虚拟课堂的特点篇（1）

0引言

翻转课堂是基于信息技术的快速发展而产生的一种创新教学模式，起源于美国，目前在中国高等教育、中小学教育课堂中应用广泛。翻转课堂的核心是翻转传统的教学模式，将学习知识的过程放在课堂下，课后巩固的过程转移到课堂上，使先教后学的传统教学流程颠倒为先学后教，实现了教学流程的逆序创新；实质是教师、学生身份的翻转，教师由单纯的知识传授者转变为导学者、助学者、评学者，学生从被动的知识接受者转变成协作、探究活动的参与者。项目式教学法是教师为主导、学生为主体，以项目式管理为形式，实施探究教学模式的一种方法。虚拟项目式教学法是将项目通过仿真软件进行实现从而实施教学的一种方法。本文采用的仿真软件是Multisim10，根据数字电子技术课程教学的实际情况，结合翻转课堂与项目式教学模式的优点，提出虚拟项目式翻转课堂教学模式。

1虚拟项目式翻转课堂教学模式

虚拟项目式翻转课堂教学模式如图1所示，其实质是翻转课堂与虚拟项目式教学的有机结合，包括课前准备、课中实施、课后巩固三个相互关联的阶段，每个阶段由教师教学活动和学生学习活动两个部分组成。图1虚拟项目式翻转课堂教学模式

1.1课前准备阶段

虚拟项目式翻转课堂教学模式的基础是虚拟项目和碎片化知识点微视频的设计。教师课前需根据课程特点和学生差异性水平设计难度适中的虚拟项目，针对适合翻转的教学内容，需针对性的进行知识点引导，有选择性的提供微视频和文档资料。微视频的制作时需避免单调的课堂讲述式，结合知识点目标融入生动性和趣味性，简洁明了。文档资料的提供不能求全，适当缺项是调动学生学习积极性的一种手段。学生课前在通过共享平台获取微视频和文档资料后，根据自己的学习习惯、时间规划，进行碎片化学习，通过网络查找对文档中缺项部分适当补足，在生生、师生交流的基础上进行虚拟微项目的设计，同时注意整理质疑点，及时反馈教师。教师课前还有一项重要工作，及时通过网络在线交流，统计学生学习进度，对整理出的质疑点进行汇总、归类。

1.2课中实施阶段

课中实施是翻转课堂的关键。虚拟项目式翻转课堂课中实施阶段具体分两步，第一步，根据课前学生反馈情况，结合学生小组进展汇报，教师有针对性的集中答疑，参与小组讨论、分类指导，监控学生虚拟项目实施；第二步，在项目完成后，各小组进行项目展示、互评，教师结合互评情况和项目实施效果综合给出成绩评价，计入平时成绩。

1.3课后巩固阶段

学生课后的主要任务是撰写项目报告，进行碎片化知识点梳理汇总、拓展延伸，老师课后的重要任务是及时进行调查、分析虚拟项目式翻转教学的收获和问题，拟定应对措施，为下次教学做准备。

2应用研究

任何一种新的教学模式，都必须与实际教学相结合，才能充分发挥活力。为了便于虚拟项目教学实施，我们将《数字电子技术》课程理论教学从传统的课堂转移到多媒体实验机房，事先在征求同学意见的基础上将学生分成不同的学习小组，明确小组负责人和联络人。

2.1虚拟项目构建

虚拟项目的构建，要按照学生的能力特点和知识的相关性将教学内容涉及成为完整的一套教学思路。本文在将翻转课堂教学模式和虚拟项目式教学优势想结合，将碎片化知识点融入虚拟项目中，将数字电子技术课程分成4个大项目，12个子项目（加法器（逻辑代数、逻辑门、加法器）、抢答器（译码器、编码器、锁存器、抢答器）、计数器（触发器、计数器）、数字时钟（振荡分频电路、计时电路、校时电路））。具体实施时，将每个子项目依据知识点再次进行细分，设计相关微视频，将以往课堂教学知识点通过微视频+文档实现学生课下自学。

2.2计数器翻转课堂设计

计数器设计由2个子项目组成，其中触发器模块被分解为RS触发器、JK触发器、D触发器三个子模块，计数器子项目被分解为同步计数器、异步计数器两个子模块。每个子模块由若干微视频组成。本项目在5次课10个学时内完成。教师课前将学习要求、相关微视频、部分文档和学生课前学习进度轨迹表通过班级QQ群出去。学生在获取资料后进行课下自主学习，各微项目需学生课下仿真设计，记录学习轨迹、完成相应微报告。第1、3，4次课上由学生主导，其中第1，3次要求各小组在讨论各触发器功能、计数器设计的基础上，选出不同代表对小组成员工作情况进行PPT演示、汇报；第4次课在老师分类指导下进行项目具体实施。第2次课由教师主导，对本次项目重难点、课前收集的学生质疑点和小组演示汇报情况进行针对性释疑解惑。第5次课由学生教师共同主导，包括整个项目汇报，自评、互评。在每次课课下间隙，教师和学生通过交流平台保持固定交流时间，一方面教师督促进度缓慢的同学跟上进度，另一方面学生对项目进展中出现的问题及时反馈。

3总结与反思

虚拟项目式翻转课堂是对传统以教师为主导教学模式的一种逆序创新，学生成为课堂的主角。从数字电子技术课程的虚拟项目式翻转课堂实践结果来看，虚拟项目式翻转课堂能够激发了学生的学习兴趣，培养了学生主动参与、团队协作的意识，锻炼了学生的实践动手能力和创新能力，对后期EDA技术课程教学和毕业设计帮助很大。实施过程中师生关系更融洽了，教师的工作量虽有所增加，但整体专业素养明显提升。新的教学模式需要我们不断实践和探索，才能更好的为教学服务。

参考文献

[1]祝智庭,管珏琪,邱慧娴.翻转课堂国内应用实践与反思[J].电化教育研究,2015(6):66-72.

[2]郭文良,和学新.翻转课堂:背景、理念与特征[J].教育理论与实践,2015(11):3-6.

[3]曹腾飞,刘志强,黄建强,等.数据库应用基础项目式翻转课堂的实验教学研究[J].实验技术与管理,2015(11):206-208.

虚拟课堂的特点篇（2）

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）13-0005-02

近几年“智慧校园”概念逐渐引人关注。“智慧校园”是在以往“数字校园”概念基础上的升级。其中“无处不在的网络学习”是智慧校园的重要特征之一。

“无处不在的网络学习”我们称之为“泛在式学习”，即依托互联网（宽带或移动互联）虚拟教室（平台），随时随地展开学习的方式。虚拟平台上的学习与传统实体课堂的学习整合互生，形成双课堂教学模式。双课堂模式是智慧校园中重要的教学模式，它的出现对教学优化和师生发展都起到极大促进作用。

传统实体课堂以教学班为单位进行教学，具有集中、高效、场境效应等优势。但传统实体课堂活动主要局限于课堂上和在校时间，一旦放学，以班为单位的学习活动就不太容易组织。

现代教育理论认为，学习不只存在课堂之上，应该成为学生的生活方式。“泛在”是学习本应有的形态。但没有互联网之前，学生下课之后，“泛在式学习”很难形成。一些有课外学习动力的学生，因为时空的限制，也不太容易形成学习团组。

虚拟课堂的出现，使泛在学习成为可能。

虚拟课堂的出现并不是要取代传统课堂。双课堂模式，是通过寻找两个课堂的联结点，充分发挥两种课堂的优势， 实现教学的优化，最终有利于师生发展。

因此，我们有必要探讨传统课堂与虚拟课堂各自的教学特点，特别是虚拟课堂的优势。

一、实现泛在学习

如前所述，同传统课堂相比，虚拟课堂教学具有“泛在学习”这一优势。

（1）传统课堂学生发言时可能会有心理拘束，虚拟课堂的学生能够减少心理拘束，发言更自由。

（2）传统课堂由于时空限制思考时间比较短，查阅资料根本无从谈起，虚拟课堂则可以有更多的查阅资料和思考的时间，可以使思考更从容和理性。

（3）传统课堂中主要是师生交流，生生交流不多，虚拟课堂为更多的生生交流提供了条件。

（4）传统课堂中的交流以单向和一点辐射为多――即教师或几个同学发言，大家都在边上听着。网络交流的方向可以是多向和多点辐射，从而最大限度实现生生交流。

（6）传统课堂主要解决共性的问题，体现了班级授课制的优势，效率比较高但对个性的问题解决不理想。虚拟课堂对个性的问题解决得好，体现出个别辅导的优势。

可见，所谓“泛在”，是指最大限度延展学习时空、增加学习伙伴、扩大学习资源，虚拟课堂的出现提供了这个可能。

二、提供合作平台

进入新课程改革以来，“自主合作探究”式学习方式成为主流，但一方面由于对自主合作探究方式的理解还不到位，另一方面由于客观条件限制，自主合作探究式学习方式往往流于形式。有的教师只是把课堂里的桌椅摆成了小组样式，有的教师则完全放弃了自己在课堂上的引导。结果，实体课堂最需要的交流场效应和教师主导性没有了，教学的深度没有了，实体课堂的优势反而丢掉了。

要想进行深度的合作探究，必须实现深度探讨；要想找到深度探讨的伙伴，必须了解同伴的认知状态。在传统教学中，学生的集体学习空间只有课堂。如果课堂教学没有开始或已经结束，学生的讨论囿于空间限制，只能局限在小范围。一个学生如果想了解全班同学的认识，必须把同学的作业本都收集起来，这几乎是不可能的。虚拟课堂的存在解决了这些困难――这就是工具的力量。

我们以一堂语文课为例。

在进行《致橡树》一课的教学时，笔者先组织学生在虚拟平台上提问讨论，学生重点讨论了《致橡树》的主题。

通过网上讨论，笔者所教的两个班学生很快就能理解该诗的主题，甚至也能明白诗中大部分比喻的含意。（见链接http：///myforum/itemList.shtml？classNo=2992&topicId=32249）

学生的理解是在没有任何辅导下完全由他们自主研讨相互启发而成的。其中姜满雨同学对本诗的理解比较有特色，笔者请她在实体课堂上汇报自己的理解。欣慰的是，她不但说出了自己的独立见解，而且能综合其他同学的观点。（见链接http：///myforum/itemDetail.shtml？classNo=2992&itemNo=614605与PPT）

如果没有网络平台的存在，学生很难在实体课堂前有如此充分的讨论。姜满雨同学也很难综合全班同学的认识。

可以说，互联网虚拟课堂的出现，为学生自主合作探究学习方式的实现，提供了平台和可能性。

三、发现教学起点

奥苏贝尔指出，意义学习必须建立在学生已知的基础上。如果教师不了解学生真实的认知状态，我们的教学就没有针对性，教学效果也就无从谈起。虚拟课堂中的学生讨论，就给教师了解教学起点提供了依据。

在双课堂教学模式中，教师可以在虚拟课堂先就所讲课题布置作业或讨论，学生在没有教师指导的情况下，先完成作业或展开讨论，并提出疑问。教师可以作为平等一员参与网络讨论。

这一阶段属于整个教学流程的一部分，学生要完成教师的作业必须全员参与。全员参与过程实际是将原来传统课堂的内容提前放到虚拟课堂。此时我们就会发现学生认知的原始状态。

一方面，学生经过自主讨论，可以解决一些原来必须在传统实体课堂上解决的问题，使教学效率提高。另一方面，教师可以了解学生在虚拟课堂讨论中产生的共性或疑难问题。聚焦这些共性和疑难问题，实体课堂教学就找到了起点。

