桌面虛擬實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生操作技能遷移的驗(yàn)證與分析

1、    桌面虛擬實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生操作技能遷移的驗(yàn)證與分析    摘要：國(guó)內(nèi)對(duì)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生操作技能的研究結(jié)果鮮有明晰的結(jié)論，本研究采用實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生操作技能的績(jī)效進(jìn)行了實(shí)證研究。研究中把學(xué)生分成三組，他們分別通過(guò)說(shuō)明書(shū)、說(shuō)明書(shū)與虛擬實(shí)驗(yàn)、說(shuō)明書(shū)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)三種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，此后對(duì)三組學(xué)生操作投影機(jī)的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，用單因素方差分析法和scheffe多重檢驗(yàn)法等方法分析三組學(xué)生之間的績(jī)效差異，以此檢驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生操作技能遷移的作用。初步的研究結(jié)果表明，對(duì)于簡(jiǎn)單的感知運(yùn)動(dòng)任務(wù)而言，能產(chǎn)生從虛擬實(shí)驗(yàn)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的正遷移效應(yīng)。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)，虛

2、擬實(shí)驗(yàn)，操作技能，遷移中圖分類號(hào)：g40-034，【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】b，【文章編號(hào)】1009-458x（2011）11-0042-05一、研究背景與目的1研究背景實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是學(xué)校教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)，但學(xué)校長(zhǎng)期存在的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)不足“使得實(shí)驗(yàn)室建設(shè)緩慢，儀器設(shè)備更新率低，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，無(wú)法滿足創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的目的”。為達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的目的，學(xué)校一方面加大經(jīng)費(fèi)投入改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件，另一方面改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)情境，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成果之一。虛擬現(xiàn)實(shí)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與真實(shí)環(huán)境在視、聽(tīng)、觸覺(jué)等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用

3、戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互、相互影響，可以產(chǎn)生親臨對(duì)應(yīng)真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。1虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以模擬現(xiàn)實(shí)世界中某一領(lǐng)域的知識(shí)和過(guò)程，或部分替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，或?yàn)檎鎸?shí)的實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的有力支持。國(guó)內(nèi)外教育界都非常重視虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，許多虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已投放市場(chǎng)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。一些研究者對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)所具有的潛在能力進(jìn)行了研究，認(rèn)為與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芴峁┓浅Ｔ敿?xì)的反饋，可以對(duì)學(xué)生的操作行為進(jìn)行更加精確的測(cè)量，能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。但從現(xiàn)有文獻(xiàn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)許多研究者所提出的研究結(jié)論都是根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)的特征和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程

4、的一般表現(xiàn)進(jìn)行的分析和描述，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量具體體現(xiàn)在哪些方面還有待于更加詳細(xì)科學(xué)的驗(yàn)證。2研究目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指在教師指導(dǎo)下，學(xué)生親自動(dòng)手，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，借助儀器設(shè)備，選擇適當(dāng)技術(shù)方法，觀察、探索自然現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)變化，從而獲取感性知識(shí)。加深理解，進(jìn)而揭示實(shí)驗(yàn)對(duì)象本質(zhì)的活動(dòng)。2從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念可以看出，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的包括符號(hào)性學(xué)習(xí)、觀察性學(xué)習(xí)，但更重要的是技能性學(xué)習(xí)，如實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備使用、實(shí)驗(yàn)操作和故障的處理等。3所謂技能一般認(rèn)為是通過(guò)練習(xí)而形成的合乎法則的活動(dòng)方式。按照加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果理論，技能包括動(dòng)作技能和智慧技能。動(dòng)作技能包括兩種成分：一是描述如何進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的規(guī)則，二是因練習(xí)與反饋而逐漸變得精確和連

5、續(xù)的實(shí)際肌肉運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作技能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般又稱為操作技能，它是學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，主要借助于骨骼、肌肉和相應(yīng)的神經(jīng)系統(tǒng)幫助。通過(guò)實(shí)驗(yàn)練習(xí)活動(dòng)而形成的符合法則的操作活動(dòng)方式。國(guó)內(nèi)一些研究者在對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用進(jìn)行描述時(shí)，常常將之簡(jiǎn)單歸結(jié)為能提高學(xué)生的“使用、管理和維護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的能力”、“能提高學(xué)生的動(dòng)手能力”等，只有少數(shù)研究者利用實(shí)驗(yàn)研究法和心理學(xué)原理，驗(yàn)證、分析了桌面實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生技能發(fā)展的作用，如楊雪等4、于洪濤等5、俞俊民等6從心理學(xué)的視角分析了學(xué)生利用桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)能容易地提取相關(guān)信息，并由此推論虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)能促使學(xué)生智力技能的遷移。其中于洪濤等7利用課堂講授和桌面虛擬實(shí)驗(yàn)

