決。通過技術培訓讓學生能夠更有自信、更有效率地進行虛擬課堂的學習。
3.3加強學生元認知培養
調查顯示：很大一部分學生在虛擬課堂中缺乏自主學習能力，表現在很多學生不能明確虛擬課程的目標、任務、方式方法，不能有計劃地組織自己的學習活動，缺乏自我導向、自我監控、自我管理的能力，這就是元認知能力。學生具備元認知知識可以根據自己的特點、興趣、能力選擇適合自己的學習目標和任務，在學習過程中選擇相應的學習策略，對學習過程進行組織、控制。元認知控制是對認知行為的管理和控制，是主體在進行認知活動的全過程中，不斷對自己的學習活動進行積極、自覺的監視、控制和調節。 在現實課堂中教師應該加強學生元認知的介紹和訓練，在虛擬課堂中也要注重在學生進行網絡學習的各個階段加強對其元認知的指導、培養、提高學生的自主學習能力。
3.4創設良好的網絡學習環境
一個良好的網絡學習環境應包括：①暢通的學習傳輸網絡；②豐富的學習資源；③輕松、和諧的人文環境；④完備的網絡支撐環境（包括網絡教學平臺和學習支持服務）[5]。但是調查顯示：很多學生對虛擬學習環境不滿意。因此學校應及時更新教學網絡設備，保證虛擬課堂信息傳輸的通暢性；教師應該考慮到學生的不同層次，為學生提供多樣的學習資源，學校要借助各種網絡信息技術將分散在校內外的各種優秀資源組織、管理起來；導航的設計應該清晰明了，為學習者的定位提供最直接的指導?？梢愿鶕W習目標，根據學生的不同學習水平和不同學習需求設計幾條主干線，限制非主干線節點的鏈接次數，以此來最大限度地避免學生在虛擬課堂中迷失方向。在主干線的關鍵交叉路口和容易迷航的地方應增設幫助窗口，以便學生訪問[5]；在虛擬課堂中教師應該多組織一些小組討論或者作品制作等活動，對于性格內向的學生應該積極加以引導，可以增設一些獎勵措施，鼓勵學生多參與活動，以此來增加虛擬課堂的氣氛，加強師生的情感交流；針對學生反映的自己的問題很少得到回復的情況，可以在虛擬課堂中增加一些學習共同體，可以邀請一些專家學者進入虛擬課堂為學生答疑解惑，也可以增加一些助教，在需要的時候來指導學生在虛擬課堂中的學習，當他們遇到困難的時候及時給予幫助，使學生感受到溫暖，增加他們學習的積極性。對于學生進行一段時間的虛擬課堂學習后感受到身體不適的情況，在課程平臺中可以適時改變界面的顏色以緩解學生視力的疲勞，也可以使用人工智能技術在學生學習一段時間后提醒學生改變身體姿勢或者做一些有益身心的小運動。
4結語
本次問卷從學生的心理狀態、學習能力和資源環境三個層面上調查了學生使用現實課堂和虛擬課堂互補互融的適應性，發現很多學生在進行兩種課堂的學習中存在著許多的不適應。針對這些不適應，提出了一些解決策略。由于時間和地域的限制，本次問卷只是通過網絡進行調查，人數也有限，問卷設計也存在著許多不足之處，還需要擴大調查范圍并進行更深入的研究。
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中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0146-01
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）技術綜合利用了計算機的立體視覺、觸覺反饋、虛擬立體聲等技術，以產生高度逼真的人工虛擬真實環境。虛擬現實被列為改變未來的十大技術之一。[1]它給環境藝術設計表現帶來了全新的面貌。然而由于技術條件的限制，環境藝術設計實訓課程教學內，大多數人對虛擬現實技術的應用特點和潛力還欠缺了解。研究與開發其使用的領域，進而可以為裝飾、施工、工程設計以及其它相關的教學課程提供有力的幫助。
1 虛擬現實技術在環境藝術實訓課堂的應用分析
我們研究與開發虛擬現實技術使用的領域，運用其增強實訓課程的執行力，就是利用虛擬現實技術幫助學生有效利用教學資源，保質保量地達成課程要求的設計實施能力。在教育領域，虛擬現實仿真技術應用教學是藝術設計教學的主流。它在環境藝術設計教學的應用主要體現以下幾個特點。
