（課程與教學(xué)論專業(yè)論文）基于桌面vr技術(shù)的初中《科學(xué)》web課件設(shè)計(jì)研究.pdf

基于桌面v i i 技術(shù)的初中科學(xué)w e b 課件設(shè)計(jì)研究 學(xué)科專業(yè)：課程與教學(xué)論 指導(dǎo)教師：范蔚教授 研究方向：課程論 研究生：陳艷蓮( 2 0 0 1 0 8 7 ) 中文摘要 2 1 世紀(jì)以來，一場科學(xué)課程的改革在我國基礎(chǔ)教育領(lǐng)域展開，它的核心理念就是 要全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。信息時(shí)代，新技術(shù)為個(gè)人全面發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，我國 的科學(xué)課程也應(yīng)該在對(duì)教育軟件的研究和相應(yīng)的新的學(xué)習(xí)模式的研究上加強(qiáng)對(duì)世界前 沿的跟蹤研究。怎樣利用現(xiàn)代技術(shù)加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)知識(shí)和科學(xué)精神的教育，是我們?cè)跇?gòu)建 整合型的科學(xué)課程中要著力解決的問題。v r 技術(shù)作為一種新的媒體形式，應(yīng)用于教學(xué) 中，具有其它媒體形式無可比擬的優(yōu)勢，在中小學(xué)科學(xué)課程中具有廣闊的應(yīng)用前景，目 前的運(yùn)用主要是采用桌面v r 技術(shù)設(shè)計(jì)w e b 課件。而國內(nèi)對(duì)v r 技術(shù)在教學(xué)中運(yùn)用的定 性研究還比較粗淺，缺乏系統(tǒng)性的研究。另一方面，已有文獻(xiàn)多從制作技術(shù)入手進(jìn)行探 討和總結(jié)，缺乏教育思想的指導(dǎo)。 本研究就是針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)矛盾和需要進(jìn)行的研究。分布式認(rèn)知、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論 和人本主義學(xué)習(xí)理論為課件設(shè)計(jì)提供了充分的理論支持。本研究的目標(biāo)是，在構(gòu)建整合 型的信息化科學(xué)課程基本理念的指導(dǎo)下，分析用于初中科學(xué)課程的基于v r 技術(shù)的w e b 課件設(shè)計(jì)的整體思路，包括v r 技術(shù)的教學(xué)條件、教學(xué)設(shè)計(jì)、課件基本構(gòu)成、情境創(chuàng)設(shè)、 導(dǎo)航策略及交互方式的設(shè)計(jì)等方面。本研究采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，在理論探討 的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)課件實(shí)例。 在研究中，發(fā)現(xiàn)還有如下兩個(gè)方面需要做進(jìn)一步的探討。1 、構(gòu)建信息化的科學(xué)課 程是新技術(shù)對(duì)相對(duì)成熟的傳統(tǒng)教學(xué)模式的挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)難度尤其大。課件設(shè)計(jì)只是從一個(gè) 維度將教學(xué)過程中的多種要素以及它們之間的復(fù)雜關(guān)系融于整體之中，映射出構(gòu)建信息 化的科學(xué)課程理念。課件設(shè)計(jì)的內(nèi)涵也是極其豐富的，還包括本文尚未觸及的診斷評(píng)價(jià) 等。2 、對(duì)于基于桌面v r 技術(shù)的w e b 課件在科學(xué)課程中的有效利用，還需要更多的人 結(jié)合教學(xué)實(shí)際來深入研究。通過應(yīng)用基于桌面v r 技術(shù)的w e b 課件在初中階段進(jìn)行教 學(xué)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)際教學(xué)效果來了解學(xué)生、教師應(yīng)如何合理應(yīng)用基于桌面v r 技術(shù)的w e b 課 件，以及如何合理地評(píng)價(jià)課件等問題都是值得深入研究的。 關(guān)鍵詞：v r 技術(shù)初中科學(xué)課程w e b 課件 s t u d y o n d e s k t o p - - v r - - b a s e d w e bc o u r s e w a r ed e s i g n f o r j u n i o rs c i e n c ec u r r i c u l u m m a j o r ：c u r r i c u l u m p e d a g o g y s p e c i a l t y ：c u r r i c u l u mt h e o r y m e n t o r ：f a nw e il p r o f ) p o s t g r a d u a t e ：c h e n y a h l i a n a b s t r a c t s i n c et h eb e g i n n i n go ft h e2 1 s tc e n t u r y , ar e f o r mo fs c i e n c ec u r r i c u l u mh a sb e e n o v e r w h e l m i n gi n c h i n a sb a s i ce d u c a t i o ns y s t e m t h ec o r eo ft h i sr e f o r mi st oi m p r o v e c o m p r e h e n s i v e l ys t u d e n t s s c i e n c el i t e r a c y i nt h ei n f o r m a t i o ne r a ，n e wt e c h n o l o g i e sh a v e p r o v i d e d m a t e r i a l s u p p o r t s f o ri n d i v i d u a l s a l l r o u n dd e v e l o p m e n t ，t h e r e f o r et h es c i e n c e c u r r i c u l u mi nc h i n as h o u l df o l l o wc l o s e l yt h ef r o n t i e ro fw o r l d w i d er e s e a r c ho ne d u c a t i o n a l s o f t w a r e d e v e l o p m e n t a n d c o r r e s p o n d i n g l y i i c w l e a r n i n g m o d e s t h e k e y i s s u ei n c o n s t r u c t i n gi n t e g r a t i v es c i e n c ec u r r i c u l u mi sh o w t os t r e n 【g t h e nt h ee d u c a t i o no fs c i e n t i f i c k n o w l e d g ea n ds c i e n t i f i cs p i r i t w i t ht h eh e