虛擬仿真教學的應用現狀、特點及開展建議論文
隨著現代計算機技術的飛速發展，信息技術正迅速改變人類的生活和生產方式，也迅速改變著高等教育的教育方法和教育手段。虛擬仿真是一種利用計算機創建和模擬現實活動的技術。虛擬仿真教學就是利用計算機軟硬件組建的一個系統平臺來創建各種虛擬現實來模擬真實環境，并根據真實環境中的理論和實際操作情況在虛擬的環境中進行操作、驗證、設計、運行等的教學方式，可以通過多種媒體手段實現教學活動的沉浸性和交互性。教學活動利用虛擬仿真技術調動學習者的聽、視、觸等各種感官，接受并反饋與相關知識信息，從而激發學生的學習興趣和創新意識，開展自主探索、勇于創新的學習活動。虛擬仿真技術教學不僅是一種新的教學方法和教學手段，更是發展教育現代化、智能化的基礎技術，可以通過虛擬現實和仿真技術，提高學習效率和學習者的主觀能動性。計算機虛擬仿真教學可以在教學教育活動中發揮積極作用，大大推動了教育現代化的進程和發展。
一、虛擬仿真教學的應用現狀
虛擬仿真教學已經得到教育主管部門和教育機構的關注，并在一定程度上得到了推廣和應用。教育部近年下發的文件中分別提到"要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗…"、"高度重視實踐環節，提高學生實踐能力…"、"把信息技術作為提高教學質量的重要手段…""、要進一步培養和提高教師制作和使用多媒體課件、運用信息技術開展教學活動的能力，培養和提高本科生通過計算機和多媒體課件學習的能力，以及利用網絡資源進行學習的能力…".這些文件從總體上為虛擬仿真教學提供了發展導向。2008 年成立了"中國教育仿真技術專業委員會",共有 10余所高校參與組織籌建工作。委員會成立后，就確定推廣現代信息技術應用到現代教育中，提出提高多媒體課件制作技術水平、有效開展多媒體教學活動、利用網絡進行遠程教育等方式提高教學效果和效率。
目前已有部分國內高校開設了虛擬仿真相關的專業和課程，同時應用虛擬仿真平臺進行教學和實訓實驗活動也陸續有報道和論文出現，這方面的研究也在更深入和全面的開展中。有些高校已經初步建立了自己的仿真教學實驗室，采用虛擬仿真平臺進行了教學和實驗實訓，并取得了一定成果。因為虛擬仿真教學平臺對設備和軟硬件以及教師的計算機技術能力要求較高，所以現在主要應用在實踐和實驗較多的課程中，主要有電子電工學、臨床醫學、機械工程學、化工學等專業和課程中。總體來說，讓虛擬仿真技術應用到教學和實驗中，還只是在初級階段，虛擬仿真技術還有待提高，采用虛擬仿真教學的面還不廣，應用也不夠深入，一些理論和研究還只是設想階段，還有待實現和應用。
二、虛擬仿真教學的特點
首先，在技術上虛擬教學具有虛擬和仿真現實的特點。一方面教學和實驗活動可以通過虛擬現實讓學習者可以擺脫時間和空間的限制，可以將虛擬教育和現實教育融合在一起，實現虛擬實驗室、虛擬現場、虛擬場景、虛擬圖書館等，不僅僅可以讓學習者身臨其境，而且可以通過網絡教學的方式，讓學習者在任何地方都可以接受學習；另外一方面，可以通過仿真現實來展現各種理論和各種實驗過程，讓學習者快速通過仿真學習到相關知識點，并同時可以高效的進行反復實驗和論證，極大的提高了掌握和熟悉知識點的效率，此外還可以讓學習者避免一些有危險性的實驗操作。
其次，在教育理論上來分析，虛擬仿真教學具有符合構建注意學習理論和情境認知理論的特點。認知心理學中的構建主義的核心就是以學習者為核心開展教學活動，強調學習者的積極主動性；情境認知理論的核心是學習者的學習行為是以知識點是如何應用在現實中來進行的，學習活動要完全建立在現實應用的基礎上。虛擬仿真教學實現了教與學、學與學之間的互動，以及理論知識點和實踐的有效結合。
（一）虛擬仿真教學具有的優勢
1. 有利于學習者理解和掌握課程難點重點