1.1 模擬真實環境強
虛擬現實技術三維建模設計可以最大限度的追求環境的真實性。建模是虛擬現實最重要的領域之一，[2]它的基礎是以數字模型搭建虛擬環境，其造型原理與雕塑如同一轍，但設計師的設計元素表現卻比雕塑家更加自由。虛擬作品所具有的空間、質量、顏色等一切數字信息受到設計者的直接控制，直接與設計者的意圖相聯系的。經過反復琢磨能夠模擬真實的環境狀態，達到以假亂真的效果。以其為載體的環藝設計作品，客戶只需輕輕點擊鼠標就能全方位的審視未來的住宅，猶如身臨其境地。
1.2 豐富的直觀信息
基于網絡技術發展的虛擬現實技術能夠使學生的感知器官接收到更多信息，達到視覺、聽覺、觸覺、甚至嗅覺等多方面的感知效果。多種效果最后疊加在一起，使人的認知環境具有更強的直觀性。相對于常規的教師講學生聽“填鴨式”教學方式，它更能大幅提高學生的體驗感受。師生們在虛擬現實系統中進行關于環境藝術的設計活動，能同時采集、更新、整和以及共享所有信息資源，擴展了教學的內容。
1.3 設計藝術元素的趣味交互
虛擬現實技術能夠突破機器設備帶來的冰冷感覺，它良好的界面能帶來指引效果，且視覺效果充滿藝術趣味，是一種人性化的交互體驗方式。計算機的屏幕作為參與者觀察虛擬環境的一個窗口，使用簡單的外部設備（如：鍵盤、鼠標、力矩球、立體眼鏡等），學生通過點擊、拖曳鼠標與電腦里的虛擬的三維環境進行交互學習，能夠與設計作品本身產生相互的影響、溝通，有一種寓教于樂的參與感。因此，在室內空間造型設計課中，我們鼓勵學生利用虛擬現實技術中場景的交互性來體驗室內裝潢設計。虛擬場景具有較強的選擇性，學生可以根據個人的審美需要，即時、便捷地更換不同的場景，學習過程輕松而愉快。
2 虛擬現實技術應用提升了實訓課程的執行力
2.1 彌補傳統環境藝術教學方式的缺陷
虛擬現實技術為教學實驗、實訓課程發展帶來了新的契機。傳統的環境藝術課程僅靠施工圖與效果圖等二維方式的教學，不直觀；課堂上師生缺少互動，更談不上與設計受體或客戶的互動。虛擬現實技術參與實訓課程后，營造出一種自然、親切的學習氛圍，學生很方便的觀察到不同的控制效果并很容易地掌握設計與施工原理。師生互動性強，教師在實訓課堂上利用虛擬現實技術進行三維展示教學，一方面可以清晰的傳遞教學要求及相關信息，解決了傳統教學中難以用語言和手繪等表達的工程施工、經驗等抽象知識的教學問題，讓環境藝術專業的教學更簡單，更具可操作性；另一方面虛擬現實技術仿真、生動、易用的效能，學生會更主動地、創造性地、高效率地去完成課程任務，而非等待觀望。
2.2 高效安全實用的虛擬實驗
與傳統的實訓教學方式相比，虛擬現實技術參與環藝實訓課程不僅可以解決職業院校建立真實模型室經費不足的問題， 在學生作業效率提高的同時減少了實訓風險。隨著虛擬現實技術的成熟和發展，建立各種環境藝術裝修實驗室已經不是夢想，例如模型實驗室、金工實驗室、材料實驗室等。這些在傳統的課堂教學條件下很難做到，或要花費大量資金才能實現實訓課程，如今學生只需要在腦海構想整個室內模型，通過各種三維場景構建工具，就能做出具體的模型；學生在設計過程中就能直接感受設計質量的優劣，做出正確的選擇與決定，避免在未來施工中犯錯誤，減少了施工帶來的安全風險。
2.3 靈活機動的實驗過程
虛擬實驗不受真實時間和空間的影響，這是一種靈活的、實時的實訓學習方式。學生能方便地改變事物的條件以觀察所發生的變化，對于不熟悉的程序學生隨時可以反復練習，獲得更大的創作自由度。通過電腦界面操作，不依賴固定課堂講授，學生可以隨時隨地展開學習實踐。且學生在設計過程中就能直接感受設計質量的優劣，可在設計的早期及時發現潛在的問題，及時修改。實驗過程的靈活、隨機性，減少了學生的課堂學習的緊張感，在享受實驗中學習，他們不僅知道實驗的結果，而且能在實驗過程中體驗發現知識的樂趣。