l po fm o d e r nt e c h n o l o g i e s a san e wf o r mo f m e d i u m ，v rh a so v e r w h e l m i n ga d v a n t a g e so v e ro t h e rm e d i au s e di ni n s t r u c t i o n i th a sa b r i g h tf u t u r e i ns c i e n c ec u r r i c u l u mf o r p r i m a r ya n ds e c o n d a r ye d u c a t i o n d e s k t o pv r i s p r e s e n t l ya p p l i e di nd e s i g n i n gw e bc o u r s e w a r e h o w e v e r , q u a l i t a t i v er e s e a r c ho nv ri n i n s t r u c t i o ni sr a t h e rs u p e r f i c i a la n du n s y s t e m a t i c o nt h eo t h e rh a n d ，m o s to ft h el i t e r a c ya t h a n dd i s c u s sa n ds u m m a r i z ef r o mt h e p e r s p e c t i v e o fs k i l l s ，l a c k i n gi nt h eg u i d a n c eo f p e d a g o g i c a lt h e o r i e s t h i ss t u d yp i n p o i n t sa tt h i sr e a l i t ya n dn e e d d i s t r i b u t i v ec o g n i t i o n ，c o n s t r u c t i v el e a r n i n g t h e o r ya n dh u m a n i t a r i a nl e a r n i n gt h e o r ya r et h e o r e t i c a ls u p p o r t st oc o u r s e w a r ed e s i g n t h e a i mo ft h i s s t u d y i sa sf o l l o w s ：u n d e rt h e g u i d a n c eo fc o n s t r u c t i n ga ni n t e g r a t i v ea n d w e l l i n f o r m e ds c i e n c ec u r r i c u l u m ，a n a l y z i n gt h ew h o l e p r o c e s so fd e s i g n i n gv r b a s e dw e b c o u r s e w a r ei n j u n i o rs e c o n d a r y s c i e n c e c u r r i c u l u m ，i n c l u d i n gn e c e s s i t i e s f o rv r - b a s e d i n s t r u c t i o n ，t e a c h i n gp l a n s ，c o m p o s i t i o n s o f c o u r s e w a r e ，c r e a t i o n o f c o n t e x t s ，g u i d i n g s t r a t e g i e sa n di n t e r a c t i v ed e s i g n s c o m b i n i n gt h e o r yw i t hp r a c t i c e ，t h i s s t u d yd e s i g n e d a c o u r s e w a r ea f t e rt h e o r e t i c a ld i s c u s s i o n s t h er e s u l t sf r o mt h i ss t u d ys u g g e s tt h a tt h e r ea r es t i l lt w oo t h e r si s s u e st ob ed i s c u s s e d a n ds t u d i e d f i r s t ，i ti sab i td i f f i c u l tt oc o n s t r u c taw e l l i n f o r m e ds c i e n c ec u r r i c u l u mf o ri t i sa c h a l l e n g et o t h et r a d i t i o n a l l ym a t u r ep e d a g o g i c a lm o d e s c o u r s e w a r ed e s i g ni m m e r s e st h e c o m p l i c a t e dr e l a t i o n s h i p sa m o n g e l e m e n t si ni n s t r u c t i o na n dr e f l e c t st h ei d e a l o fa w e l l i n f o r m e ds c i e n c ec u r r i c u l u m i t sc o n n o t a t i o ni sv e r yr i c h ，i n c l u d i n gt h o s eu n c o v e r e di n t h i s s t u d y s e c o n d ，t h e r e i ss t i l la l o n gw a yt og o t o a p p l y v r b a s e dw e bc o u r s e w a r e e f f e c t i v e l yi ns c i e n c ec u r r i c u l u m ，d e m a n d i n g m o r ep e r s o n n e la n dm o r e p e d a g o g i c a lp r a c t i c e h o wt oc o n d u c tt e a c h i n ge x p e r i m e n t si nj u n i o rs c h o o l sw i t hv r b a s e dw e bc o u r s e w a r e ? h o ws h o u l dt e a c h e r sa n ds t u d e n t su t i l i z er e a s o n a b l yv r b a s e dw e bc o u r s e w a r e ，f r o mt h e p o i n to f f i n a lr e s u l t so fi n s t r u c t i o n ? a n dh o wt oe v a l u a t ec o u r s e w a r er e a s o n a b l y ? a l lt h e s e i s s u e sd e s e r v ef u r t h e rs t u d y k e y w o r d s ：v r t e c h n i q u e ；s c i e n c ec u r r i c u l u mi nj u n i o rs c h o o l s ；w e bc o u r s e w a r e 一、導(dǎo)言 ( 一) 問題的提出 1 、中小學(xué)科學(xué)課程要充分利用新技術(shù)，建構(gòu)整合型的信息化課程 知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)就決定著他的發(fā)展空間和機(jī)會(huì)。