如此，可以最大限度地避免以往传统教学因认知状态掌握不到位而产生的教学针对性不强的问题，从而优化教学。

还以《致橡树》为例，学生在实体课堂前的讨论中提出了许多问题，比较集中的是对“木棉像沉重的叹息”一名不理解，也就是对舒婷内心世界的不理解。如果按照传统方式，还把《致橡树》的主题理解作为教学目标，就很难激起学生的兴趣，因为学生对《致橡树》的理解已经达到了一定的水平。因此，只有另辟蹊径，补充《神女峰》一诗，使学生对舒婷的内心世界有更全面的了解。

传统实体课堂在确定教学起点后，主要完成课题聚焦、认识深化的任务，并给学生以方法规律指导。完成实体课堂任务以后，可以再回到虚拟课堂，布置学生完成更具个性或更深度的作业，以对实体课堂教学作反馈。

由此可见，我们要根据虚拟课堂和实体课堂各自特点设计教学方案，并且找到其间的联结点，使教学效果达到最优化。

所谓两个课堂的联结点在于：在一种课堂发挥自己的优势并取得相应成果的基础上，另一课堂继续发挥自己的优势并完善前一课堂的教学成果。

泛在学习的出现，使教学时空扩大了；双课堂模式亦可能成为智慧校园诸教学模式中重要的一种。

它对教师又提出了更高的要求。

（1）传统课堂中教师的指导可以及时有效，对教师驾驭课堂的能力（主要是教学反应能力）有很高的要求。虚拟课堂教师的指导不受时空限制，只要有闲暇和上网条件就行，但对教师的学养要求比较高。因为学生有条件提出更深入或更具发散性的问题，如果教师没有很好的学养很难应对，这就要求教师不断学习，以应对挑战。

（2）传统课堂教师可以根据教学需要提供最具针对性的补充资料。虚拟课堂由学生自主在网上查找资料，其优势是方便快捷且资源丰富。教师则要引导学生面对海量信息学会辨别筛选，这对教师的思想认识水平提出了更高的要求。

虚拟课堂的特点篇（3）

【中图分类号】G40-057　【文献标识码】B　【论文编号】1009--8097(2011)11－0087―04

引言

虚拟网络教室是利用计算机网络技术和虚拟现实技术实现的一种在线同步交互式虚拟教学平台，具备传统教室的课件展示、课堂互动、课堂演示等多种功能，可为位于世界不同地理位置的学生和教师提供一个交互式虚拟教学环境，从而将传统的课堂教学延伸到可接入互联网的任何地方，从而为不同地域的师生提供更真实的、可共享的在线互动式虚拟学习环境，如WizlQ、Blackboard、Virtual-U、Learning Space、Second Life、ActiveWorld等。然而，传统的虚拟网络教室主要以视频、声音、文字和图像为主要媒介来创建虚拟学习环境，缺乏真实感的场景和人物角色、交互方式比较简单、系统性能较差，不能很好地再现传统教室的各项功能，也不能有效激发学生的学习欲望。云计算技术的快速发展、计算机硬件性能的不断提升以及真实感虚拟现实技术的成熟为真实感3D虚拟网络教室的发展与应用提供了重要的基础，研究云计算技术支持下的真实感3D虚拟网络教室对于创建更具真实感、实时性、高互动性的虚拟学习情景具有十分重要的意义。

一　云计算支持下的真实感3D虚拟网络教室

1　云计算相关技术

云计算是在分布式计算、网格计算等基础上发展形成的一种新型共享式基础架构，它将分布于不同地理位置的计算资源集中起来，并由软件实现资源的自动调度与分配，整个过程无需人为参与。云计算的主体是由多台服务器构成的大型数据中心和计算中心，并通过虚拟化技术为用户提供强大计算能力和海量存储资源以及丰富的个性化网络服务，所处理的数据存储在远程的数据中心、运行的各种应用程序执行在远程的计算中心，用户只要接入互联网即可通过个人电脑、平板电脑等终端设备方便快捷地享受云计算所提供的各种服务和应用。

云计算是虚拟化技术和软件即服务(SaaS，Software as aService)两者的结合，其核心是将某一或某几个数据中心的计算资源虚拟化之后，向用户提供以计算资源为形式的服务，其相关的技术主要有虚拟化技术、网络计算、分布式计算、Web2.0、SaaS等，如图1所示。

2　真实感3D虚拟网络教室的设计

真实感3D虚拟网络教室已成为当前教育信息化领域关注的热点问题之一。首先，云计算技术的发展为真实感3D虚拟网络教室提供了可灵活调配的海量存储资源和高性能计算资源，能够有效降低运行成本；其次，真实感虚拟现实技术的应用能够快速构建具有高度真实感的3D虚拟教室场景和3D虚拟师生角色，为其推广应用提供了基础；最后，高速网络通信技术是3D虚拟网络教室能够不受网络带宽和昂贵网络通信费用的限制，使用户以较低的费用充分体验流畅、逼真的虚拟学习情景。

(1)真实感3D虚拟网络教室的体系架构

真实感3D虚拟网络教室的体系架构如图2所示，底层的云计算基础平台由物理资源和虚拟化软件来构成，主要是为上层的数据库系统、真实感3D虚拟网络教室等提供高性能计算资源和海量存储资源；中间层的中间件主要实现对虚拟化之后的硬件资源进行管理和调度，并对来自上层的用户资源请求做出响应；上层的数据库系统主要为真实感3D虚拟网络教室提供用户管理、用户数据管理、学习资源管理等。

(2)真实感3D虚拟网络教室的功能模块

在平台主页上，首先对该3D虚拟网络教室的体系架构、主要功能、使用方法等进行说明，以便用户对该平台的使用产生浓厚的兴趣。为保证该平台能被合理、有效地利用，只有使用姓名、年龄、E-Mail、所学专业、所在单位、个人照片等真实信息注册并通过平台管理者审核的合法用户才能登录平台，用户登录平台之后便可通过提交自己近期的个人生活照片来在线生成一个自己的3D虚拟化身，以此作为虚拟网络教室中自己的替身来参加相应的教学和学习活动。同时，平台管理员将在平台主页上实时近期将开展的在线课堂教学活动及其相应的链接，用户可根据自己的需要来选择相应的虚拟课堂进行在线学习活动，当在线课堂教学活动开始5分钟之后其链接自动关闭，用户将无法再进入该虚拟课堂进行学习活动，以保证在线课堂教学活动的正常进行。

在线课堂是真实感3D虚拟网络教室的核心功能，当教师和学生按照计划进入在线课堂之后，由教师开始主持本课堂的教学活动，与真实课堂教学环境一样，学生将在教室中找到某一个座位之后坐下，教师可利用教室中的虚拟投影仪、电子白板等进行在线教学活动，如进行集中讲授、展示课件、课堂互动等，学生也可举手向老师提问，使教师和学生能够体验到与真实教室十分类似的虚拟学习情景。同时，教师也可将学生分成不同的学习小组进行在线协作学习、分组讨论等。这样，教师和学生能够通过操控自己的虚拟化身在3D虚拟网络教室中的行为来表达自己的情感、实现更逼真的在线课堂教学互动，达到更理想的在线教学效果。

为解决课后学生的各种疑难问题，教师和学生可以通过视频通讯、语音通讯和电子白板等方式进行在线互动。视频通讯和语音通讯能够让教师和学生就共同需要解决的问题快速达成共识，在具体交流的过程中可借助电子白板进行协同式文字编辑、自由书写与绘画、共享式展示和标注图像与文档。这样，位于不同地域的教师和学生就可以像在真实教室一样进行流畅的课外答疑与课后互动，进一步巩固和提高在线课堂教学的效果。

二　真实感3D虚拟网络教室的开发

1　云存储技术

云存储是将分布于高速数据通信网络中的大量异构存储设备通过硬件资源虚拟化方式集合在一起，通过统一管理与调度共同为云端用户提供大容量、高速数据传输与存储服务的一种系统。云存储系统具有较高的安全性和可靠性，能够面向大规模、复杂网络环境的异地用户提供高速数据存储和管理，需要存储服务的用户只需向云计算服务提供商申请所需要大小的存储空间即可，避免了存储系统的重复建设以及维护与管理费用。

2　分布式虚拟现实技术

分布式虚拟现实技术是一种支持多用户进行分布式在线

交互、信息共享、复杂虚拟环境实时绘制，构建集视、听、触觉为一体的三维虚拟交互式环境的计算机仿真技术，目前比较成熟的分布式虚拟现实应用系统主要有Second Life、ActiveWorld等。云计算支持下的真实感3D虚拟网络教室是一种典型的分布式虚拟现实应用系统，能够支持真实感虚拟教室场景的组建、虚拟角色之间的实时通讯以及虚拟角色与虚拟教室中相关教学道具的交互和响应。

3　真实感3D角色交互式生成技术

真实感3D角色生成技术是根据真实世界中的物理对象，采用相应的计算机图形算法生成逼真3D虚拟对象的一种技术。为方便用户根据自己的个性化特征采用与系统交互的方式生成具有真实感的3D虚拟化身，笔者采用当前比较成熟的3D虚拟化身自动生成软件来帮助用户构建自己的真实感3D虚拟化身，用户只需在软件中设置自己的体形特征、所需的交互式动作等即可自动生成具有真实感的3D虚拟化身，以此在3D虚拟网络教室中与教师和其他同学进行各种虚拟互动。

三　云计算支持下的3D虚拟网络教室应用

1　技术实现

首先，OpenStack是RackSpace公司与美国航空航天局(NASA)共同支持的一个开源云计算项目，包括提供自动创建和管理的云计算平台与支持大量可扩展对象存储的云存储两大部分。笔者利用开源OpenStack部署真实感3D虚拟网络教室的基础云计算实验平台，使用一台普通个人计算机作为客户机，采用一台图形工作站作为控制节点和计算节点：在图形工作站上安装CentOS 5操作系统和MySQL数据库，并完成网络IP的配置，使其可以与个人计算机互通；安装并配置OpenStack云计算平台的服务程序和控制程序。其次，利用3D实时应用程序开发引擎ShiVa、多用户应用服务器ShiVaServer、分布式虚拟现实应用开发工具包等基于OpenStack云计算平台开发和部署3D虚拟网络教室这一多用户分布式虚拟现实系统。最后，真实感3D虚拟网络教室和真实感3D虚拟角色的快速构建是本系统开发的核心和难点，采用三维室内场景构建软件Sweet Home 3D来帮助系统平台管理者构建相应的真实感3D虚拟网络教室场景，用户可借助虚拟化身制作工具Avatar Studio使用交互式方法来构建带有动画的真实感3D虚拟角色。

平台管理员利用Sweet Home 3D构建真实感3D虚拟网络教室场景的一般流程是：首先设计好3D虚拟网络教室的布局，然后从SweetHome 3D自带的模型库中导入相应的课桌、电灯、门、窗户等基本场景对象，对于投影仪、电子白板等Sweet Home 3D内置模型库中没有的3D虚拟对象可采用3DSMax或Maya来进行建模或者直接从网络上下载相应的模型资源并导入到3D虚拟网络教室中。用户利用Avatar Studio生成具有动画的真实感3D角色模型的一般流程是：用户首先在系统中输入自己的年龄、性别、民族、肤色、个人照片等基本特征信息后，系统便会自动生成一个相应的3D虚拟角色；然后用户比照自身特征可对生成的3D虚拟角色进行适当修改，如添加动作和各种装饰品、更换眼镜等操作，在保证3D虚拟角色真实感的同时，激励用户适当对自己的虚拟替身进行装饰，以激发学习者采用该平台进行在线学习的兴趣和积极性。

