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　　在虚拟教学系统中 , 学习者可以设定或者选定自 己喜欢的虚拟角色 ,如同三维游戏一样 ,虚拟角色模块 能让学习者有身临其境的沉浸感 , 学习者能以第一人 称方式在虚拟教学系统中漫游 ,积极主动学习 。 2. 虚拟课堂 与传统课堂相比 , 虚拟课堂模块能给学生创建类 似真实世界的三维场景 ,让学生沉浸其中 ,让课堂教学 更加轻松 、 。 自然 3. 虚拟课外 众所周知开展高质量的课外活动和课堂教学是一 件很难的事情 ,其中一个重要的原因就是缺乏必要的 场所和条件 ,而虚拟课外模块能提供一切可能的学习 条件 。 4. 虚拟实验 虚拟实验有成本低 、 无危险 、 功能全 、 网路化等优 点 。虚拟实验模块能给学生提供一种全新的实验方 式 ,在时间上 ,学生能随时随地地做实验 ; 在内容上 ,虚 拟实验提供的内容更加丰富 ; 在方式上 ,虚拟实验的方 式更加灵活 。 5. 虚拟社区 在校学生缺乏社会生活经验 , 我们可以通过虚拟 社区模块给学生创建真实的社会生活场景 ,例如爬山 、 野外露营 、 过马路 、 购物 、 礼仪活动等 。虚拟社区就如 同一个社会大家庭 ,学习者可以在这里增加生活经验 、

　　增长知识 、 丰富情感体验 ,等等 。 三、 虚拟教学系统的功能探讨 (一 )虚拟课堂教学 —— — 全方位 、 多角度呈现方式 虚拟教学系统可以进行实物虚拟化 , 虚拟各种人 物 ,创建虚拟课堂 。利用虚拟教学系统 ,可以突破传统 教科书的限制 ,使每一位学习者都可以根据自己的学 习特点 ,按照适合于自己的方式和速度进行学习 。利 用虚拟教学系统 ,使学生自主控制人机交互和身临其 境在虚拟场景中 。利用虚拟教学系统 , 还可恰如其分 地演示一些复杂的 、 抽象的 、 不宜直接观察的自然过程 和现象 ,全方位 、 多角度地展示教学内容 。 (二 )虚拟实验教学 —— — 高效率模拟真实环境下 的实验 在教学中 ,由于受昂贵价格的限制而无法普及或 有许多实验是根本不可能做的 , 如果利用虚拟教学系 统 ,建立虚拟实验室 ,学习者身临其境般的操作虚拟仪 器 ,进行各种虚拟实验 。虚拟实验既不消耗器材 ,也不 受场地等外界条件限制 ,有绝对的安全性 。因此 ,虚拟 实验可以解决在教学中 , 因为实验设备 、 实验场地 、 实 验安全性 、 教学经费等方面的原因而无法进行的教学 实验 ,从而提高实验效率 ,有效节约教育成本 。 (三 )虚拟远程教育 —— 真实 ” —“ 环境中远程教育 虚拟教学系统在远程教育中的作用尤为重要 , 在 远程教育中最大的难点就是师生之间交互难的问题 , 由于师生之间缺乏类似传统教育中师生面对面的交流 和交互 ,远程教育中的学习者缺乏认同感和归属感 ,学 习效率低下 。而虚拟教学系统可以给远程教育创造一 个“ 真实 ” 的教育教学环境 ,虚拟教学系统模拟真实的 教学课堂和教学场景 ,学习者如身临其境 ,能最大限度 地找到认同感和归属感 ,从而提高学习效率 。 (四 )虚拟社会 —— — 真实世界的“ 乌托邦 ” 由于虚拟教学系统能提供三维立体空间场景 , 学 习者在其中如在真实的生活中一样 。作为虚拟教学系 统本身来说 ,就可以把它看做是一个微型的虚拟社会 , 学习者特别是青少年学习者 , 在这种微型的虚拟社会 学习者能体会现实生活中已经发生和将要发生的一些 生活经验 ,从模拟一些危险和不可复制的事件中得到 启示 ,从而达到轻松学习的目的 。

　　二、 虚拟教学系统的结构探讨 (一 )虚拟教学系统的设计思路 虚拟教学系统的设计是建立在虚拟现实技术的基 础之上的 ,让学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习 环境中是我们设计的主要目标之一 。因此 , 我们的设 计就是要在网络环境下给学习者建立一个逼真的三维 学习环境和情景 ,让学习者开展自主性学习 、 协作性学 习、 探究性学习的学习思想下开发出来 ,充分利用三维 学习环境和情景 ,通过漫游 、 协作 、 会话 、 研讨 , 使学习 者主动形成意义建构 。 (二 )虚拟教学系统的结构设计 虚拟教学系统的结构设计 , 主要是能给学习者建 立一个逼真的三维学习环境 ,让学生在“ 真实 ” 的环境 下学习 。因此 ,本系统由虚拟角色 、 虚拟课堂 、 虚拟课 外、 虚拟实验 、 虚拟社区等模块组成 。如图 1 所示 。