所以，“關(guān)于 科學(xué)技術(shù)發(fā)展、科學(xué)與技術(shù)的相互關(guān)系以及科學(xué)技術(shù)與社會(huì)文化關(guān)系的整體性和連貫 性”。的，旨在提高全民科學(xué)素養(yǎng)的科學(xué)教育，尤其是中小學(xué)科學(xué)教育，就越發(fā)重要。 科學(xué)教育必將成為2 1 世紀(jì)教育領(lǐng)域的一個(gè)新亮點(diǎn)。 信息時(shí)代，新技術(shù)為個(gè)人全面發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，我國的科學(xué)教育應(yīng)該在高科技 和教育改革的結(jié)合部( 主要體現(xiàn)在對(duì)教育軟件的研究和對(duì)新的學(xué)習(xí)模式的研究上) 加強(qiáng) 對(duì)世界前沿的跟蹤研究。陳至立部長就明確指出，教育信息化的目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)課程的 有機(jī)“整合”。但我們不能機(jī)械地將西方科學(xué)教育的理念和技術(shù)引入我們的教育實(shí)踐中， 而應(yīng)該將我們自己民族文化中的智慧和創(chuàng)造性融入其中，使其在我們自己的民族文化語 境中得以重構(gòu)。由教育部設(shè)計(jì)的新的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)( 7 9 年級(jí)) 已指出科學(xué)課程的核心理念就是全面提高每個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的地位 和作用。我們要通過信息技術(shù)與課程的互動(dòng)性雙向整合，建構(gòu)整合型的信息化科學(xué)課程 形態(tài)，進(jìn)而使信息文化與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活整合而成為有機(jī)的連續(xù)體和統(tǒng)一體。只有這樣， 我們的科學(xué)教育才可能在與西方科學(xué)教育的“對(duì)話”過程中獲得真正的發(fā)展和進(jìn)步。由 于教育是極具差異性的，所以怎樣利用現(xiàn)代技術(shù)加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)知識(shí)和科學(xué)精神的教育， 是我們?cè)跇?gòu)建整合型的科學(xué)課程中要著力解決的問題。 2 、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中小學(xué)科學(xué)課程中具有廣闊的應(yīng)用前景 v r 技術(shù)作為一種新的媒體形式，應(yīng)用于教學(xué)中，具有其它媒體形式無可比擬的優(yōu) 勢。從虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)特征i m m e r s i o n ( 沉浸1 一i n t e r a c t i o n ( 交互) 一h i l a g i n a t i o n ( 構(gòu)想) 來看，將其應(yīng)用于中小學(xué)科學(xué)課程的意義在于： ( 1 ) 情景模型：促進(jìn)形象思維和邏輯思維的結(jié)合“右腦革命” t r 布萊克斯利曾在右腦與創(chuàng)造一書中寫道：“計(jì)算機(jī)革命，從根本上說，它 乃是左腦革命的進(jìn)一步延伸。計(jì)算機(jī)實(shí)際上是擴(kuò)展了我們進(jìn)行抽象的邏輯思維的能力”。 而“對(duì)于右腦所進(jìn)行的那種類型的思維，不能對(duì)計(jì)算機(jī)抱有不恰當(dāng)?shù)纳萃?。”他呼吁?當(dāng)今社會(huì)的教育急需進(jìn)行一次“右腦革命”o 。 但是v r 技術(shù)的出現(xiàn)，卻超越了布萊克斯利的預(yù)言。利用v r 技術(shù)不僅可以仿真地模 擬客觀世界，還可v g 倉, l 造出許多的虛幻情景，比如現(xiàn)實(shí)生活中無法觀察到的，或無法再 現(xiàn)的事件或過程。由此，學(xué)習(xí)者在虛擬世界中體驗(yàn)的，可能是真實(shí)世界的仿真，也可能 是一個(gè)抽象概念的形象化。學(xué)習(xí)者不僅僅可以通過邏輯的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，更主要是通過 。陳至立努力提高小學(xué)科學(xué)與數(shù)學(xué)教育的水卜 j 人民教育2 0 0 1 ，( 1 ) 。托馬斯r 布萊克斯利右腦與刨遺【mj 傅世俠，夏佩丑譯北京：北京大學(xué)出版社，1 9 9 2 ：9 0 1 形象化方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，突出了形象思維和邏輯思維的結(jié)合。所以，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)不僅 僅把“左腦革命”向前推進(jìn)了，也使“右腦革命”的實(shí)現(xiàn)變得更現(xiàn)實(shí)了。早有學(xué)者指出： 左右腦兩半球的結(jié)合使用，是在科學(xué)或藝術(shù)上創(chuàng)造性過程的共同特征。錢學(xué)森也認(rèn)為： “形象化思維比抽象化( 邏輯) 思維更廣泛，邏輯思維只是解決科學(xué)問題，形象思維是 把還沒有形成科學(xué)的前科學(xué)知識(shí)都利用起來”。同時(shí)，利用v r 技術(shù)創(chuàng)設(shè)的虛擬情景， 給學(xué)習(xí)者主觀的創(chuàng)造帶來充分開闊的想象時(shí)空，必將對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式和思維發(fā)展產(chǎn) 生重要影響，促進(jìn)其思維能力的全面發(fā)展，推動(dòng)其更好地從事創(chuàng)造性活動(dòng)。 ( 2 ) 交互性：促進(jìn)學(xué)習(xí)者主體性的發(fā)揮 交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)最顯著的特征，它打破了物質(zhì)實(shí)體條件下只能依賴單一途徑 選擇發(fā)展可能的舊模式，使現(xiàn)實(shí)性的發(fā)展兼容了多種可能性。也正由此，決定了它在技 能訓(xùn)練和虛擬實(shí)驗(yàn)等方面的特殊優(yōu)勢。學(xué)習(xí)者不再是一個(gè)被動(dòng)的觀察者，而是可以在虛 擬情景中隨自己的意志自由移動(dòng)，自由地選擇觀察的角度和側(cè)面，可以遠(yuǎn)觀，也可以近 析，也可以與虛擬環(huán)境中的人物、事物發(fā)生交互關(guān)系，進(jìn)行尋求探索。這里的人機(jī)交互 是一種近乎自然的交互。 早在2 0 世紀(jì)9 0 年代初，國外就有一些人，如f e r r i n g t o n ( 1 9 9 ，l e w i s ( 1 9 9 4 ) ， p a n t e l i d i s ( 1 9 9 3 ) 等指出，跟模擬場景的交互有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，因?yàn)樗鼈兡芪龑W(xué)生的 注意力。