虚拟课堂的特点篇（4）

1概述

微课是以微型教学视频来进行教学的课程，由于学生在学习时如果时间过长，就会出现注意力不集中的情况，因此，微课是根据学生的认知特点和规律，以某个知识点或教学环节来开展教学。微课具有教学时间短、教学内容相对较少、资源容量较少、情景化教学和主体突出等特点。微课的核心是教学视频，因此，要制作微课，其最核心的部分也是教学视频的制作。但是，由于微课教学视频要求情景化教学，因此，在录制微课视频时，需要搭建摄录场景，这种方式成本高而且时效很低，因此，也成为制约微课进一步发展普及的重要因素。而且由于某些学科的教学内容比较抽象，有些教学内容的场景也难以布设情景，这些客观因素也限制了微课的制作，进而影响了教学。

随着信息技术的飞速发展，虚拟现实技术也取得了极大的进步。虚拟现实技术是仿真技术的重要方向，是仿真技术与多媒体技术、人机接口技术、网络技术、传感技术、计算机图形学等多种技术和学科结合和交叉在一起的技术。利用虚拟现实技术，可以让实际中不存在或者以传统的录制手段难以实现的教学场景在微课视频中得以实现，从而让微课的制作水平提升到了一个新的层次。

2虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种仿真技术，可以利用计算机生成一种模拟环境，让人们体验虚拟世界。虚拟现实技术是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，让人们可以沉浸人所构建的虚拟环境中。虚拟现实技术涵盖了多种技术，包括实时三维计算机图形技术、立体显示技术、网络技术和传感技术等，目前虚拟仿真技术在包括医学、娱乐、军事、工业、教育等很多的行业和领域得到了应用。在教育领域中的虚拟现实技术应用主要体现在虚拟实训基地、虚拟仿真校园以及虚拟演播室。其中，虚拟演播室与微课制作息息相关。

在微课制作中运用虚拟现实技术，其原理是将摄像机摄制的真实影像与计算机设计的三维虚拟背景和空间相融合，从而形成新的视频图像，在微课制作中运用虚拟现实技术，其关键是将虚拟背景与实际录制的前景相融合，主要包含了三维虚拟场景制作、摄像机跟踪、虚拟背景生成和图像合成等关键技术。

2.1虚拟场景的建模

虚拟背景的生成需要进行建模，微课制作人员应该要在构建虚拟背景时对各个物体进行建模，可以利用多种三维建模软件来实现，包括3DMax、Flame等软件都是常用的三维建模软件。这些软件都能够提供物体精确的几何描述，让构建的模型能够与实际对象的相似度极高，而且可以从形态、光照和质感等多个方面进行调节，从而更加贴近实际对象。

2.2摄像机的跟踪

目前，在虚拟现实技术中，要对摄像机进行跟踪，主要有两种方式，一种是C械式的传感技术，另一种是图形识别技术。机械式的传感技术是利用摄像机上装备的电子传感器来获取摄像机的相关参数，而图形识别技术则是利用摄像机获取的图像信息来确定摄像机的位置信息。另外，还有一些当前相对较少应用的技术也可以实现对摄像机的跟踪，比如说通过激光、超声波和红外线来确认摄像机的位置和位移。

2.3背景生成

要构建一个三维的虚拟场景，需要对运动场景和背景图像进行处理，这就需要用到大量的计算。在微课教学视频的播放过程中，需要色键控制器中的跟踪和图像合成都要及时准确的完成，从而保证画面的质量和效果，这种计算量相对巨大，需要利用高级建模工作站才能够顺利完成。

2.4图像合成

在图像合成之前，需要对摄像机摄取的前景图像中的相关图像进行提取，将其与摄取的背景图像进行分离，这就需要运用抠像技术。由于前景图像需要与最终的虚拟三维背景图像相融合，在融合之前必须要考虑到前景图像的深度信息。所谓的深度信息是指背景和前景的各个像素到摄像机的距离，如果前景深度值小于背景深度值，则会输出前景图像，如果前景深度值大于背景图像，则会输出背景图像，因此，这种合成也称之为深度合成。

3虚拟现实技术在微课制作中的优势

微课的出现和发展是信息技术飞速发展的具体体现，作为课堂教学的一种新形式，微课由于其人性化特征和良好的教学效果，已经得到了广泛的认可。微课的核心是微型教学视频，教学视频的质量与教学效果息息相关，虚拟现实技术的应用，让微课视频的质量提升到了一个新的层次，让视频质量和教学效果都发生了翻天覆地的变化，让情景化教学成为了现实，也极大地推动了教学资源的开发与传播。具体而言，虚拟现实技术在微课制作中主要有以下几点优势。

3.1实现了情景化教学、提高了教学效率

传统的课堂教学是以教师的口头讲授和板书为主，随着科技的发展，逐步引入了多媒体的方式来辅助教师教学，当虚拟现实技术的出现以及在教育领域的应用，让情景化教学真正得到了应用。传统的课堂中情景化教学都是通过教师的语言描述，然后由学生进行想象而实现，然而，虚拟现实技术应用在微课制作中，让学生可以通过声音、影像来感受相应的情景，通过这个平台，让学生可以在设置好的情景中进行学习，让学生能够更加深刻的领会到其中的内涵，从而更好的消化和吸收相关知识点，发挥他们的想象力和创造力，在学习中真正做到了举一反三，提高了教师的教学效率和学生的学习效率。

3.2增强了可视性、营造了现场感

相对于语言和符号而言，微课视频能够让学生更加直观的理解所学知识点，微课教学视频的特点是短小精悍，其画质要求很高，画面要求精美。而虚拟现实技术能够让微课视频的质量得到有效保证，虚拟现实技术运用在微课教学视频中，让视频的可视性大大增强，也会营造出现场感，有效吸引学生的注意力，也让学生在轻松愉快的学习环境中充分掌握和吸收知识。

3.3增加课堂密度，营造课堂氛围

传统的课堂都是40分钟到45分钟一节课，这种课堂时间明显不符合学生的认知规律和认知特点，学生很难坚持在一整节课中都保持高度集中的注意力。而微课的时间一般都是在3-5分钟左右，利用虚拟现实技术，可以让课堂教学大部分都以视频的形式来呈现，这种多场景和多动画的形式，让传统课堂中的“板书”变得更加的生动，也增强了课堂的密度，让学生的学习变得更加生动活泼，营造出了一种更加良好的课堂氛围，有利于激发学生的创造力。

4虚拟现实技术在国家开放大学微课制作中的应用

虚拟现实技术是一门多技术融合的新技术，其在微课中的应用，改变了传统的视频教学课程的局限性，让空间和时间都不再受到限制，是微课制作水平的重大突破。然而，如何有效的应用虚拟现实技术，让其在微课制作中发挥出最佳水平，不但是国家开放大学教师，也是技术人员所面临的一道难题。虚拟现实技术在微课制作中的应用，主要有以下几个方面。

4.1虚拟现实技术实现移动终端学习

虚拟现实技术若切入国家开放大学在线教育的端口，那么“VR+在线教育”就可以带学生进人场景式学习体验新时代，弥补在线教育空间距离难交互与生动不足的短板。由于移动终端设备的性能不断加强，教师已经可以利用移动终端设备来完成图像的采集和处理以及课件的制作。教师可以直接把移动终端设备接人微课课件系统，让移又斩松璞溉〈了教室，成为了教师传授知识的舞台，这种方式不但能够有效降低虚拟场景的制作成本，也能够降低教师的备课难度，提高了教学效率。同时学生戴上VR眼镜，进人虚拟现实的空间里，与教师互动交流、学习，达到实训教学的目的。

4.2构建实训场景

国家开放大学专业中需要进行实训类和操作类的教学，特别是理工科，几乎大部分专业课程都需要进行实训教学。对于实训类和操作类的微课课程，应用虚拟现实技术，可以直观的将虚拟场景呈现在学生面前。比如说，教师在计算机操作知识时，先可以录制讲授理论知识的场景，然后再录制演示操作方法的场景，在后期的制作中，教师可以利用虚拟现实技术，将这两部分剪辑在一起，将教师的口头讲解以及实际操作画面融合在一起，这样，学生就可以准确的理解教师的授课内容。

4.3基于偏振式3D立体虚拟现实技术的微课设计

目前3D立体效果的实现方式有偏振式3D、红蓝眼镜、主动式3D三种。偏振式3D实现原理（图1）通过光线的“振动方向”原理来组织图像，利用偏振显示屏，向观看者输送两幅偏振方向不同的图像。图像通过VR眼镜成像原理，每个镜片只接受一个偏振方向传输的图像，左右眼同时接收两组有视差的图像，再经过大脑合成，达到显示3D立体影像的效果。

虚拟课堂的特点篇（5）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0267-02

一、引言

实验教学是工科院校历来特别重视的教学环节，实验教学是培养材料学科高素质人才的重要实践性环节，担负着培养学生动手能力和创新实践能力的职责，尤其是实验性质特别明显的材料学科更是如此。当前，国内多数开设材料科学与工程一级学科的高校均实行大类培养，对所有材料学科的本科生均开设了诸多专业基础课。由于实验教学内容的多样性和破坏性，其呈现出课时多、班级多、实验项目多、实验消耗大、耗时长、设备仪器复杂和占地面积较多等特征。尤其在招生规模扩大和实行小班分组教学之后，使得实验教学的困境越发明显，实验教学经常呈现顾此失彼、疲于奔命的情况。

二、传统实验教学存在问题

当前，传统的实验教学体系具有一定的局限性，表现在以下几个方面：（1）培养方式一成不变，学生在接受实验授课时为“多对一”的培养模式，也就是一个老师要为一个班甚至一个学院来做服务；（2）由于课时关系，在有限的课堂时间内，学生的接受能力有限，难以在有限时间内充分理解课程内容和实践环节，经常是一知半解，课后的习题和报告册也是草草了事，效果非常不好；（3）学生在实验课堂上很少有参与感，亲身感觉还不够到位；（4）实验教师队伍整体水平还不够高，个别教师长期为一线实验操作人员，难以科学地、直观地展示所有教学内容，展示的深度和广度还不够；（5）实验教学资源平台各司其政，实验教学示范中心的优质数字化资源没有充分系统化和条理化，各个平台上的教学资源不能得到有效共享，没有使其社会效益和经济效益得到最大化的利用。

三、虚拟仿真在实验教学中的应用

近些年逐渐兴起的虚拟仿真技术日益成熟，也逐渐应用于实验教学中来。虚拟现实（VR）技术、增强现实（AR）技术和混合现实（MR）技术的逐渐兴起可以利用计算机生成模拟环境，将多源信息的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够生成近似真实环境的视觉、听觉、触觉、感觉等感知信息的虚拟环境，使用户沉浸到该环境中，实现虚拟世界与现实世界的混合世界体验，达到虚拟仿真的终极形态。美国学者Ivan Sutherland提出虚拟现实技术概念的雏形，其是利用计算机生成一种三维模拟环境，通过各种传感设备和输入输出设备，使得用户有亲身经历的感觉。基于虚拟现实技术的力学性能实验可以使得学生在客户端下载APP或者在电脑前就可以完成以前必须进入实验室才能完成的实验课程项目。借助专用设备和虚拟仿真技术具有的多感知性和模拟的浸没感，使得用户感到自己以第一主角的身份存在于模拟环境中，借助理想的模拟环境完全投入到三维虚拟世界中去。而且，学生能够在体验过程中感受到最为重点和直观的知识点，使学生的学习效率更高。同时，虚拟仿真技术在力学性能实验中的应用使得现有实验台套数不足和实验教师不足的情况得以缓解。而且，整个实验的过程可重复性好，数据稳定，学生对实验掌握得更好。