2.4 優化教程，提高實訓課程的執行力
虛擬現實技術不僅是輔助教師教學的工具，更是啟發學習思考、促進學生發展的激發工具。利用虛擬現實技術特有的交互性、沉浸性和易操作性特點來表現教學內容，提升了課堂的內涵，從而改變傳統教學方式。學習的主動權交給了學生，教師變為學習的支持者，學習方式從原來的接受型、被動型的學習轉變為積極型。目前我們看到，在應用虛擬現實技術后，環境藝術專業實訓課程立體化教學法已得到充分發揮，學生溫故而知新，在興趣中逐步提升了個人的專業執行力。
3 結語
在虛擬現實技術的應用上，應根據各學校的實際情況，使其真正成為專業實訓教學過程的要素，合理協調各個教學要素之間的關系，進行全方位的整合，才能發揮其教學功能，提升環境藝術專業實訓課程的整體執行力。
前言
隨著科學技術的迅猛發展，新的教學手段不斷涌現，繼多媒體技術之后，教學技術領域又出現一種新型教學媒體，它就是虛擬現實技術。虛擬現實技術是近幾年來國內外科技界關注的一個熱點，它的興起，為人機交互界面的發展開創了新的研究領域，為各類工程的大規模數據可視化提供了新的描述方法。
目前，虛擬現實技術已廣泛應用于航空航天、醫學實習、軍事訓練、建筑設計、教育培訓等眾多領域。以計算機仿真和數控加工技術為基礎，利用計算機來模仿真實的數控設備工作環境，形成了虛擬數控技術，如將其應用于實訓教學上，必將對整個教學產生深遠的影響。
1. 虛擬現實技術簡述
虛擬現實技術，簡單地說，就是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人們可以通過視、聽、觸、嗅等手段所感受到的虛擬幻境。虛擬現實作為一項尖端科技，它集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，由計算機圖形構成三維數字模型，并編制到計算機中去生成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環境，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。虛擬現實的最大特點是用戶可以用自然方式與虛擬環境進行交互操作，改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了人們的認知手段和領域。
2. 我校虛擬現實技術發展現狀
2008年完成基于VR(虛擬現實技術)的汽車發動機模擬訓練系統。2009年完成基于VR(虛擬現實技術)的精雕數控機床模擬訓練系統。兩套系統目前已應用到實際教學當中。極大地提高了專業課的教學效果，受到了師生的一致好評。
3. 虛擬現實技術在教育教學中的現實意義
3.1虛擬現實技術開創了全新的學習場景――徹底打破空間、時間的限制
利用虛擬現實技術，可以徹底打破空間的限制，學生可以進入物體的內部進行觀察，如學生可以進入虛擬的分子、原子、航天工作站等內部，考察物體內部的工作情況。虛擬技術還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可以在很短的時間內呈現給學生觀察。虛擬制造技術還可以應用計算機、交互外設及軟件來構建一個虛擬的生產環境，使學生能如同在制造現場一樣，與熒屏上出現的制造過程進行自由交流?；诰W絡的虛擬現實技術為學習者提供了全新的學習場景，構造出開放性的教學環境。
3.2虛擬現實技術提供了嶄新的教學手段――構建實物虛化、虛物實化的方法