美國的c h r i s t i n ey o u r i g b l u t 也指出，虛擬現(xiàn)實(shí)所具有的交互性給學(xué)生提供種 “做中學(xué)( 1 e a r n i n gb yd o i n g ) ”的情形，會(huì)極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)主 體意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生在建構(gòu)知識(shí)時(shí)，能更好地掌握、記住和歸納新知識(shí)。澳大剝亞詹姆 士庫克大學(xué)( j a m e sc o o ku n i v e r s i t y ) 教育學(xué)院的d a v i da i n g e 博士通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)v r 對(duì) 回憶空間細(xì)節(jié)的影響明顯大于照片的影響。 ( 3 ) 多感知性：促進(jìn)認(rèn)知，以及實(shí)現(xiàn)功能替代 傳統(tǒng)上，人們用計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)，人們已往的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)是以數(shù)字化形式存儲(chǔ)在 數(shù)據(jù)庫內(nèi)，學(xué)習(xí)者對(duì)數(shù)字化單位信息進(jìn)行認(rèn)知，從以定量為主的結(jié)果中得到啟發(fā)，而加 深對(duì)事物認(rèn)識(shí)a 而在v r 系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以調(diào)動(dòng)多種感官，參與到計(jì)算機(jī)信息處理環(huán) 境中，實(shí)時(shí)地、全方位地獲取信息。學(xué)習(xí)者是基于過去已有的經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)時(shí)體驗(yàn)和v r 系 統(tǒng)的現(xiàn)時(shí)輸出，在定性與定量綜合集成的環(huán)境中，得到感性和理性認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)概 念的理解，萌發(fā)新意，提高自身認(rèn)識(shí)能力。所以，有人稱道v r 技術(shù)是第一個(gè)推動(dòng)人們 以身體活動(dòng)獲取知識(shí)的智能技術(shù)。 也正是由于v r 技術(shù)能提供多種感知信息，v r 技術(shù)除了為正常人的學(xué)習(xí)提供了更 多方便，也使殘疾人的特殊教育成為可能。身患?xì)埣驳膶W(xué)習(xí)者可以利用多種感知來彌補(bǔ) 其在某一方面的不足。1 9 9 3 年，第一屆“國際虛擬現(xiàn)實(shí)與殘疾人會(huì)議”召開。國外的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明基于桌面v r 的虛擬環(huán)境( v e ) 能有效地教會(huì)有嚴(yán)重學(xué)習(xí)障礙的人掌握重要 。錢學(xué)森主編關(guān)于思維科學(xué)上海：卜海人民i | ；版社，1 9 8 6 ：1 5 7 2 的生活技能，并能提高他們的自我定向活動(dòng)能力( s e l f - d i r e c t e da c t i v i t y ) 。 ( = ) 研究現(xiàn)狀 1 、國外研究概況 美國和歐洲一些國家在虛擬現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用方面已做了許多實(shí)質(zhì)性的研究和開發(fā) 工作。美國也是最早將虛擬現(xiàn)實(shí)引入課堂的國家之一。 1 9 9 2 年，美國的東卡羅琳那大學(xué)( e a s tc a r o l i n au n i v e r s i t y ) 成立了v r 技術(shù)與教育 實(shí)驗(yàn)室( v r e l ) ，并于1 9 9 5 年創(chuàng)刊( v ri nt h es c h o o l s ) ) 。該實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)小組搜尋北 卡羅琳那州從幼兒園到中學(xué)的以能力為基礎(chǔ)的課程的所有目標(biāo)( 包括科學(xué)教育) ，以便 找出哪些目標(biāo)適宜使用v r 技術(shù)( v e r o n i c as p a n t e l i d i s ，1 9 9 6 ) 。同期，還有許多歐美 學(xué)者也對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的潛在價(jià)值作了研究( b y m e f u r n e s s ，1 9 9 4 ；d e d e ，1 9 9 5 ； p a n t d i d e s ，1 9 9 3 ：w i n n ，1 9 9 7 ) 。還有人提出虛擬現(xiàn)實(shí)給教育帶來的挑戰(zhàn)( g o n z a l o v e l e z j a h n ，1 9 9 5 ) 。1 9 9 5 年，美國國家計(jì)算機(jī)科學(xué)聯(lián)盟( n c s a ) 與i l l i n o i s 大學(xué)合作，還包括 來自于六個(gè)州的若干教師參加，進(jìn)行了一項(xiàng)歷經(jīng)五年的研究，試圖回答“虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì) 教育是否有幫助? ( b a r b a r a a a n d e r s e n ，c a r o le n g e l m a n n e 1 a i n ew e s t b r o o k ，1 9 9 6 ) 。 還有人研究利用v r 創(chuàng)造情境是否可以幫助兒童學(xué)習(xí)漢語( t o md ep a e p e ，l m a ， a h e i r m a n ，b d e s s e i n ，d v e r v e n n e ，ev a n d a m m e c w i l l e m e n ，1 9 9 8 ) ，也 有人( l y n n ec o x ，1 9 9 6 ) 通過研究發(fā)現(xiàn)可以利用v r 提高兒童對(duì)音樂器械的學(xué)習(xí)。由 美國國家科學(xué)基金會(huì)支持，g e o r g e m a s o n 大學(xué)和n ，( v i r t u a l e n v i r o n m e n t t e c h n o l o g y l a b o r a t o r y ) 合作開發(fā)了s c i e n c e s p a c e ( 科學(xué)空間) ，提供三種虛擬情境( 在牛頓世界中 學(xué)生可以體驗(yàn)牛頓三大定律；在麥克斯韋世界中，通過檢測電磁場的自然屬性來驗(yàn)證高 斯定律；在p a u l i n g 世界中集中研究分子) 以驗(yàn)證學(xué)生通過直接交互式的體驗(yàn)，能否更 好地理解科學(xué)概念。