　　习者主动形成意义J9九游会官方网站建构 , 虚拟教学系统优势就在于它 能使学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习环境中 , 这样为学习者主动形成意义建构提供了可靠的保证 。 2. 交互性 ( interaction ) 交互性 ( interaction ) 是指学习者对虚拟世界中的 物体的可操作性 ,交互性不仅要有人机交互 ,更重要的 是数字技术使人们通过网络轻松实现人与人之间的沟 通与交流 。交互可以理解为一种双向的交流 , 在教学 过程中体现为学生与教师 、 学生与学习资源 、 学生与学 生之间的相互交流 。在虚拟教学系统中 , 通过学生与 老师之间的有效交流 , 帮助学生将新知识同旧知识联 系起来 ,从而达到构建新的认知结构的目的 。 3. 构想性 ( im agination ) 构想性 ( im agination )是指学习者在虚拟世界的多 维信息空间中 ,依靠自身的感知和认知能力可全方位 地获取知识 , 发挥主观能动性 , 寻求对问题的完美解 决 。研究和开发虚拟教学系统的根本目的旨在扩展人 类的认知与感知能力 ,建立和谐的人机环境 ,在虚拟教 学系统提供和谐的人机环境中 , 学习者主体地位充分 得到体现 。构想性强调虚拟现实技术应具有广阔的可 想象空间 ,可拓宽人类认知范围 ,不仅可再现真实存在 的环境 ,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能 发生的环境 。 4. 多感知性 (M ulti- Sensory) 所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视 觉感知之外 ,还有听觉感知 、 力觉感知 、 触觉感知 、 运动 感知 ,甚至包括味觉感知 、 嗅觉感知等 。从虚拟现实技 术的发展角度上来看 , 理想的虚拟现实技术应该具有 一切人所具有的感知功能 。由于相关技术 , 特别是传 感技术的限制 ,目前虚拟现实技术所具有的感知功能 仅限于视觉 、 、 、 、 听觉 力觉 触觉 运动等几种 。

　　一、 虚拟教学系统的内涵与特征分析 (一 )虚拟教学系统的内涵 1. 虚拟的内涵 什么是虚拟 ,虚拟可以看着是对现实的一种模仿 、 模拟 、 虚构等 。在这里我们主要讨论的是基于数字化 技术的虚拟 ,数字化的虚拟是建立在现代数字技术的 基础上的一种具有时空超越性的虚拟 。因此 , 我们把 虚拟界定为 : 以数字化方式对自然事物或社会事务及 其过程的模拟 ,其中也包括在客观基础上通过发挥人 的想象力而产生的对于某些非现实的事物的数字化建 构 。数字化虚拟具有超现实的特征 ,但它不等于现实 。 2. 虚拟教学系统的内涵 虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础之上 的 ,虚拟教学系统与传统教学系统不同 ,它通过刺激多 种感官 ,使人沉浸于其中 ,同时与这个逼真的环境进行 交互 ,从而达到快速学习 、 真实体验生活经验和提高能 力的目的 。系统科学认为 , 系统结构是系统整体存在 的基础 ,结构的变化导致系统整体性能的变化 ,系统结 构决定系统的功能 。从系统科学的角度上来看 , 虚拟 教学系统与传统教学系统相比结构发生了变化 , 其中 虚拟现实技术在虚拟教学系统中起着举足轻重的作 用 ;其次 ,从系统结构要素之间关系的变化来看 ,虚拟教 学系统要素之间的相互作用和内在联系更紧密更复杂。 (二 )虚拟教学系统的特征分析 1. 沉浸性 ( imm ersion ) 沉浸性 ( immersion )又称临场感 , 指学习者感到作 为主角存在于模拟环境中的真实程度 。沉浸性是学习 者对虚拟世界中的真实感 , 此种真实感将使学习者难 以觉察 、 分辨出其自身正处于一个由计J9九游会官方网站算机生成的虚 拟环境中 ,沉浸性是使人具有逼真感之根本 。建构主 义学习理论提倡给学习者提够真实的学习环境 , 使学 收稿日期 : 2009 - 02 - 28

　　项目来源 : 海南师范大学教改项目“3D 虚拟教学系统设计与开发研究 ” 研究成果之一 。 作者简介 : 陈立 (1972 —) ,男 ,土家族 ,湖南沅陵人 ,海南师范大学初等教育学院 ,讲师 ,硕士 , 主要从事远程教育 、 教育信息 技术 、 计算机动画研究 。

　　: 在分析虚拟教学系统的内涵 、 摘 要 特征的基础上 ,探讨了虚拟教学系统的结构与功能 。 关键词 : 虚拟教学系统 ; 结构 ; 功能