通過虛擬現實、多媒體、網絡等技術的綜合應用，可在課堂和實驗室中展現在傳統的教學模式中無法實現的教學過程。虛擬現實技術可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬和虛物實化，通過虛擬系統便可直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果。虛擬現實系統可以進行實物虛化，虛擬各種人物，創建虛擬課堂，在虛擬的課堂氣氛中，學生可以與虛擬的教師、學生一起交流討論，開展啟發式教學。運用虛擬現實技術，還可以使學生通過在虛擬場景的身臨其境和自主控制的人機交互，由視、聽、觸、覺獲取外界的反應，通過學生自我組織，制定并執行學習計劃，進行自我評價，開展適應式學習。還可通過小組或團隊的形式，組織學生進行學習，成員間共享成果，開展協作式教學。
3.3虛擬現實技術變革了傳統實訓方式
運用虛擬現實技術，突破傳統實訓室的限制，使每一位學習者都可以根據自己的學習特點，在自己方便的時間通過計算機自由地選擇適合的學習訓練內容，按照適合于自己的方式和速度進行學習，這種探索性的學習，模擬訓練有利于激發學生的創造性思維，使學習者在具體情境中通過主動的探索獲得知識，從而提高學習者的動力。虛擬實訓環境大大增加了實訓時間和內容，減少了實際實訓的耗材及實訓環節中的危險性。
3.4虛擬現實技術豐富了課堂教學內容
利用虛擬現實技術，可豐富教學內容，將實驗、實訓等技能訓練搬到課堂中進行，由于這些虛擬的訓練系統無任何危險，學生可以反復練習，直至掌握操作技能為止。應用虛擬現實技術，還可恰如其分地演示一些復雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過程和現象，全方位、多角度地展示教學內容。利用計算機多媒體技術，制作各種仿真課件，創設所需要的某種虛擬情景，讓學生進行模擬實驗，從而極大豐富課堂的教學內容。
3.5虛擬現實技術節約了有限的教育成本――開展虛擬實驗、進行虛擬生產
虛擬各種實驗設備、實訓環境和操作過程，使大多數課程可以在虛擬實驗室中進行，大多數的技能可以在虛擬實訓車間中進行訓練，從而不必購置昂貴的實驗實訓設備?？梢栽诠澕s大量昂貴的儀器設備費用的前提下，解決在教學中，因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因而無法進行的教學實驗，虛擬訓練又可避免實驗實訓設備的損壞、訓練材料的消耗等問題，從而有效節約教育成本。
4. 虛擬現實技術在教育應用中存在的問題及展望
可以預測，隨著經濟和技術的不斷發展，虛擬現實技術將日益廣泛地應用于教育教學領域。但目前的虛擬現實技術還存在一定的問題，主要表現在：
4.1虛擬環境與真實生產的差異
學生在虛擬的環境中學習，與在真實的生產中訓練畢竟不同，因為如果僅考慮交互的真實性，那么無論如何身臨其境，真正動手操作機器的效果要強于任何媒體教學。因此，虛擬現實技術不能完全代替具體真實的操作，它只能在一定程度上代替某些實驗，而不能完全代替實踐教學，尤其不能代替有創造性目的的試驗。
4.2虛擬現實的效果還有待加強
虛擬現實的表示側重于幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型，虛擬現實技術在感知方面，視覺合成研究的較多，聽覺、觸覺關注較少，真實性與實時性不足，其虛擬的效果還需要進一步加強。
4.3硬件環境還有待提高
與虛擬現實技術相關的設備普遍存在使用不方便，效果不佳等情況，難以達到虛擬現實系統所需的要求，如中心計算機的處理速度還不足于滿足在虛擬世界中巨大數據量處理實時性的需要，對數據存儲能力也不足，基于嗅覺、味覺的設備還沒有成熟及商品化。硬件設備品種有待進一步擴展。
4.4實現成本問題還有待降低
虛擬現實系統應用的相關設備價格也比較昂貴，且這些設備局限性很大，需要進一步發展其結構和制造技術，使其輕巧化和降低成本，才能更有利于推廣應用。
虛擬現實技術作為一種新型的教學媒體，目前已引起教育界的極大關注。隨著計算機技術的發展，虛擬現實的硬件與軟件成本的逐漸降低，這種新的教學媒體必將廣泛應用于教育教學中，最終在現代教育領域中發揮其重要作用。