美國i n t e r f a c et e c h n o l o g i e sc o r p o r a t i o n 開發(fā)了虛擬環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室 ( v e s l ) ，教學(xué)運(yùn)用后的后測結(jié)果表明其有利于學(xué)生對(duì)關(guān)鍵概念的掌握( n e m i r e ，1 9 9 5 ) 。 1 9 9 7 年，美國成立“虛擬現(xiàn)實(shí)教育協(xié)會(huì)( t e a ) ”。 還有學(xué)者作了一些實(shí)證研究，如通過后測結(jié)果比較在物理教學(xué)中，運(yùn)用沉浸式v r 與傳統(tǒng)的講授法教同一教學(xué)內(nèi)容的差異( b r e l s f o r d ，1 9 9 3 ) ；比較在生物教學(xué)中，運(yùn)用 桌面v r 與沉浸式v r 或錄像后學(xué)生成績的差異( g a y 。1 9 9 4 ) ，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明運(yùn)用v r 后的效果明顯好于使用錄像，但沒有發(fā)現(xiàn)沉浸式v r 比桌面v r 占有優(yōu)勢；比較研究利 用虛擬電腦硬件、真實(shí)的硬件和講解三種方法教學(xué)生學(xué)習(xí)電腦硬件( w i l l i a mt r a v i s ， 1 9 9 7 ) ，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明前兩種方式的效果明顯好于第三種；比較研究運(yùn)用虛擬放射性 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與傳統(tǒng)的課堂講授輔以錄像的方法教物理中的放射性( j o a n n a k c r o s i e r ， s u e v g c o b b j o h n r w i l s o n ，2 0 0 0 ) ，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了這樣的結(jié)論：在設(shè)計(jì)學(xué)校中 使用的v r 作品時(shí)，要充分考慮到學(xué)生如何使用它，并且有些教學(xué)應(yīng)在使用v r 之前進(jìn) 行，以使學(xué)生意識(shí)到要學(xué)習(xí)的課題，以及它的概念和術(shù)語，以便從v r 環(huán)境中獲得相應(yīng) 3 的信息。 另一方面，歐美建立了各種用于科學(xué)教育的虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬圖書館。 美國已爾的摩約翰鶴普金斯( j o h n sh o p k i n s ) 大學(xué)化學(xué)工程系的m i c h a e l k a r w e i t 教授在web 上建立了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，為剛丌始學(xué)習(xí)科學(xué)和工程學(xué)的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)介 紹、問題解答、數(shù)據(jù)采集和科學(xué)解釋。休斯敦大學(xué)建立了“虛擬物理實(shí)驗(yàn)室”，能使學(xué) 生做包括萬有引力定律在內(nèi)的各種實(shí)驗(yàn)，可以控制、觀察由于改變重力的大小、方向所 產(chǎn)生的種種現(xiàn)象，以及對(duì)加速度的影響。使學(xué)生對(duì)物理概念和定律有了更深的理解。北 卡羅琳那大學(xué)研制了一種可以讓學(xué)生用手操縱分子運(yùn)動(dòng)的化學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生戴上 頭盔并通過數(shù)據(jù)手套進(jìn)行反饋控制，可以使分子按某種方式結(jié)合在一起。除此以外，還 有麻省理工學(xué)院的w e b l a b 、卡耐基梅隆大學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)室等在線實(shí)驗(yàn)室。在英國， 擬開發(fā)生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬系統(tǒng)，學(xué)生在虛擬環(huán)境下，漫游植物世界，了解植物的生 長特征，并親自解剖動(dòng)物器官，模擬人體器官及生理機(jī)能，動(dòng)態(tài)演示人們看不到、摸不 著的神經(jīng)系統(tǒng)，生動(dòng)地再現(xiàn)人體的消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等。以使學(xué)生對(duì)生命科學(xué)有一全 面的了解，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生命科學(xué)的興趣。 荷蘭特溫特大學(xué)建立了一個(gè)虛擬圖書館系統(tǒng)，教師和學(xué)生使用該系統(tǒng)尤如置身于真 實(shí)的圖書館，任意、快速、方便地查閱各種所需的資料和書籍。 另外，站點(diǎn)w e b m o l e c u l e s 以v r m l 文件提供了將近2 0 0 0 種分子模型，網(wǎng)站 w w w v r m l w o r k s c r i s p e n o r g 提供了物理、化學(xué)、生物等科學(xué)教育的虛擬實(shí)驗(yàn)室及其它虛 擬現(xiàn)實(shí)作品，網(wǎng)址w w w w e b 3 d o r g v r m l e d a p h t m 、w w w v r l u m i c h e d u n e w m i d f i e l d i n d e x h t m l 等都有不少科學(xué)教育的虛擬現(xiàn)實(shí)作品。美國等國家也制定了許多用于創(chuàng)建虛 擬場景的語言，僅v i r t u se n t e r t a i n m e n tc o r p o r a t i o n 開發(fā)的就有v i r t u sw a l k t h r o u 疊i lp r o 、 v i r t u s3 - dw e b s i t eb u i l d e r 、v i r t u sc o n e e p t c a d 、v i r t u s4 0 、v i r t u sp l a y e r 、v i r t u sg a l l e r i e s a n dm a t e r i a l sp a k s 。 2 、國內(nèi)研究概況 2 0 0 0 年6 月1 0 日，中國科學(xué)院院長路甬祥院士在北京中國科技會(huì)堂作了題為關(guān)于 新世紀(jì)科學(xué)教育的幾點(diǎn)思考的綜合性學(xué)術(shù)報(bào)告。在報(bào)告中他指出，現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化的 科學(xué)教育設(shè)施有待進(jìn)一步建設(shè)和完善，科學(xué)教育社會(huì)公共資源有待進(jìn)一步合理布局、共 享和充分利用。他還呼吁不斷吸收國際科學(xué)教育的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果，加速建設(shè)教育網(wǎng)絡(luò)、 教育數(shù)據(jù)庫，發(fā)展遠(yuǎn)程科學(xué)教育，大力發(fā)展支持終身學(xué)習(xí)的科學(xué)教育體系。 