教學活動中學習者被動受教和主動參與和互動有本質區別，親身經歷和動手去做有更好的教學效果。在傳統教學中，很多理論抽象的知識很難準確的描述出來并讓學習者真正理解掌握，通過虛擬仿真教學手段，比如用多媒體動畫模擬演示的形式，可以直觀動態的將知識點展示出來，各種難點重點也可以通過仿真實驗的方法，讓學習者在虛擬仿真環境中自己動手去感受各種變化和各種過程，可以根據每個人自身的情況，對自己未理解掌握的內容反復進行演示和仿真，觀察出現的各種現象，大大提高教學質量。
2. 有利于學習者自主學習，提高學習者的積極性
采用虛擬仿真教學，教師不再和傳統教學模式一樣灌輸知識給學習者，而是學習活動的組織者、指導者和監督者。傳統教學中都是通過老師的講述和實際實驗操作來教授知識，虛擬仿真教學強調學習者的主體性，學習者可以自主選擇時間、地點和內容進行學習，可以不必在實驗室操作繁瑣昂貴的實驗設備，能自主的進行仿真實驗，自主進行調試，這就實現了教育活動的差異性。另外，通過虛擬現實，把學習者引入到生動、有趣、直觀的教學環境中，大大提高了學習者的積極性。
3. 有利于高效、安全、便捷的開展學習活動
虛擬仿真教學可以不受時空的'限制，有時候只要一臺筆記本就能實時進行教學活動。虛擬仿真實驗讓原來現實中繁瑣的實驗準備、設備調試、實驗操作的實驗過程變得簡單高效，比如測試一種電子電路，現實中往往要花費很多時間在操作工作上，而且可能由于誤操作產生結果錯誤，影響實驗進度。而通過仿真模式，在電腦中應用仿真軟件進行測試和實驗，很快就能驗證理論設計，并且結果直觀，又能快速調整方案，重新驗證。此外，很多實驗和實訓活動具有一定的安全隱患和危害，虛擬仿真實驗，可以避免人身安全事故并減少設備的損壞和磨損。
（二）尚存在的問題
1. 虛擬仿真教學軟硬件要求較高
開展虛擬仿真教學需要有一套虛擬仿真教學平臺和系統，在軟件和硬件方面都有較高要求，相對于傳統教學，初期建設費用較高，而且不同的專業和課程對虛擬仿真平臺的要求都不一樣，這樣就需要建立多套差異化系統。即使是簡單的實現虛擬仿真教學，也需要建立多媒體教室和開發出相應的多媒體課件和仿真軟件，需要學校更多投入和較高的教師素質。
2. 教師的主導性弱化
和傳統教學不同，虛擬仿真教學即使沒有教師參與也能進行教學活動，這就使教師在虛擬仿真教學中失去了教學活動的主體地位，可能讓教師缺少教學活動的積極主動性，出現對學生的學習過程監督管理不到位，而且教學活動的開展由軟件系統引導，教師缺少主動干預和與學習者的互動，造成教師的主導性弱化。
3. 學習者學習目標可能偏離
和傳統教學比較，虛擬仿真教學活動雖然讓學習者的主動性和自主性大幅提高，但是學習者的自主學習往往缺乏目的性，比較隨意，同時由于用虛擬仿真代替了傳統實驗，也大大降低了學習者的動手實踐能力。如果缺乏教師的管理和指導，很可能不能完全達到理論和實踐教學目標。
三、開展虛擬仿真教學的建議
首先，高校開展仿真教學離不開政府的大力扶持和推廣，應該鼓勵企業開發虛擬仿真教學軟硬件設備和平臺，在高校中推廣和促進虛擬仿真教學，支持相關研究和課題的開展；其次，各高校應該重視虛擬仿真教學的應用，要加強和相關企業的溝通和聯系，共同開發實用性和適用性較強的系統平臺，改進學校激勵考評機制，鼓勵開設虛擬仿真課程，鼓勵教師參加平臺的設計、開發和應用；最后，教師要轉變思想、與時俱進，適應新的教學手段和技術，積極主動進行虛擬仿真教學，不斷實踐和提高，同時要明確學習者的學習目標和成效，做好教學過程中的監督者、引導者和管理者。此外，還要求學習者能在教師的指導下，合理安排學習和實踐活動，并及時發現問題、提出問題。
四、結束語
當今科學技術和教學手段日新月異、層出不窮，虛擬仿真技術在高校教學中的應用已經對教學觀念，教學手段、學習方法的變革產生了巨大的促進作用，我們要以現代教育思想為依托，實現虛擬仿真技術和現代教學活動的完美結合、揚長避短及相互促進。應用虛擬仿真技術開展教學改革是為未來高校教育發展的必然方向。
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