四、材料学科的虚拟仿真课堂建设

1.虚拟仿真课堂构成。材料学科虚拟仿真实验课堂建设包括管理和虚拟仿真实验系统两个部分，如图1所示，其中，管理包括材料学科实验课堂的学生管理、实物实验预约申请和结果评定；虚拟系统指的是具体的虚拟实验项目建设，每一个实验项目包括全局演示、指导教师操作演示、主观操作模拟实验和互动交流四个部分。

2.虚拟仿真课堂功能。进入虚拟仿真课堂主界面后，选择不同模块进入不同的虚拟仿真实验项目，例如：《材料科学基础》实验中的原子堆垛方式、三元相图和《材料的力学性能》实验中的断裂韧性试验等内容，每个实验项目都包含以下内容：（1）全局展示：在虚拟仿真课堂开始，对实验中展示具体实验项目的基本原理、实验依据、设备操作步骤、试验方法制定过程、数据结果格式进行全局展示。学生可以通过原理展示对整个实验过程有一个总体的把握。（2）指导教师操作演示：在掌握原理之后，实验教师通过规范的实验操作步骤对具体的细节内容进行进一步的讲解，利用虚拟课堂中便捷的图文并茂的方式，使得学生快速、有效了解实验过程及数据结果处理方法。（3）主观操作模拟实验：这一部分是整个虚拟仿真课堂的核心部分，学生在客户端通过自行操作进行实验学习，操作错误会及时给出错误提示，并解释原因。学生可以通过自行设置样品尺寸、试验参数、变形条件、环境温度等信息，从而得到不同的试验结果，并辅助以实物实验的视频资料作为参考，最终提交实验报告，系统自动进行打分排名。（4）互动交流：学生在虚拟仿真课堂中遇到的问题和疑难点通过在线与实验教师进行交流或者通过学生之间进行分享，教师实时可以监测学生的虚拟实验进度及出错情况，优选出错率最多的部分进行着重讲解。

虚拟课堂的特点篇（6）

大学英语教学模式单一。目前，“大学英语课堂教学仍然是以教师为中心，以考试为目的，单纯传授语言知识，忽略培养学生的学习兴趣和口语表达能力”（符雪青，2013）。这种知识型英语教学模式早已满足不了日益发展的经济和社会对高水平人才英语能力的要求。加之大学英语课时逐渐减少，教学内容繁多，为了确保效率，教师单方面讲解、学生被动接受的局面很难改变。传统大学英语课堂无法提供交互性的语言材料以及自然真实的语言交流情境。大班教学。由于大学招生规模近年来不断扩大，大学英语通常都是以大班形式开展教学。对教师而言，大班教学会制约课堂教学设计。对学生而言，他们的普遍参与感不强，师生之间交流机会少，大班教学“过分强调了共性教育，忽视了因材施教的个性化教育、学生的个性自由及和谐发展”（ibid．）。应试教育现象普遍。由于大学英语教学质量在一定程度上和四、六级考试通过率挂钩，这就让很多学生以及教师把通过四、六级考试作为大学英语学习的目标，学生学习动机不强，教师教学效果较差。面对上述问题，当前有很多高校在大学英语分层教学和小班教学这些方面做出了努力，但总体而言，大学英语教学的现状仍然有很大的改善空间。虚拟现实技术由于其融合了图形图像技术、多媒体技术、传感技术以及智能技术等高新技术，能高度模拟从而建构真实的语言学习场景，实现语言学习的“情景化”交互场景需求。郑春萍等（2019）认为虚拟现实技术应用于语言教学有以下四大优势：一是3D沉浸式的虚拟仿真用户界面；二是虚拟形象的可匿性；三是实时交互的交流技术；四是任务导向的语言教学设计。以大学英语为例，将虚拟现实技术应用于课程教学不仅可以推动大学英语改革，促进教师角色转换，教学模式多样化，还能提升学生学习动机，优化课堂体验，从而提高学校整体教学效果，从长远看降低教学成本。

1推动大学英语教学改革

虚拟现实技术推动大学英语改革主要体现在以下方面：一是提供交互式学习材料，建构真实自然的语言环境，进而促进当前大学英语“以教师为中心”的局面转变成“以学生为中心”的模式；二是促进大学英语从普通英语向专门用途英语的转变；三是促进教学法的发展。真实的语言环境对于语言学习是至关重要的（郭晓宁等，2012）。传统大学英语课堂中语言学习落脚点在单词、句法和翻译上，语言知识空洞抽象，脱离实际生活，学生作为被动的接收者，实际运用机会也少之又少。虚拟现实技术通过构建真实自然的语言环境，可以将抽象的语言知识点具体化、形象化，让学生从多种感知渠道去接触、理解、运用语言知识。虚拟现实课堂不仅能够充分调动学生的积极性（Ozkan，2017），改变传统课堂中学生不愿意开口的局面，而且虚拟情境能提供学生与虚拟人物一对一交流，相比传统课堂教师与学生一对多的情况，能够大大增加语言量的输入，增加语言训练和交际的机会（ibid．）。虚拟现实技术还能促进大学英语从公共英语向专门用途英语的转变。随着我国大学进校新生英语整体水平的提高，李箭（2011）认为“从目前和长期发展来说，专业英语教学应该是我国大学英语教学的必然趋势”“我国大学英语教学已到了从公共英语到专业英语的时代”。传统的外语教学课堂满足不了专门用途英语教学需要的特定“工作场景”的教学实践条件，而虚拟现实技术可以构建虚拟仿真的学习环境，为实现从公共英语到专门用途英语教学的转变提供技术支持。张宁等（2017）认为，“虚拟现实技术在专门用途英语教育领域的延伸将极大地弥补我国外语教学受语境限制的不足”。虚拟现实技术可以推动教学法的发展。虚拟现实技术为教学提供了一个新的平台，很多教学方法都能够与之结合起来发挥更好的作用，比如“由建构主义延伸出的一系列教学策略，例如情境化学习、体验式学习、合作性学习、问题导向学习、探究式学习等，因其都具有一些与虚拟学习环境相一致的特点，可以广泛地应用于虚拟现实环境的教学与学习中”（高媛等，2016）。虚拟现实技术与各种教学法的融合发展必将推动新的教学法的产生，从而更好地服务于教学和教学改革，戴琨（2012）认为“浸入式虚拟现实技术和浸入式虚拟英语学习环境的广泛应用将从很大程度上优化传统的浸入式大学英语教学法，从而有助于从根本上实现大学英语教学改革目标”。

2促进教师角色转换，教学模式多样化

虚拟现实技术能进一步打破地域壁垒，实现跨时空跨地域教学。传统的大学英语教学中，教师受大班教学、课时不足以及其他教学条件的限制，通常只能依托教材和多媒体资源教学，教学效果不明显。虚拟现实技术为教师提供了一个更好的平台，教师可以将平面的语言知识转化为立体的实时交互场景，从而吸引学生，提高教学效率，扩大言语行为教学的范围，使教学情境更进一步接近真实场景。虚拟现实技术能促进教师角色转换。在虚拟现实的大学英语课堂中，教师不再是教学活动的中心，他们由知识传授者的角色转变为学生学习的指导者、监督者、课堂的组织者。这种角色的转换，能够助力教师成为学生独立自主学习的引路人，从而更好地服务于教学活动。虚拟现实技术能帮助教师转变教学模式。虚拟现实教学课堂具有很强的实践性，怎样才能将书本上的语言知识转换为生动的场景，这就需要教师在充分熟悉技术的基础上，改变传统的教学模式。虚拟现实技术的沉浸性和交互性，能够满足教师运用情景教学法、体验式教学、分组讨论式教学等多种教学方法的要求。虚拟现实技术还能为教师提供一个很好的教研平台，如借助虚拟现实技术探讨大学英语教学改革以及与虚拟现实技术课程相关的研究。

3提升学生学习动机，优化课堂体验

虚拟现实技术能提高学生的学习动机（Ozkan，2017），变被动接收为主动认知。在结合虚拟现实技术的大学英语课堂上，身临其境的感受和自然丰富的交互体验不仅极大地激发学生的学习动机，更给学习者提供大量亲身观察、操作以及与他人合作学习的机会，促进学生的认知加工过程及知识建构过程，有利于实现深层次理解（高媛等，2016）。结合虚拟现实技术的大学英语课堂能优化学习体验。虚拟现实教学平台有多种模式可供选择：群控模式、自主学习模式以及多人协同训练模式。在这些模式中，课堂更灵活自由，学习内容更具体生动，学生可以根据自己的学习情况选择学习内容的难易度。学生还能“旁观”其他同学在虚拟场景中的学习或者回放自己在虚拟场景中的学习，从而找到自己的优势和不足并加以改进。总体而言，结合虚拟现实技术的大学英语学习体验比传统课堂学习体验大大优化。此外，虚拟场景中的非语言因素也能促进学生更全面地学习。沉浸式的学习体验让学生在运用语言知识的同时，还能习得英语世界的文化、思维方式等，这对于培养学生的英语国家的文化素养是十分有益的。再次，结合虚拟现实技术的大学英语课堂能帮助学生克服口语使用过程中的焦虑情绪，提高自主学习能力（Ozkan，2017）。虚拟现实技术能减少学生开口说英语的心理压力和负担。在传统大学英语课堂上，学生回答问题要承受很大的心理负担，而学生在与虚拟情境中的人物进行交流时，却不用担心犯错误，学习氛围更轻松，学习效果也更好。虚拟现实技术还能提高学生自主学习的能力，帮助学生养成探究式学习的良好习惯。

4提高学校整体教学效果，降低教学成本

虚拟现实技术能提升学校整体的教学实效，从长远来看降低教学成本。虚拟现实技术能促进教师的教学和学生的学习，对于学校的整体教学实效而言，是有很大的促进作用的。虽然短期而言，购置一套虚拟现实教学设备的成本很高，但是由于虚拟现实技术本身可塑性强，适配专业课程广，可以开发出很多课程供不同专业领域的教师使用，为大学英语搭建的虚拟现实教学平台可以通过技术人员改变参数，研发新的课程情景包等手段将其改造成用于其他课程、实习实践、实验以及就业模拟面试等专业的授课；反之，用于其他专业方向的虚拟现实技术设备也可以为大学英语教学服务。如Brick等人（2019）将一个卫生保健项目的虚拟现实设备改造成意大利语学习项目。虚拟现实技术的优点尤其在某些危险系数较高的实验课程中能够体现出来，它既能够保证教师和学生的安全，又能够立体生动地呈现整个实验过程，学生还可以通过虚拟现实技术的交互工具进行实验操作。除了用于授课以外，虚拟现实平台还可以用于组织会议和研讨会等。因此，从长远来看，能够为学校降低教学成本。

5结语

虚拟现实技术在促进大学英语教学改革，教师转换角色、教学模式多样化以及提高学生学习动机、优化学习体验，提高学校整体教学效果、降低教学成本等方面显现出独特的优势与潜力。怎样合理有效地将虚拟现实技术应用于大学英语教学之中，是我们接下来需要探索的主题。

参考文献

［1］Brick，B．etal．Multilingualimmersivecommunicationtechnolo－gy：repurposingvirtualrealityforItalianteaching．InA．Pluti－no，K．Borthwick＆E．Corradini（Eds）［J］．NewEducationalLandscapes：InnovativePerspectivesinLanguageLearningandTechnology，2019：5－10．

［2］Ozkan，B．TheReflectionsofEnglishasaForeignLanguageTeachers’ontheUseofVirtualRealityinClassroomPractice（InternationalBlackSeaUniversityCase）［J］．JournalofEduca－tioninBlackSeaRegion，2017，2（2）：34－42．