2 0 0 1 年7 月1 6 日1 8 日，“科學(xué)素養(yǎng)與科學(xué)教育國際會(huì)議首屆研討會(huì)”在北京師 范大學(xué)英東學(xué)術(shù)會(huì)堂召開。本次大會(huì)的議題之一便是社會(huì)發(fā)展和科學(xué)課程發(fā)展，包括二 者的相互作用以及現(xiàn)代信息技術(shù)在科學(xué)教育中的應(yīng)用等等。 北京師范大學(xué)科學(xué)傳播與教育研究中心在研究國內(nèi)外科普實(shí)踐及創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ) 上利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建設(shè)科學(xué)教育網(wǎng)站，以此來刀：拓科學(xué)教育的新領(lǐng)域，擴(kuò)展科技傳播的 網(wǎng)絡(luò)途徑。 4 為推進(jìn)“信息技術(shù)在科學(xué)課程中的應(yīng)用”的理論研究和實(shí)踐工作的開展，“信息技 術(shù)在科學(xué)課程中的應(yīng)用”國際研討會(huì)于2 0 0 2 年1 2 月在北京舉行。國內(nèi)、國際的專家學(xué) 者分別以利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)生的反思：對(duì)科學(xué)教育的啟示、信息技術(shù)整合于科學(xué)教學(xué) 理論、模式與實(shí)踐為題從不同角度對(duì)研討會(huì)主題進(jìn)行了研討。 可見，我國科學(xué)界和教育界非常重視教育新技術(shù)在科學(xué)教育中的應(yīng)用，并付諸實(shí)踐， 加強(qiáng)校企合作，構(gòu)建軟硬件平臺(tái)，開發(fā)優(yōu)質(zhì)的教育信息資源庫。 雖然虛擬現(xiàn)實(shí)在我國軍事教育、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、娛樂、體育運(yùn)動(dòng)i l 練等領(lǐng)域已得到廣泛 應(yīng)用，v r 秀網(wǎng)站也相繼出現(xiàn)，如w w w 8 6 v r c o m ( 虛擬無忌) 、w w w c n v r m l o r g 、 m 1 7 d e s i g n m y e t a n g c o m x 3 d 等，w w w i t u r l s c o m t e c h h o t s p o t t h _ s a a s p ( i t 之源) 也鏈 接了國內(nèi)外許多虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)站。但目前我國幾乎還沒有將虛擬現(xiàn)實(shí)引入基礎(chǔ)教育的課堂 以及遠(yuǎn)程教育中，教師也知之不多。當(dāng)然也不乏這方面的研究，主要包括兩個(gè)方面： 第一，技術(shù)層面的開發(fā)研究和應(yīng)用。如制作開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的w e b 課件( 劉文 艷，2 0 0 0 ) , 基于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)的遠(yuǎn)程協(xié)作學(xué)習(xí)系統(tǒng)( 劉振波，2 0 0 2 ) 、遠(yuǎn)程教育中的虛 擬實(shí)驗(yàn)室( 肖俊，2 0 0 2 ) 以及討論其發(fā)展方向( 單美賢，2 0 0 2 ) 。一些簡單的注重人機(jī) 交互機(jī)制設(shè)計(jì)的物理、化學(xué)等課件( 王笑君，2 0 0 1 ；惲如偉，2 0 0 3 ) 已經(jīng)出現(xiàn)，如金剛 石的晶體結(jié)構(gòu)、d n a 模型及曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)模型等。香港教育學(xué)院( h k i e d ) 科學(xué)系的超媒 體自學(xué)中心( h a sc 戡心) 在網(wǎng)上展示了密立根油滴實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)課件( 采用物體的 3 6 0 度旋轉(zhuǎn)技術(shù)) 和食鹽固態(tài)晶格結(jié)構(gòu)的模擬( 采用v r m l 編寫) 。上?？萍季W(wǎng)和華東 師范大學(xué)多媒體技術(shù)研究室合作開發(fā)了虛擬現(xiàn)實(shí)博物館，即“科技創(chuàng)新博物館”，分為 古代館、工業(yè)館、現(xiàn)代館三個(gè)部分。我國也開發(fā)了虛擬實(shí)驗(yàn)室，但主要是針對(duì)高校教學(xué) 的，如北師大現(xiàn)代教育技術(shù)研究所與北京3 0 1 醫(yī)院合作利用q u i c k t i m ev r 技術(shù)開發(fā)了 一個(gè)內(nèi)消化道的病變?cè)\斷教學(xué)系統(tǒng)。網(wǎng)址w w w w j h l z x e d u c n s t u d y l 2 3 p h y p h y _07 p h y0 7 0 3 ，v r m l h t m 提供了由v r m l 編寫的屬純文本格式的虛擬物理實(shí)驗(yàn)室，包括天文 學(xué)、電磁學(xué)電矢量、分子結(jié)構(gòu)模型相關(guān)的虛擬小實(shí)驗(yàn)。與國外相比，我國開發(fā)用于教育 中的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的成果還不多，實(shí)際運(yùn)用就更不充分了。 第二，在引進(jìn)和介紹國外研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行定性研究。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用于教 育的必要性和可能性，已有很多人( 張?bào)闾m，1 9 9 7 ；周孟然，2 0 0 0 ；陸俊，2 0 0 0 ；裘偉 廷，2 0 0 0 ；趙士濱，2 0 0 1 ：單美賢，2 0 0 1 ) 作了探討和展望。北京師范大學(xué)出版的教 育技術(shù)學(xué)( 何克抗、李文關(guān)，2 0 0 2 ) 和信息技術(shù)與教育( 黃榮懷，2 0 0 2 ) 這兩本書 中都對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中應(yīng)用的可行性做了一定的分析，并以國內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)例說明。 在化學(xué)教育展望( 高劍南、王祖浩，2 0 0 1 ) 一書中也指出了化學(xué)c a i 課件的虛擬現(xiàn) 實(shí)化趨勢。 總的看來，目前國內(nèi)的定性研究還比較粗淺，缺乏多角度、綜合性、系統(tǒng)性的研究， 沒有充分地把計(jì)算機(jī)技術(shù)與課程整合的思想融入到課件設(shè)計(jì)中去，所以結(jié)論設(shè)想難免有 流于空泛之嫌。另一方面，已有文獻(xiàn)多從制作技術(shù)入手進(jìn)行探討和總結(jié)，缺乏新的教育 理念的指導(dǎo)。而且完整的、有實(shí)用價(jià)值的基于v r 的w e b 課件較少，大多數(shù)課件的虛 擬現(xiàn)實(shí)部分一般比較簡單，不能充分體現(xiàn)v r 技術(shù)較其它媒體形式的優(yōu)越性和獨(dú)特性。 