動態虛擬閱讀教學按照思維層次由低到高、限制程度由大到小分為以下二種。
1．填補藝術空白──再造虛擬。
藝術需要空白，讀者就是利用作品的藝術空白進行虛擬。這是一種最低層次的虛擬，也是運用最為廣泛的虛擬形式。是指學生閱讀感悟后，在原文內容和形式的基礎上進行的再現、重構、擴展和改造，是對課文本身的虛擬。一般來說有兩種情況：
閱讀過程中的虛擬。
如閱讀《魯提轄拳打鎮關西》時，課文中并未寫到他伯外貌，但通過他三拳打死鎮關西的情節的描述，感知他疾惡如仇、剛強勇猛的性格特點，腦海中就會不自覺地顯現出他的勇武形象。這時讓學生把他的外貌描述出來，大多數學生都寫到他“濃眉大眼，滿臉絡腮胡，人高馬大，虎背熊腰”的形象特點。當這幅畫只是在讀者心中時，這便是一種隱性的再造虛擬。盡管這種虛擬“一千個讀者就有一千個魯達”，但又必須是“魯達”，而不是“賈寶玉”。這就體現了虛擬的多元性和集中性。文學作品不僅在外貌上會留有空白，因此其他諸如心理活動、語言、神態等都可以進行虛擬。
（2）閱讀結尾的虛擬。
文學作品最大的藝術空白要算文章的結尾，在讀者意猶未盡時畫上了句號，給讀者留下了廣闊的想象空間。例如《皇帝的新裝》，當皇帝“覺得百姓們說的話似乎是對的、心里有點發抖”的時候，故事就結束了。讀者不禁要想：這個愚蠢的皇帝難道就這樣算了嗎？這時可以讓學生根據皇帝的本性進行虛擬《皇帝回宮以后》。
學生對這一類的虛擬總是樂此不彼，即使最差的學生也急于表現，極大地調動了學生學習的積極性，拓展了學生的思維。
2．挑戰名家名篇──過程虛擬。
這種虛擬的限制比前一種小，因此也更富于創造性。它源于課文又不受課文限制，不能離開作者及其時代。過程虛擬強調從解讀課文這種作者思維物化結果來再現過程，并在過程中虛擬文章的立意選材、語言運用和謀篇布局?？v向的過程虛擬是一種動態的感悟，它和從平面的物化結果而來的感悟相互補充、相互激發，從而提高閱讀的廣度和深度。如《漁夫的故事》一文的教學，有學生問，“故事中的魔鬼太愚蠢了，太容易對付了。事實上，很多敵人是非常狡猾的。
假如他識破了漁夫的計謀，不肯鉆入膽瓶，漁夫又該怎么辦呢？”這個問題問得好。這是對寫作思路的挑戰，這時可以發動學生對故事的情節進行虛擬。經過一番思考和討論，學生們提出了多種多樣的可能，為漁夫想出了豐富多彩的計謀，極大地豐富了課文的情節，深化了對課文的理解，同時也激活了學生的思維。 二、動態虛擬閱讀教學應遵循的三個原則
1．虛擬必須自由──民主開放性原則。
閱讀教學中的虛擬是極具開放性的思維和語言的訓練過程，是充滿豐富的情感體驗和人文感悟的心理歷程。因此首先必須有寬松、和諧、自由的課堂環境，才能出現“天高任鳥飛，海闊憑魚躍”的局面。人本主義心理學家羅杰斯指出：“有利于創造活動的一般條件是心理的安全與心理的自由?！弊杂傻恼n堂環境有以下幾個特點：
（1）民主性和平等性。
創設一個相互信任、相互尊重、和諧民主的心理環境：允許民主討論、自由思考，每個人都可以忠實、自然、無修飾地表達自己，不惟書，不惟師，不惟上，給思想松綁。
（2）愉悅性與激勵性。
在愉悅性的心理環境中，學習者情緒愉快、精神放松，有利于發揮學習的主動性和創造性。時時激勵、贊賞學生，學生就會體驗到快樂感和成功感，從而增強自主性和自信心，不斷獲得創造的巨大動力
（3）啟發性和開放性。
在啟發氣氛影響下，學生彼此交流，相互啟迪，自由討論，創新思維可以得到最大的發展。開放性的課堂心理環境有利于開展批判性的研究，鼓勵好奇心與冒險精神，為一切超越常規的標新立異、奇思妙想提供了生長的土壤。
2．虛擬必須感悟──求實性原則。
感悟是虛擬的基礎，虛擬是感悟的深化。感悟是閱讀的基礎層面，虛擬是閱讀的創造層面。連課文都沒有讀通、讀透，虛擬就失去文本的基礎。缺乏對現實的課文所表現的那一種“可能性”的感受悟，就想當然地虛擬課文的“另一種可能性”，這樣對于教學毫無意義，這是一種虛浮的學風，必須堅決反對。