［3］戴琨．虚拟现实技术在大学英语浸入式教学模式改革中的运用［J］．西安外国语大学学报，2012，20（4）：99－109．

［4］符雪青．大学英语教学现状及存在问题之管见［J］．大学教育，2013，（7）：58－60．

［5］郭晓玲．虚拟教学环境下的英语外语学习：探索“第二人生”［J］．开放教育研究，2012，18（5）：104－112．

［6］高媛．虚拟现实技术促进学习的核心要素及其挑战［J］．电化教育研究，2016，（10）：77－87．

［7］李箭．新中国成立以来大学英语教学目标定位讨论的思考［J］．黑龙江高教研究，2011，（9）：8－10．

虚拟课堂的特点篇（7）

关键词:

虚拟现实;高等院校;计算机教学

当今社会正处于高速前进的发展时期，科技水平不断提高，各项新技术、新成果层出不穷。在这样的现代化背景下，全国各行各业的工作方式及工作手段也不断的得到更新，教育行业也不例外，传统的教育方式作为我们教学的基础性根基发挥着其稳定而不可动摇的作用，但是仅靠传统教学显而易见已经不能满足我们的教育工作需要，这个时候，我们需要积极主动的引进学习新的教学手段和技术，将创新与传统巧妙融合。接下来，笔者将以计算机教学为主题，试着从虚拟现实技术的特征及其与计算机教学的联系等方面谈一谈虚拟现实技术在计算机教学中的应用。

一、虚拟现实的特点及其与计算机教学的联系

传统的教学方式是以老师的言传身教为主，老师说、同学们听，一对多的教学方式搭配一些简单的视频、图片等辅助文件，这样的教学是基础，却已经不能达到最好的教学效果。所谓虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机技术造成一种虚拟情境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可以让使用者进入到那个情境之中去，从而身临其境的进行工作和学习。结合虚拟现实与计算机教学之间的联系，笔者将虚拟现实的特点，概括有下面三个部分:第一，沉浸感。学生们通过虚拟现实技术进入虚拟世界中，视觉、听觉、触觉等多种感觉器官都有着鲜活、真实的感受，这种独一无二的沉浸感，可以帮助学生更好地进入教学实境中，在虚拟现实的体验中，更加专注、热情的投入计算机学习的进程之中，进而得到更好的学习成效。第二，交互性。传统的计算机教学，老师在上面传授，同学在下面单方面的接收信息，这样的教学特别依赖老师的表达水平和语言能力，教学效果很难达到最佳。而虚拟现实技术将同学们全部投入三维真实模拟的认知环境之中，同学们的每一个学习操作都会有相对应的合理反馈，教学之间产生一种频繁、高效的良性互动，这种交互性对于我们的计算机教学有着极佳的教学效果，值得我们推广应用。第三，构想性。所谓构想性，是指在虚拟现实技术的前两个特点:沉浸感和交互性的基础之上，虚拟现实所构建出来的逼真世界有着良好的构想性特征，它的建立本身结合了现实世界的大量特征，同时又在用户使用中的真实感知进行不断改良，从而获得了与真实世界最大可能的相似度与反应状况，这样建立起来的虚拟现实教学系统，对学生们的知识水平和视野的提升都带有极大的优化效果。沉浸感、交互性和构想性是虚拟现实技术的三个重要特点，在计算机教学中，虚拟现实技术可以起到很大的作用，学生们在高等院校专门构建的虚拟教学世界中可以更好地学习，一改以往那种老师教、学生学的单一传授模式，同学们可以在逼真的教学环境和良性互动中产生极大的学习兴趣与学习热情，更加积极主动的投入课程的学习中去，从而达到良好的教学效果，实在是一举多得。

二、虚拟现实技术在计算机学习中的应用

虚拟现实技术作为近年来广受关注的一种新兴技术，通过计算机对现实世界进行进行全面模拟仿真，从而为用户提供逼真的使用环境。在作为虚拟现实的载体———计算机的教学中，这种手段的加入显得更为迫切和有益。接下来，笔者将从以下四个方面试着谈一谈虚拟现实技术在计算机学习中的应用。第一，虚拟仪器。高校的计算机教学往往会涉及多种仪器的相关学习，可是以当前的教学能力，这些仪器很多时候都无法普及到每位学生身上进行一对一的操作练习，从而导致教学效果的极大程度下降，而虚拟现实技术可以很大程度上改善这个缺陷。学生们可以通过虚拟现实技术在逼真的虚拟世界里进行仪器操作练习，这样的练习可以减少许多现实的仪器损耗，练习的人数和时间也有了很大程度的扩展。第二，虚拟课堂。虚拟课堂作为传统教学的补充，可以补足许多传统教学所不能实现的地方。一些传统课堂出于时间、空间、金钱或者技术问题而无法实现的展示教学，在虚拟课堂中有了更多、更大的实现可能。同学们通过虚拟课堂，可以很大程度增强对传统课堂知识的学习体会，也可以学到许多传统课堂学不到的知识。第三，虚拟远程教育。当前的教育模式已经渐渐向网络化时代过渡，学生们不仅可以通过考学、进入大学校园这样的方式进行高等教育学习，一些已经工作或者身处远方的人也可以通过远程教育的方式进行进一步的深造，从而对国民整体的综合素质、学习水平的提高都有所提高、促进，而虚拟现实技术支持下的虚拟远程教育，就是实现学习目标的重要工具和关键一环。就计算机教学而言，很大程度上来讲它是具有极大实践性的一门科学教程，作为一种职业培训，很多需要它的人并没有办法全职来到高等院校进行实地学习，这种时候，虚拟现实技术就给我们提供了一个非常好的解决途径———通过虚拟远程教育给那些需要它的人一个学习的机会，从而达到更好的教育目的。

三、结语

虚拟现实技术在当前来讲还是一门新技术，很多地方都还没有完善，完全进入课堂的条件尚不充足，但是不可否认的是它的前景是十分光明的，尤其作为计算机科学，与虚拟现实技术的联系十分紧密，将虚拟现实应用在计算机教育中就显得更加的必要和紧迫了。在可以预见的以后，虚拟现实技术会越来越完善和普及，其在计算机教学中独一无二的优势也会越发明显，作为一种新兴的教学手段，虚拟现实技术在计算机教育中的应用是必然且无可替代的，各大高等院校眼前也在积极的进行这样的教学探索和初步实践，最终它会在计算机教学乃至各门各科教学中都发挥重要而不可替代的作用。

虚拟课堂的特点篇（8）

在传统讲授式的课堂教学中，由于讲授方式的要求，学科教师是课堂教学的主要组织者。因此，课堂教学资源往往由学科教师根据教学内容和自身教学习惯对资料进行判断及选择。然而，这样的教学资源是否符合学生的学习需求、学习习惯和学习心理，往往需要在教学活动结束后方能得到相应的反馈。这样的资源使用情况的反馈是滞后的。对于学生的学习而言，一旦教学资源出现问题，往往是无法弥补的。

在虚拟课堂教学活动的实现过程中，教师则将主要精力集中于教学内容的确定、学生学习活动框架的搭建等环节上。如地理教师根据地理学科学习框架与特点，选择可探讨性强、学生研讨兴趣浓厚的“旅游地理”作为学生网络学习的切入点，根据学生兴趣方向，为学生搭建“情迷胡同深处”、“游历文化遗产”、“寻访名人故居”、“探秘宗教文化”、“采撷农家民风”、“齐聚高等学府”、“行走经典场馆”、“考证非遗传承”八个研究平台。（如图1）由学生根据自身研究特长和兴趣选择相应课题小组展开研究。

图 1

在课堂研究过程中，学生根据自身兴趣和研究特长选择了除“采撷农家民风”、“考证非遗传承”以外的六个课题小组。从学生的选择中我们可以发现，学生避开了他们不熟悉、不便于开展调研的课题。这是他们根据学习实际做出的选择。此后，在学生自由选择研究方向的基础上，在虚拟课堂学习过程中，学习内容涉及的相关资源提供工作便主要是由学生根据自身兴趣和需要进行寻找、比较、选择确定的。

在这样的学习活动中，教师的主导作用主要体现在学习框架的搭建过程中，而教学资源的提供转而由学生实现。这既大大减轻了教师备课的压力，又大幅度提升了学生的学习兴趣和学习主动性。

资源形成成果的变化

在传统课堂教学中，课程资源通常是现成的、静态的，一般与教科书配套。课程资源的范围也是仅仅局限在课本和教科书中。这种狭隘的课程资源观使得教师往往忽视自己身边已有的资源，使他们不能真正地走进课堂与学生互动，将其价值发挥出来。

叶澜教授在《让课堂焕发生命的活力》一文中指出：“从更高的层次——生命的层次，用动态生成的观念，重新全面地认识课堂教学，构建新的课堂教学观，它所期望的实践效应就是：让课堂焕发出生命的活力。”也就是说，课堂教学需要在教学情境中通过积极的师生互动、生生互动，在共同思考与共同发展中产生超出教师教案设计的新问题、新情况，即表现在言语、行为、情绪方式表达中出现生成性资源并对其加以合理利用，从而使课堂不断涌现精彩、鲜活的画卷。

虚拟课堂教学所提供的动态网络交流平台为生成性资源的形成搭建了平台。在虚拟课堂中，学生个人主动提供的资源、学生间相互质疑与解疑、师生间的共同探讨……都是课堂教学过程形成的生成性资源。

因此，我们在本次虚拟课堂学习流程中，设计了“赏古都（我推）——品特色（我推你评）——析成因（我析你点）——探发展（共析共探）”四个阶段，层层推进。

在“赏古都（我推）”环节中，学生借助头脑风暴的团体训练方式，使得个体的才智在小组讨论过程中得以充分发挥。讨论中学生思维高度活跃，打破常规思维方式产生了大量创造性的设想。

在发散性思维的训练基础上，我们又通过“品特色（我推你评）”的环节对学生进行自我设计的训练。该环节侧重要求学生根据一个具有一定社会价值的课题进行线路设计，并重点在于评析原因。这恰恰是考虑到学生的兴趣和现有的知识水平而设计的教学环节。

在“析成因（我析你点）”环节中，教师引导学生对于生成性资源进行剥离、分析、归纳和总结。此时，学生回顾前期的讨论过程，形成了对学习资料的整理、对学习过程的反思、对研究对象的探究和对后期探究的规划（如图2） 。

资源效果影响的变化

新课程要求学习者应具有收集资料、归纳和整理信息、分析并获得结论的能力。但面对学校学习在时间与空间上的限制，学生会缺乏大量的生活经验，我们的教学也会遇到很大的困难。而虚拟课堂向学生们呈现了一个开放式的课堂。在虚拟课堂中，学生可以自选时间和地点，轻点鼠标，随时随地搜集各种相关资源。由于网络通过文本、声音、图像、声音、影像、三维图形等多维信息刺激人的感官，因此，学生个人可借助网络所展示的各种事物和现象，模拟现实情景，将抽象的教学内容具体化、清晰化，这样不仅能够体验表象事物和现象，还能够加深对学科知识和问题的理解。同时，学生可通过虚拟课堂教学的多种手段，克服实证的限制，将学科问题以立体多维的方式展现，弥补了学科教学活动平面化的不足。

虚拟课堂的特点篇（9）

【中图分类号】G40-057　【文献标识码】A　【论文编号】1009—8097(2012)06-0029-06

引言

虚拟课堂教学活动是指为达成学习目标，教师和学生以网络课程平台为主要活动空间，以在线注册的班级为人员单位，以师生之间、生生之间在线活动为基本形式而进行的教学活动。虚拟课堂学习的主要特征是基于目标的自主探究性学习、基于资源的研究性学习、基于交互的协作与共享性学习，它是对现实课堂的模拟，更是对现实课堂的延伸、补充与超越，学习活动的开展既可以是同步的也可以是异步的形式。随着信息化程度的不断提高以及高校基础设施的逐步完善，虚拟课堂已经成为高校教育教学活动中的一种重要形式，师生的教与学活动方式正悄然发生着变革。这种学习形式为学习者提供了丰富的学习资源，提供了自主参与个性化学习、交互式学习的条件。