更沒有微觀層面、深層次的個(gè)案研究或?qū)嵶C研究，導(dǎo)致其結(jié)果缺乏信、效度與針對(duì)性， 適切性也有待考慮。 ( 三) 概念和定義 虛擬現(xiàn)實(shí)，譯自英文“v i s u a l r e a l i t y ”。簡稱v r 。發(fā)展到今天，不同的人對(duì)其理解 相差甚遠(yuǎn)，主要有7 種觀點(diǎn)：模擬( s i m u l a t i o n ) 、交互( i n t e r a c t i o n ) 、人造物( a r t i f i c i a l i t y ) 、 沉浸( i m m e r s i o n ) 、遙現(xiàn)( t e l e p r e s e n c e ) 、身體完全沉浸( f u l lb o d y i m m e r s i o n ) 、網(wǎng)絡(luò) 傳播( n e t w o r k e dc o m m u n i c a t i o n s ) 。 在國外，出現(xiàn)了多種對(duì)“v i s u a l r e a l i t y ”的定義，這些定義中的關(guān)鍵詞包括“知覺 ( p e r c e p t i o n ) ”、“在場( p r e s e n c e ) ”、“沉浸( i m m e r s i o n ) ”、“感性的( p e r c e p t u a l ) ”和“實(shí) 時(shí)交互( r e a lt i m ei n t e r a c t i o n ) ”等。這些定義描繪出了一個(gè)正在蓬勃發(fā)展的研究領(lǐng)域。 同樣，在中文譯文中也有譯作“實(shí)境技術(shù)”、“人工現(xiàn)實(shí)”、“模擬現(xiàn)實(shí)”、“虛擬實(shí)境”、 “虛擬實(shí)在”的。錢學(xué)森則建議把它譯作“靈境”。不過較為通用的譯法為“虛擬現(xiàn)實(shí)”， 本文也采用這種譯法。 從歷史的角度看，計(jì)算機(jī)始終是v r 研究或發(fā)展中的核心元素，虛擬現(xiàn)實(shí)是用計(jì)算 機(jī)對(duì)環(huán)境的模擬，并且用戶能夠與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。這種環(huán)境可以是真實(shí)的，也可以 是構(gòu)想的，并且可以以文本或圖形表現(xiàn)出來。狹義上的虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種實(shí)在的計(jì)算機(jī) 技術(shù)，是人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接i 口技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計(jì)算 技術(shù)等多種技術(shù)的集成。計(jì)算機(jī)能產(chǎn)生一個(gè)三維立體空間，用戶可以和這個(gè)空間中的對(duì) 象交互，除觀看外，還可以操作其中的部分對(duì)象，并可在空間中隨用戶的意志自由移動(dòng)， 進(jìn)而產(chǎn)生融入感和參與感。本研究所指的v r 技術(shù)，即是指計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)。 今天的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以看作一種特殊的多媒體技術(shù)，通過視、聽、觸覺等作用 于用戶，進(jìn)一步使人“進(jìn)入”多媒體世界中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)、互相交流的操作環(huán)境及身 臨其境的感受，使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的參與感、操作感，成為“景中人”，實(shí)現(xiàn)人境一體化。 所以，b u r d e a 公司的v i r t u a l r e a l i t y t e c h n o l o g y 根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)特征，給出了3 個(gè)i 的定義，即沉浸度( i m m e r s i o n ) 、交互性( i n t e r a c t i o n ) 、想象力( i m a g i n a t i o n ) ， 也叫做虛擬技術(shù)三角形。 在國內(nèi)，一般將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分為三大類：一是沉浸式v r ，采用頭盔式顯示器等 將用戶的一切感知功能進(jìn)行封閉，使其產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的錯(cuò)覺效應(yīng)；二是桌面 式v r ，虛擬境界通過一般顯示器顯示，沉浸度不高。三是分布式v r ，提供一個(gè)虛擬空 間給分布在不同地點(diǎn)的用戶，他們共享這個(gè)虛擬空間，還能進(jìn)行聯(lián)結(jié)，達(dá)到一種更高的 虛擬境界。而國外，大多數(shù)人將v r 分為基于文本的( t e x t b a s e d ) v r 和基于圖形的 ( g r a p h i c s b a s e d ) 的v r 。 從技術(shù)層面看，“虛擬”是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的反映。；從哲學(xué)的層面來看，“虛擬”即編 碼化( 符號(hào)化) ，也即是說對(duì)信息的編碼，它在信息傳遞的過程中承擔(dān)中介的作用。實(shí) 質(zhì)上，v r 技術(shù)就是一種人們用以創(chuàng)建虛擬的信息環(huán)境的工具。德國新康德主義哲學(xué)家 卡西爾，在人論中指出，“符號(hào)化的思維和符號(hào)化的行為是人類社會(huì)中最富有代表 性的特征，并且人類文化全部發(fā)展都依賴于這些條件”。人類通過“虛擬”使信息離 開信源，得以記載、存儲(chǔ)和傳播。從字面上看，虛擬現(xiàn)實(shí)似乎把兩種矛盾的想象組合在 一起。韋伯字典表明，虛擬( v i r t u a l ) 就是“在本質(zhì)上或?qū)嶋H上沒有被正式認(rèn)可和承認(rèn) 的”；現(xiàn)實(shí)( r e a l i t y ) 是“一種真實(shí)的事件、實(shí)體或事物狀態(tài)”。我們可以這樣理解：虛擬 現(xiàn)實(shí)就是一種事件或?qū)嶓w，它在影響上是真實(shí)的，但在事實(shí)上是不真實(shí)的。 二、課件設(shè)計(jì)研究 ( 一) 基于v r 的w e b 課件簡介及設(shè)計(jì)課件的理論基礎(chǔ) 1 、基于v r 的w e b 課件簡介 基于v r 的w e b 課件就是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的媒體表現(xiàn)形式引入w e b 課 件中，設(shè)計(jì)并開發(fā)“多媒體+ v r + i n t e r n e t ”的新一代課件。 