“没有参与就没有学习”，再好的学习条件，都离不开学习者的参与，学习的成败与学习者是否参与、参与多少、如何参与有着密切的关系，学习参与度问题越来越受到人们的重视。虚拟课堂学习参与度是指学习者在虚拟课堂中的学习浸入程度，包括浸入的量、质与情三个方面。学习者学习参与度是影响虚拟课堂教学活动有效实施的一个主要因素，只有学习者自觉、广泛、深入地参与到虚拟课堂的各种学习活动之中，虚拟课堂才能够具有并且保持活力，才能够发挥其促进学生学习与发展的作用。但是通过观察与调查发现，虚拟课堂的学习参与并不像我们所想象与期许的那样热情高涨、活力无限、生机勃勃。在参与的广度上，个体参与活动的范围较为有限，资源的下载、提交作业的活动占据登录虚拟课堂时间的绝大部分，而那些需要经历认真思考、反复交流、评价的活动参与的较少；在参与的自觉度上，许多学生被动地“完成任务”，学习的主体性没有得到充分发挥；在参与的深度上，表现为表层参与有余、深层次参与不足的状态，诸如，对学习资源的分析理解以及分享贡献程度偏低，简单的“拿来主义”盛行，缺少必要的思考、评判以及评判之后的共享，学习交互深度不够，如对问题的讨论更多倾向于表示赞同或反对、表示抱怨或期望等情感交流行为，缺少反思、吸纳、评判等思维过程。这种较低层次、消极参与的现状已经给虚拟课堂实践带来了尴尬。是哪些因素影响着虚拟课堂中的学习参与度?如何引导学生积极主动地参与到虚拟课堂的学习活动之中，使其真正“活起来”?这是目前亟待解决的问题。

影响虚拟课堂学习参与度的因素很多，可以归结为内因和外因两个方面，学生自身的学习准备和学习动机是影响学习参与度的内在关键因素；虚拟课堂的环境和活动管理是构成影响学习参与度的外在关键因素。虚拟课堂的设计者、组织者只有充分认识影响学习者参与度的关键要素，并通过对关键要素的有效利用、设计和干预与控制才能提升虚拟课堂的活力。

一　学习准准备与参与度

学习准备是指学生在从事新的学习时，原有的知识技能水平、情感以及心理发展水平对新的学习的适合性。[3]学习准备是新的学习的出发点，是学习者能够参与学习的必要条件与保障因素，是提高学习参与度的基石。

学习准备包括基础知识准备、学习能力准备、心理准备三个方面。唯有具备了学习新知识的必要的先在知识基础，具备了应用相应的方法与技术进行学习的能力，形成了积极的学习心理准备，学习者才能够有信心、有能力、有毅力投入到学习过程中，才能提高学习的适应性。因此，在课程设计与实施中，教师要帮助学生做好必要的学习准备，使每个学生都能够参与到学习活动之中。

1　确定学习起点，实现新旧知识的联接

学生的学习首先是建立在已有知识经验基础上的，是通过同化与顺应的过程重构知识结构。虚拟课堂中的学习主要是基于资源的在线自主学习、探究学习、合作学习，如果先在知识缺乏或者不足，学生学习新知识时将处于无能为力的状态，讨论问题将处于无话可说、没有问题可提的境地，其结果将是没有能力参与到学习之中。

教师在进行课程设计时可以采用各种方式，诸如应用在线考试系统自测模块进行诊断性评价，查看学生的学习记录(如成长档案袋、作业等)，通过论坛模块与学生进行交谈，从中去了解学生的知识基础的准备状况。根据实际情况，确定学习的起点，并对所缺乏的必要知识采取一定的补救措施，为学习新知识扫清学习上的障碍，使每个学生都能够参与到学习活动中。

2　消除技术障碍，树立参与的信心

虚拟课堂的学习是技术应用为纽带的学习，网络是知识、信息与学习活动的载体，要求学生能够利用网络技术与工具，获取课程学习的相关资料，进行在线的交流、作业的上传、情感的沟通等。所以，要实现虚拟课堂的有效学习，首先是能够使用并驾驭网络技术。如果学生缺乏必要的应用信息技术的知识与能力，技术问题成为参与学习的“拦路虎”，将影响学生参与学习的信心。

教师应首先帮助学生熟悉虚拟课堂环境，在课程开始时，通过现实课堂中的介绍以及网络学习平台中的“工具介绍模块”、“技术帮助栏目”等途径，介绍所应用的网络平台的操作方法，说明各个模块的特点与功能，使学生对学习环境形成整体认识，从而掌握虚拟课堂中技术应用方面的知识与技巧，使得每个学生都能够熟练地操作平台中的各个部分，有能力应用信息技术手段参与到学习过程之中。

3　提供学法指导，养成参与的习惯

虚拟课堂中的学习方式是基于网络的个体自主探究、问题解决、小组合作学习等，需要学生学会自主学习、合作学习。如果学生对虚拟课堂中的学习方式与方法不认同、不理解、不适应，自然难以积极主动地参与到学习活动之中。

教师可以通过“学习指导栏目”、“有问必答栏目”、“学习案例”等，为学生提供学习方法指导，比如指导学生如何根据自己的具体情况确定学习目标与选择学习方法，如何对自己的学习进程进行自我监控，如何与其他同学合作、交流，并尊重他人、欣赏他人、相互学习等，使学生理解这些学习方式的价值，掌握学习方法，顺利进入虚拟课堂的学习状态，逐步形成主动参与的习惯。

4　明确虚拟课堂学习的意义，提高学习自觉性

学习是个体智力活动的过程，离不开良好的心理准备。虚拟课堂中的学习心理准备主要是对虚拟环境下学习的认识与态度，是对学习及其学习情境所表现出来的一种比较稳定的心理倾向。学习态度对学习行为具有调节作用，包括对学习对象的选择、对学习环境的反应，往往表现为对学习的趋向与回避、喜爱与厌恶、接受与排斥。

学习者如果认识到虚拟课堂是对现实课堂的补充、延伸与创新，能够为自身的学习与发展提供多样的帮助，认识到虚拟课堂的意义所在，对学习环境、学习内容表示认同时，会产生积极的态度，积极努力参与学习；反之，当认识不足，具有不良态度时，比如认为这种学习很麻烦、不能给自己带来帮助，甚至产生讨厌、抵触的情绪，如此学习态度，自然也就没有了学习的动力，而且会回避学习环境并产生不利于学习的不良行为，诸如灌水、退出虚拟学习等现象。

教师既可以通过现实课堂说明虚拟课堂学习的意义，也可以通过虚拟课堂平台中的学习指导模块、讨论模块(比如以“虚拟课堂可以给我们带来什么”为讨论话题)引领学生讨论虚拟课堂对当前学习与将来发展的影响，帮助学生提高对虚拟课堂的认识，排除消极的、不良的心理准备，消除畏难情绪，使其处于积极的情绪状态，逐渐适应、喜欢、愿意应用虚拟课堂进行扩展性、创新性的学习。

二　学习动机与学习参与度

学习动机是指“直接推动学生进行学习的一种内部动力，是激励和指引学生进行学习的一种需要”。学习动机是影响学习参与度的一个关键因素，是学生愿意参与到虚拟课堂的学习活动之中的催化剂。

“美国心理学家安特金森(J.W.Atkinson)于1980年全面总结了有关动机研究的文献，发现完成某项具体的学习任务所需要的时间与这项任务的动机水平呈正相关。动机水平高的学生能在长时间的学习活动中保持认真的态度和坚持把学习任务胜利完成的毅力，而动机水平低的学生缺乏学习行为的稳定性和持久性”。可见，学习动机能够促使学生产生期望，调节参与学习活动的方向、时间与强度，起着启动、导向、维持的作用，是激励学习者参与学习的助推器。

由于虚拟课堂中的学习，更多的是面对丰富的学习资源，缺少了与教师面对面交流与监督指导，其学习方式主要是自我管理、自主学习，学习更加强调主动参与。在虚拟课堂的设计与实施中，激发学习动机显得尤为重要。

1　明确学习目标，建立积极的期望

明确学习目标是激发学习动机的一个主要途径，学习目标能够促使学习者建立起积极的期望值。学习者学习目标不明确，没有学习的方向，自然会放任自流，表现出虚拟课堂中“闲逛”、“迷航”的现象；目标设计的不恰当，过易或过难，无论过易还是过难，都会使学生失去学习的兴趣，出现为应付差事进行一些浅层次的课程参与活动的现象。

教师首先要为学习者提供或帮助学习者确立明确具体的学习目标，并且促使其认识到唯有积极参与到各种学习活动之中才能达成学习目标，才能获得发展，这时，学习目标将转化为学习动机，转化为积极参与虚拟课堂学习活动的动力。

另外，由于学习者在学习上存在着差异，在确立目标时应按照学生的知识水平与学习能力给出差异性的目标，以适合不同学生的需求，使每个学生都有相应的经过努力能够实现的目标，从而主动参与到各项学习活动之中以满足自己的需要。

2　培养自我效能感，引发学习内驱力

自我效能感是指个体对自己是否有能力为完成某一行为所进行的推测与判断。班杜拉等人认为，自我效能感的一大作用是“决定人们对活动的选择及对该活动的坚持性”。自我效能感有助于激发虚拟课堂学习的内在学习动机，提高对学习的努力程度与坚持性，从而促使学习者能够参与到各类学习活动之中，增强参与的广度。同时，自我效能感也有利于激发学习者主动求知的欲望，从而能够深入思考，积极互动，实现深度参与。

影响自我效能感的因素包括：成败经验、替代性经验、劝说、情绪反应、情境条件等。通过为学生创设体验成功的情境、提供他人学习的经验，以及教师的劝导等手段，使学习者获得责任感、自尊感、胜任感和成功感等多方面的良好情感体验，这种体验转化为提高学习者参与教学活动的积极性和主动性。

3　挑起认知冲突，诱发认知失衡

认知冲突是学习者已有的认知结构与当前面临的学习情境之间暂时的矛盾与冲突。当学生在学习过程中不能运用已有的知识经验去理解与解决当前面对的问题而造成心里失衡时，就会本能地产生一种达到平衡的需求，从学习的意义上讲，就会产生阅读、讨论交流、实践等的学习需求，从而去迎接挑战，努力解决问题，获得心理平衡。可见，认知冲突作为认知过程中的“障碍”或“不协调”因素，能够成为学生学习动机的源泉，成为学生积极主动参与学习的一个动因。

虚拟课堂中，教师在设计课程内容与学习活动时要适时设置认知冲突，使学生产生“疑惑”与“不解”，提生问题的支点，挑起认知失衡，以此促使学生深入思考，深层次地浸入学习活动之中。

三　学习环境与参与度

学习环境可以理解为学习者学习发生的“地点”和“空间”以及为学习者的学习活动提供的各种支持条件。虚拟学习环境是利用信息技术构建起来的、用于支持学生学习的一种人工环境，它由物理环境、社会环境和规范环境构成。良好的虚拟学习环境是支持学习者参与学习的保障。

物理学习环境包括基础设施、设备以及支持系统运行的软件和应用软件；社会学习环境是指生活在其中的个体和群体通过活动而建立起来的各种关系的总合，虚拟学习环境中的社会环境主要由教与学的活动以及活动中建立起来的师生关系和生生关系构成；规范环境是指环境主体在相互作用和联系过程中所形成的观念、道德、行为准则、法律法规等，在学习环境中规范环境主要表现为学习模式与方法、学习习惯和学习规范等，是虚拟环境中的学习文化，它承载着维护环境氛围和秩序的功能。

在这些学习环境中，良好的物理环境起到为学习者提供学习条件并吸引学习者参与学习的功能；民主和谐的师生关系、相互激励的生生关系、具有凝聚力的虚拟班集体是保持广泛与深度参与的剂；行为准则的建立与遵循是维系参与学习活动的桥梁。

1　优化学习支持工具，提供物质保障

虚拟学习环境除了要提供基本的条件(如系统的稳定、安全性，资源可随意访问，界面简单易用等)外，支持工具是参与虚拟课堂学习的重要保障，包括学习工具、学习导航、交流工具等。教师要为学习者提供一系列辅的学习工具，以支持学生在虚拟课堂上的学习与探索，比如笔记本功能、标签功能，可以方便学生随时存贮所需要的信息、记录自己的学习进程，了解自己的学习状况，实现反思、判断的思维过程，发现自己的进步与不足，以此来激励学习者继续参与到学习之中；提供用于师生交互的协作交流工具，诸如各种交流模块如聊天室、咖啡屋、论坛等，可以通过背景音乐、个性化的标签等手段来营造轻松、快乐的氛围；提供用于引导学习者的学习导航，通过导航可以方便学生随时浏览到各个知识节点以及他们之间的关系，显示学习过程的步骤：提供相应的超链接，使他们能够随时，了解自己的位置以及下一步学习的内容。简单易学易操作的学习工具，有利于提高学生虚拟课堂学习的适应性。

2　构建和谐的人际关系，形成愉悦的学习环境

在虚拟课堂中，如果是以教师为中心，漠视学生的需求与思想，想当然地指令、提供资源，缺少对学生的激励与引导，学生之间缺少沟通交流与相互欣赏，必将形成人际关系冷漠的虚拟班级。这样的关系会导致学生缺少安全感、成就感、归属感，尽管老师提供了很多的学习资源，设立了互动空间，但是也很难吸引学生参与进来。

教师要以助学者、学习伙伴的身份参与到学习活动之中，引导学生之间相互帮助、相互鼓励，在这里没有歧视、没有优等生与差生之分、没有因为简单幼稚的问题而受到嘲讽，有的只是每个人都能够自由表达，都能够感受到自己是学习的主人，感受到老师的关怀与激励，感受到同伴的友爱与欣赏，感受到宽松与愉悦。在这样的氛围中，学生才愿意参与各项学习活动、才能够深入思考并共享各种思想，才能实现相互的深度评价。如此环境中，自觉参与、广泛参与深度参与才成为可能。

3　促进与保持班级活力，营造全员参与的氛围

虚拟课堂是现实课堂的延续、扩展与创新，它是基于现实课堂成员而构建的虚拟班级。具有活力的班集体是吸引其成员参与的基石，互助、活泼、具有凝聚力的学习团体能够使其成员产生集体归属感，愿意分享他人成功的喜悦、排解学习中的困惑与焦虑。

管理者要利用虚拟课堂的平台优势，创建良好的有活力的班级氛围，比如通过小组竞赛，建立竞争机制，吸引每个成员都为本组做贡献；培养学，带动其他学习伙伴的参与；设计科学优质的讨论话题，并适时激励，在发言踊跃、新问题不断提出、参与人数众多的氛围下，学习参与的广度、深度、自觉度都会有所提高，尤其是参与的深度上，由于讨论积极充分，同学之间的相互质疑自然就会引发深入思考，相互启发必将产生智慧的火花。参与的人数越多，越能促进思辨，思辨多了，也反过来更加吸引学习者的参与，形成一个良性循环的学习氛围。

4　明确学习规范与评价标准，形成自我约束能力

规范是维持学习者参与学习活动的约束条件，对参与学习起到督促与规范作用。学生是独立的具有主观能动性的人，他们具有责任、自制、独立的需求，但同时在自我监控能力上还有待发展，需要一定的约束机制。很多学生很少参与虚拟课堂学习的一个原因是缺少约束，面对赋予了充分自由的虚拟学习环境，没有了现实课堂中教师以及同伴之间面对面的监督，对于缺乏自主性、自制力的学生就会懒散、松懈、迷航，就会减少虚拟课堂的学习参与，减少思考，降低参与的质量。

教师要引导学生共同制定虚拟课堂学习规范与评价标准，确定奖惩制度，比如对其他同学的帖子回复的次数、质量(如对5位同学的帖子进行回复并阐明自己的观点)方面的具体要求及评价标准；确定提交作业的时间，过期不提交的惩罚措施；期末成绩如何认定，如讨论、作业、资源共享等各占期末成绩的比例；小组合作学习中以小组所有学习成员的表现作为考评依据等等。这样就明确了自己应该从事哪些活动，应该遵守什么学习规则，有利于实现学生的自我监控，提高参与学习的动力。

四　学习过程的组织管理与参与度

学习过程的组织与管理是帮助学习者顺利参与学习活动的必不可少的外在因素。由于虚拟课堂中缺少了现实课堂中师生面对面的语言沟通、面部表情的示意、教师人格魅力的感召等因素的影响，缺少了教师对学生面对面的即时指导、引领、评价，容易出现学习的参与意识不强，参与的学习活动类型有限，浅层参与有余、深层参与不足等现象。尤其是在经历开始的期待与兴奋之后，容易产生厌倦情绪，登录课程、参与活动的积极性逐渐减弱，偶尔为应付教师的考评而应付差事，进行一些浅层次的学习参与活动。因此，学习过程的组织与管理不容忽视。

1　提供循序渐进的学习内容与合理的学习任务，激发学习积极性

学习的发生是以学习内容为中介的，依托于对学习任务的完成。循序渐进的学习内容与科学合理的学习任务是调动学生积极参与学习的保障。

兴趣是吸引学习参与的剂，枯燥的、过于简单或者难度太大的学习内容与学习任务不会引起学习的兴趣，难以维持学习参与的热情，失去兴趣的学习参与只能是一种被动的、痛苦的经历。教师要围绕教学目标的实现，依据学生的年龄特点与学习需求，选择具有一定梯度的、有趣味的学习内容，设计难度适中、具体化、可操作的学习任务。难度适中，是指学习内容不能过于简单也不能偏离学生学习的最近发展区，是学生需要经过努力但是能够获得成功的学习任务，能够激发起学生学习的热情，促使学生为了完成学习任务，积极参与到学习活动之中，不断排出困难，实现深入思考、广泛交互的深层次学习；有趣的学习内容与学习任务能够调动其参与学习的积极性；可操作具体化的学习任务使学生了解所要进行的活动，做好下一步学习的心理准备。

2　创设真实学习情境，吸引学生的注意

知识学习是与真实的情境相联系的，虚拟课堂中缺少与现实事物的真实联系，但是虚拟技术可以为学习者创设真实的情景体验。学习情境主要是通过媒体技术、视听设备为学生提供视听于一体的学习情境，为学习者创设一种真实的学习背景，促使学习者产生学习的需求与兴趣。

如针对虚拟课堂中大都是基于Web页面的二维情境而缺乏真实感、临场感的缺陷，可以设计开发类似于SecondLife的虚拟学习情境，在已有的平台中接入SecondLife。由于SecondLife的开放性和社会性特点，能够加强人际交互，能够营造快乐、轻松的学习氛围，从而使学生产生真实感，提高学生参与的积极性。再比如，哈佛大学信息技术专家克里斯·德迪博士的“基于MUVE的中学科学课程‘River City’”项目研究表明，River City为学生提供了多种参与和交互方式，包括文本交流、与虚拟城市中的数字物品进行交互、参与小组问题解决的历程等，学生在这种沉浸式的课程中非常有利于发现复杂问题的技能的发展，能够形成一种深度参与。这种数字化游戏式的学习情境的设计与应用是很值得借鉴的。

3　及时更新与优化学习资源，激发学习兴趣

虚拟课堂中的学习主要是基于资源的自主学习，学习资源是为学习者提供支持学习活动发生的资源，包括教师的课件、视音频资料、文本资料等。

首先要针对学生的需求精心选择学习资源。网络能够为学习者提供丰富的学习资源，但是如果学习资源过于丰富，往往使他们感到繁杂、无所适从，必将影响他们对资源利用的兴趣，制约其学习参与的热情。在保证学习资源的科学性的同时，选择那些权威性的、代表性的、紧密联系当前需要的学习资源，尤其是那些具有感召力、影响力的专家学者的演讲视频，使学生通过资源的学习产生“豁然开朗”、收获很大的感触，也要注意其趣味性、前沿性、交互性等特点，以激发学习的兴趣，激发其参与的热情。

另外，资源的呈现方式也要多元化。声画同步的教学视频、动画、游戏、概念图等方式，将抽象的知识具体化、形象化，激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意，维持与提高学生的参与意识、积极性及参与的深度，实现资源的充分利用与再生。

4　提供导学服务，引领学习的方向

虚拟课堂的学习过程不能缺少教师的参与和引导，如果把虚拟课堂仅仅作为资源上传、通知、作业提交的场所，对学习过程不予指导，对学生的问题不予及时回答甚至不回答，缺少师生之间的及时交互，容易造成学习过程的无序、松散，不利于学生深入发现问题、分析问题，不利于深层次学习参与的发生。

因为即便是在学习者具备了必要的学习准备的情况下，在虚拟课堂学习过程中，也会出现各种各样的影响学习参与的问题。一些学生由于习惯了面授方式的学习，他们在面对虚拟课堂学习环境所赋予的极大自由时却感觉不知所措，不知道如何利用课程资源进行自主学习、合作学习；对于自控能力差的学生，感到终于“获得了自由”，可以任意邀游了，不能集中注意力参与到具体的学习活动之中。所以，教师要随时关注学生的动向，为他们提供导学服务。

针对每一学习内容，教师用“导言”的方式，以简练概括的语言阐明学习这一内容的意义、目标、时间安排，并提出期望，以此使学生明确学习的方向并积极参与到学习过程中。

通过“温馨提示”引导学生的学习方向，比如针对某一学习资源，教师可以在公告栏中提醒同学们，这一资源对当前的学习有什么帮助，要求认真阅读、深入分析、与同学沟通交换心得。学生看到这样的提示，会增加学习的责任感，从而主动参与到资源的应用之中。

对于自主探究式的学习过程，教师要充分发挥主导作用，应用聊天室、学习论坛、你问我答等模块的交流途径，及时辅导答疑，解决学习中的问题，引发学生深入思考；对于讨论式的、合作式的学习过程，教师即是学习参与者，也是学习的指导者、管理者，比如在话题讨论中要把握讨论的层次与阶段，不断挑起学习的认知冲突，调动学生积极深入分析他人的观点作出客观评价，提出自己的独到见解，促进学生的积极性与深层次的学习。

5促进情感交互，减少孤独感与焦虑情绪

学习是一种认知和情感交织在一起的过程，情感交流是维持学生持续参与网络学习活动的重要元素。

由于虚拟课堂中的学习是与教师和同学相对隔离的，容易造成情感缺失，学生有时会感到孤独，产生倦怠感，进而疏离学习。这时，需要教师和管理者与学生加强情感方面的交流。比如，开课之初向学生欢迎与问候的信息，以此来缩短师生之间的心理距离；学习过程之中随时关心学生学习的进展，及时化解学生学习与心理上的困惑，感受到老师的关怀；引导同伴之间相互激励、相互欣赏，形成相互尊重、相互理解、相互学习的氛围，以此来减少孤独感。通过诸多情感沟通的途径，消除对虚拟课堂学习的陌生感、孤独感、焦虑等情绪，吸引学生深入参与到各项学习活动之中。