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)要依賴于成本較高的頭盔式顯示器、艙型模擬器、投影v r 設(shè)備等 硬件設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，況且w e b 課件是在網(wǎng)上發(fā)布，主要服務(wù)于遠(yuǎn)程教學(xué)，它的學(xué)習(xí)對(duì)象 是遠(yuǎn)程存在的、分散的、數(shù)量較多的學(xué)習(xí)者，就目前而言，不可能每個(gè)學(xué)習(xí)者都有能力 配備專用的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)輸入輸出設(shè)備。并且，這些設(shè)備對(duì)人體健康和安全是否有影 響，還是一個(gè)尚待回答的問題。所以，w e b 謀件中的v r 部分常用桌面式v r 形式。利 用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件建模、編程，輔之以簡單便宜的輸入輸出設(shè)備，便可以產(chǎn)生各種虛擬境 界。雖然這種境界不如沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)那樣有完全沉浸的感覺，但也可以呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者 一系列的仿真境界，并且可以通過編程控制使境界對(duì)學(xué)習(xí)者的操作產(chǎn)生交互的反應(yīng)。將 其應(yīng)用于課程中，能實(shí)現(xiàn)其它媒體形式所無法實(shí)現(xiàn)的最佳教學(xué)效果。目前常用的一些桌 面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有： ( 1 ) 3 6 0 0 全景攝影技術(shù)。 ( 2 ) 用v r m l ( 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言) 建模。 ( 3 ) 桌面c a d 系統(tǒng)，即o p e n g l 、d i r e c t d r a w 等桌面三維圖形繪制技術(shù)。 相比較而言，v r m l 更具有實(shí)用性。目前，w e b3 d 協(xié)會(huì)下設(shè)數(shù)十個(gè)研究小組，分 別從不同方面致力于v r m l 的發(fā)展研究與完善工作。v r m l 文件是一種簡單的a s c i i 文本文件，其編輯工具可以是任意種文本編輯器。并且不需要任何編譯，直接由瀏覽 器插件解釋執(zhí)行。隨著用于創(chuàng)建v r m l 模型的工具軟件的出現(xiàn)，除了交互性行為需編 。張?zhí)锟笨茖W(xué)的沼澤【m 】北京：民主與建設(shè)出版社，1 9 9 8 ：4 8 。恩斯特- 卡西爾入論i m 】甘陽譯上海r 上海譯文出版社，1 9 8 5 ：3 5 7 程控制，創(chuàng)建比較大的和精細(xì)的三維模型可以避免文本編輯器編寫語句時(shí)繁重的工作 量。 除了具有一般虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的特性( 如創(chuàng)建的場景具有沉浸性、交互性和多感 知性) 外，v r m l 還具有易傳輸性、實(shí)時(shí)性、組合性、可伸縮性等強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。 從遠(yuǎn)程教學(xué)的角度講，基于v r 技術(shù)的w e b 課件具有以下的特點(diǎn)和優(yōu)勢： ( 1 ) 實(shí)效性設(shè)計(jì)制作好的基于桌面v r 技術(shù)的w e b 課件一旦發(fā)布到學(xué)校嗣站或教 師個(gè)人主頁上，就可以實(shí)時(shí)地被所有學(xué)生所接收，這種時(shí)效性是不受時(shí)間和空間的限制 的。除了加速新知識(shí)的傳播，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)效性也增加了教學(xué)課件發(fā)布的靈活性。課件可邊 制作邊發(fā)布，邊發(fā)布邊修改，并可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的更新。 ( 2 ) 全球性與共享性任何學(xué)生不管身在何處，只需通過i n t e r n e t 便可以瀏覽w e b 課件，并可瀏覽到來自不同國家的科學(xué)教育w e b 課件或其它相關(guān)作品。可實(shí)現(xiàn)虛擬圖書 館、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬課堂等，為學(xué)生提供多層次、全方位的學(xué)習(xí)資源。 ( 3 ) 交互性基于v r 的w e b 課件除了其自身技術(shù)特點(diǎn)( v r 技術(shù)和超媒體等) 所具 有的交互性外，如果再輔以e - r e a l l 、b b s 、f t p 等方式，則為師生在網(wǎng)上進(jìn)行信息交互 提供了各種可能，而師生之間的這種近乎實(shí)時(shí)的交互作用是達(dá)到良好的教學(xué)效果所必不 可少的。 ( 4 ) 個(gè)別化因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的最大配置，基于w e b 的個(gè)別化學(xué)習(xí)比 通常計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)具有更大的靈活性和可選擇性。 2 、v r 技術(shù)環(huán)境下設(shè)計(jì)課件的理論基礎(chǔ) ( 1 ) 分布式認(rèn)知( d i s t r i b u t e dc o g n i l i o n ) 及其對(duì)課件設(shè)計(jì)的啟示 隨著電視、電話、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等電子科技的迅猛發(fā)展，人類的許多認(rèn)知活動(dòng)( 如 計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作、遠(yuǎn)程教育等) 越來越依賴于這些認(rèn)知工具，依賴臨場和情境。 認(rèn)知分布的思想，也逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和重視。2 0 世紀(jì)8 0 年代中期，h u t c h i n s 等人明 確提出了分布式認(rèn)知的概念，認(rèn)為它是重新思考所有領(lǐng)域的認(rèn)知想象的一種新的基本范 式。 分布式認(rèn)知是指“認(rèn)知分布于個(gè)體內(nèi)、個(gè)體間、媒介、環(huán)境、文化、社會(huì)和時(shí)間等 之中”。作為一種認(rèn)知活動(dòng)，它也“是對(duì)內(nèi)部和外部表征的信息加工過程” 。 從系統(tǒng)理論的視角看，分布式認(rèn)知具有以下特征： 認(rèn)知分布于人和設(shè)置( d e v i c e s ) 之中的學(xué)習(xí)環(huán)境作為個(gè)系統(tǒng)，其復(fù)雜性主要不 是源于系統(tǒng)所擁有的要素的數(shù)量，而是源于這些因素互動(dòng)的潛力。因?yàn)樯a(chǎn)性的動(dòng)態(tài)系 統(tǒng)是自組織的，所以，系統(tǒng)變化數(shù)量，或者不確定性，會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸減少，直 。c o l em ，e n g e s t r o myac u l t u r a l - h i s t o r