6　给予及时反馈，体验成功的快乐

虚拟课堂的特点篇（10）

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0242―02

教学活动中，教师的主导作用不容忽视，教师是教学活动的组织者和引导者、是学习活动的评价者、是渐进层次学习的激发者；教学活动中“学生为主体、教师为主导”，教师现场的言传身教尤为重要，不要指望单靠学生个别化学习、自我学习机械操作，再好的学习资源未必带来预期的成效。而正确运用恰当的技术手段，实现师者，所以传道授业解惑也，真正解决课堂和远程等教学存在问题。本文将在以下进行探讨。

一　光技术在多媒体虚拟仿真课堂教学的应用

从认识论来看，学习的本质是立体的、精神的、多向的、开放的。真实的学习是人与自然、与人相互作用，在开放系统中进行互动，而教育技术则要通过创建学习环境来达到目的。学习环境由内容、媒体(包括软件和硬件)、人员(包括教育工作者和其他学习者)、方法和场所等要素组成，构成一个教育信息传播的系统，即：传播什么信息(内容)，通过什么来储存和传递信息(媒体和人员)，如何传递(方法)，在哪里传递(场所)。在课堂上用何种技术、方法才能做到教师现场仿真的言传身教、师生互动和教师的主导作用呢?有没有一种理想的技术手段和方法能真实再现教学情景呢?本人认为采用光电三维成像技术能最好的虚拟仿真课堂真实的教学情景，促进学生个别化学习、自我学习。由于情景逼真，互动性好，虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景，开发基于网络的、具有自然语言理解与产生功能的“人一机”交互学习环境，对多个不同课室教学、网络远程个体或集中教学，尤其是在职成年人学习最佳。适应当今信息化发展进程，适应未来教学模式向着更深层次发展的要求。本文只从观念技术的角度来探究光技术在多媒体虚拟仿真教学的应用，主要是在课堂教学，运用恰当的人工智能技术手段，再配合有线、无线、卫星、微波等网络通信技术，实现仿真互动，起到教师的主导作用，教师现场的言传身教逼真，实现教育人性化的活动，再现与真实环境相近的学习场景，符合教育技术理论逻辑起点教与学的属性。

二　光技术及其应用效果

1　光电子新技术

常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。光电子技术是以先进探测器和激光器为基础，由光学技术、电子技术、精密机械技术和计算机技术等密切结合而形成的一项高技术。它既改变了传统光学的单纯观察功能，又大大扩展了电子技术的功能。由于光电子技术具有探测精度高、传递信息速度快、信息容量大、抗干扰和保密能力强等优点，因而在军事上得到了广泛应用，在现代战争中已显示了其特有的威力。

而光电子三维成像技术和全息摄影术不同，不需要依靠连贯的激光束产生图像。它使用普通光束即可。普通照相机的镜头工作原理类似模拟计算机，通过程序的运行将外界传来的信息(光线)转换成平面媒介上(通常是胶片)的图像。

[因特网消息1999年7月7日报道]，美国伊利诺依州大学电气工程师大卫布莱迪在数字计算机而非光学镜头的帮助下，利用射电天文学家绘制天空的数学方法从光线中提取出足够的信息来生成三维图像。研究人员用卤灯照亮一只小小的塑料恐龙，将来自恐龙的光线分离成两束。当这两束光线再度会合时，它们相互干扰，虽然强度不如没有受到过干扰的光线，但是所有的波型却都很和谐。在恐龙模型转动时，科学家们记录下来了128种干扰波。这些干扰波中包含有该物体三维图像的全部信息，计算机程序可以对它们作还原处理。

这项技术最大的优点是无论景深多大，它都能保持清晰的聚焦，这一点与传统光学镜头相比表现出极大的优势。决定图像解晰度的唯一因素就是物体离开镜头的距离。这一特点使其对于三维显微具有特别的应用意义。布莱迪设想他发明的技术可用来拍摄细胞在产生交互作用时的高清晰度图像。共焦显微技术采用的是扫描技术，聚焦平台来回移动，以获得细胞的细部信息，从而生成三维图像。利用这种方法，当细胞在移动时，要拍摄到细胞的移动过程就是非常困难的。有了布莱迪发明的科学方法，记录装置就可利用排列成圆圈的光学感应器帮助研究人员记录实时的三维数据。

科学家们指出，即使要拍摄的对象远离感应器，这项技术仍然有用。麻省理工学院电气工程师乔治说：“这个系统同样可以用来拍摄篮球比赛的三维影片。如果你的家中有三维播放机，你就可以在虚拟现实状态下观看篮球比赛，观看者会感觉自己仿佛就在场内一样。”

2　光电三维成像技术在多媒体虚拟仿真课堂教学的具体应用及效果

现在的有线、无线、卫星和微波等网络远程教学，学生面对的都是单向平面银幕，一是没有互动缺乏双向交流，而是画面平面呆板与真实情景差别太大，很难调动学生的兴趣。就是普通的现场课堂教学，应用多媒体课件，也由于画面内容很难反馈真实形象化的情景而大打折扣。如果能将课堂教学情景、课件内容立体可视化，再配合声音、资源库双向互动，完全模拟真实情景，与现场无异，那将是教育教学新的飞跃。有什么适当的技术能实现刺激鼓励指导学生的思考和自动学习方法呢?光电三维成像技术就能在课堂教学应用中虚拟仿真真实场景，而虚拟现实是指通过特殊的输入设备和一些能实现三维图形和三维音效的特殊输出设备来模拟人和环境之间的交互技术。假如远程课堂教学，通过有线、无线、卫星、微波等通信传输，使用课堂多媒体光电三维成像设备，主教室和各分教室双方的三维立体全息图像便瞬间出现在对方面前，就好像一个真人站在你面前一样，然后你便可以和他随意交谈，使用各种表情，那是一种呈现在空气中的光学立体影像，不需要任何屏幕之类的媒质，不像今天的网络卫星远程教学、可视电话还需要一个屏幕才能显像。光虚拟现实技术可很好地应用到虚拟学习环境的建立。它可以虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景，使学生似乎已处于真实环境之中。

当然，屏幕还有作用，显示课件文本等其它信息。过去的所谓三维显像技术显示的并不是真正的三维图像，而是在二维平面上利用人体肉眼的双眼像差而虚拟出的“伪三维图像”，长期观看这种伪三维图像，会损伤视力或造成视觉疲劳。这样，教学所使用的各式方法(如演讲法、问题教学法、设计教学法、复述背诵法、小组研讨法、访问式教学法、辩论法、座谈研讨法、甚至实验教学)都能应用光电三维多媒体

虚拟仿真成像技术达成教学目标[手段]。当然，要真正将光技术应用于实践非一朝一夕，但可以采取过度方法，如先实现屏幕显示三维立体画面，学生观看而无需头盔等辅助设备，能实现师生声像远程互动，虚拟地建立起与真实环境比较相近的学习场景，再随光技术发展和实现，使学生似乎处于真实环境之中将成为现实。光电三维成像技术不但可以应用于多媒体虚拟仿真课堂教学，还可以应用在网络远程在线教学、虚拟学习社区等。由于有教师和学习者之间通过网络进行社会交互的一种虚拟仿真环境建构，有强烈的社交真实感和虚拟社区归属感，不仅可增强学生的在线学习的持久性，提高学习绩效，而且能加强合作和学习满足感，提升合作学习水平。现在，在线学习者只是独立的个体，容易产生焦虑、逆反心理和丧失学习动力，会导致学习的挫折感和低效率。

3　采用中间件技术

中间件(middleware)是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。满足大量应用的需要运行于多种硬件和OS平台支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明性的应用或服务的交互支持标准的协议支持标准的接口。利用中间件技术，将多媒体虚拟仿真应用类似于中间件，任何设计制作软件，包括现在应用的课程教学所需软件，如PowerPoint、Photoshop、Dreamweavcr、Flash等，都可无缝应用。教师无需专门培训，教学应用与以前无异，只是效果大为改观，真实再现场景，其它技术工作则由人工智能管理平台后的多媒体和课程制作人员负责，避免和改善教师计算机焦虑现象。

三　结合我校实践探讨多媒体人工智能课堂教学的管理模式

我校现有四个校区，分布在越秀区、海珠区、番禺区和珠海市，多媒体课室有279间，都基本配置了多媒设备，部分校区具有初级的网络多媒体教学平台。网络学院在省内有50来个教学点，上万名在读生，使用的是目前市场上唯一支持百万级用户的Blackboard网络教学平台。不过由于校区距离较远，不少老师要长年往返于各校区上课，虽然教师身临现场授课，但运作成本较高。网络教学点分布较广，学员分散，对学生来说，多媒体属于模拟交际而非学生直接参与的自然交际，缺乏自然语言进行人际交流的环境。而远程教育更需要互动和教师的主导作用，教师现场的言传身教尤为重要。

未来的新型多媒体教学将是以多媒体技术、计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、传感技术、光技术、人工智能和虚拟仿真技术等的有机结合，能够全面整合网络各种“资源”而形成先进的网络多媒体教学平台。在这种教学平台上.多媒体教室不再是孤立的，它已融入到校园网教学系统中，并以校园网资源为“背景”构建出一个富有时代特色的现代化教学环境：即集教学、管理、娱乐为一体的“数字化校园”。多媒体课室是现代教学环境建设的重要组成部分，是教育技术信息传递的展示平台，是教师了解、联系、应用教育技术的桥梁。既然新型多媒体教学、特别是网络课堂教学如此重要，一般的管理就远不能适应现代化的课堂教学应用。

结合我校的教学实际，本人认为，未来的新型多媒体课堂教学将是一个系统集成，不但要从后端课堂教学管理考虑，还要联系前端课件制作。即多媒体课室管理人员既要参与后端维护保养，也要了解甚至参与前端课件制作，这就需要先进的多媒体人工智能管理平台管理，从制作到应用一条龙服务，时刻把握教师课堂教学需求的命脉，为管理和新技术应用于课堂教学提供依据。即教师只需在其中一个教室就可通过网络开启其它多个接收教室的多媒体设备(无须电教人员参与)，对教师上课教室实施“直播”方式，通过安装在课室的特殊的多媒体光电三维成像、自动跟踪拾音等摄录设备，实现三维图形和三维音效来模拟人和环境之间场景的拾取，多个教室通过特殊的输入设备和一些能实现三维图形和三维音效的特殊输出设备，真实呈现在空气中的主课室教学光学立体影像，各分教室还可以现场与主讲教师交流。并同步录制仿真教学内容，作为课件保存录入资源库中。网络学院的学生可在课堂或家中电脑上，调用资源，远程课堂上的特殊设备也真实呈现在空气中的主课室教学光学立体影像，与现场无误。人工智能管理平台集中监测、控制和管理，教师可在办公室或家中的计算机上，利用人工智能管理平台的多媒体教学系统，远程开启网络教室，同在网络多媒体教室中的学生们实现远程点对点虚拟仿真场景答疑。可将多次答疑场景自动汇编入库，与相关课程智能结合，当点播网络虚拟课程，真实再现上课场景，学生有疑问时，可即时点击提问，人工智能管理平台随即快速智能搜索虚拟课程答疑库，如有相关知识即刻虚拟回复场景，如没有随即跳过继续上课，而此问题现场摄录保存到虚拟仿真场景答疑系统，在下次相关教师登陆远程点对点虚拟仿真场景答疑系统时，人工智能管理平台系统自动插入其中，与现场答疑无异，随答疑量增多，人工智能管理平台上的智能搜索虚拟课程答疑库容量增大，将能即时回复大多数疑难需求。

四　结束语

信息时代的到来，社会节奏的加快，知识呈现出高速增长和快速更新之势。随着科学技术的发展，还会有更多的新技术应用在教育技术中，光技术就是其中重要的一项，21世纪将是光技术应用发展的时代。

参考文献