6、系統(tǒng)驗(yàn)證了游標(biāo)卡尺讀數(shù)技能的發(fā)展，研究結(jié)果表明，兩種學(xué)習(xí)方式存在顯著差異，桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能引發(fā)學(xué)生智力技能的遷移。這些研究者雖然沒(méi)有對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的操作技能進(jìn)行實(shí)證研究，但他們經(jīng)過(guò)分析后認(rèn)為，學(xué)生使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，因沒(méi)有操作真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，就無(wú)操作技能的訓(xùn)練，進(jìn)而用心理學(xué)理論推論后認(rèn)為，虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)操作技能的培養(yǎng)不能起到?jīng)Q定性作用，只能促進(jìn)操作技能更好地發(fā)生重組性遷移。可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)有關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)操作技能培訓(xùn)效果的研究多數(shù)是描述性的，或是基于心理學(xué)理論進(jìn)行推論，鮮有系統(tǒng)的實(shí)證研究，沒(méi)有產(chǎn)生明晰的結(jié)論。本研究的目的是利用自己開(kāi)發(fā)的桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用實(shí)證研究方法，分析虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生操作技

7、能的影響，探究虛擬實(shí)驗(yàn)情境對(duì)操作技能遷移的作用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1研究假設(shè)目前學(xué)校中使用的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)多是桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬兩維或三維物體來(lái)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)中，既可利用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、觸摸屏等進(jìn)行交互活動(dòng)，如操作實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中的實(shí)驗(yàn)對(duì)象或修改數(shù)據(jù)以獲取知識(shí)和技能等，也可借助計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成的圖像和顯示的文字以及聲音而展開(kāi)想象。從認(rèn)識(shí)論的視角來(lái)看，虛擬實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展了學(xué)生可操作和可觀察實(shí)驗(yàn)行為的含義，學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是非常豐富的，但與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)情境中的活動(dòng)也是有區(qū)別的，傳統(tǒng)學(xué)習(xí)情境中所觀察和操作的對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中客觀存在的對(duì)象，而以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

8、建立的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是虛擬的兩維或三維對(duì)象，學(xué)生的可觀察行為是對(duì)虛擬對(duì)象的操作與控制。一些研究者基于以上的認(rèn)識(shí)，雖然承認(rèn)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)操作技能發(fā)生遷移，但同時(shí)也認(rèn)為對(duì)虛擬對(duì)象的可操作和可觀察行為與對(duì)現(xiàn)實(shí)對(duì)象的可操作和可觀察行為并不是一個(gè)對(duì)等的概念，“鼠標(biāo)和鍵盤(pán)與虛擬環(huán)境的交互不能獲得實(shí)驗(yàn)要求的動(dòng)作表征”8。從上面這些研究觀點(diǎn)可以得出以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：第一，僅利用文本資料學(xué)習(xí)而未經(jīng)訓(xùn)練的學(xué)生與經(jīng)過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的學(xué)生的操作績(jī)效是有區(qū)別的；參與虛擬實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的學(xué)生與參與真實(shí)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的學(xué)生的操作績(jī)效是有區(qū)別的?；谝陨蠈?duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，為了檢驗(yàn)虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)遷移到真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的效果，本研究將對(duì)在虛擬實(shí)驗(yàn)中形成的操作技

9、能的有效性進(jìn)行評(píng)估。本研究認(rèn)為，可以用時(shí)間來(lái)判斷學(xué)生參與虛擬實(shí)驗(yàn)后的操作技能遷移效果，并為此設(shè)計(jì)了三種學(xué)習(xí)方式，測(cè)量學(xué)習(xí)者在經(jīng)過(guò)三種學(xué)習(xí)方式后完成真實(shí)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的時(shí)間，以此來(lái)檢驗(yàn)在虛擬實(shí)驗(yàn)中形成的操作技能的遷移程度?；谝陨险J(rèn)識(shí)，本研究提出以下兩個(gè)基本假設(shè)。假設(shè)1：利用桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)培訓(xùn)與閱讀說(shuō)明書(shū)培訓(xùn)相比，學(xué)生操作時(shí)間存在明顯差異。假設(shè)2：利用桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)培訓(xùn)與使用真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備培訓(xùn)相比，學(xué)生操作時(shí)間存在明顯差異。2任務(wù)描述與實(shí)驗(yàn)材料的設(shè)計(jì)為評(píng)價(jià)虛擬實(shí)驗(yàn)的效果，我們選擇高等師范學(xué)校本科生教育技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為研究材料。教育技術(shù)課程是師范專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，該課程的學(xué)習(xí)目的之一是使學(xué)生掌

10、握基本的信息技術(shù)，能熟練操作技術(shù)媒體，為將來(lái)在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行信息技術(shù)與課程整合提供條件。為此本研究選擇了在中小學(xué)教學(xué)中常用的媒體數(shù)碼投影機(jī)（數(shù)碼投影機(jī)的型號(hào)：sanyo plc-xu1050c），設(shè)計(jì)了三種實(shí)驗(yàn)操作的培訓(xùn)任務(wù)，以此來(lái)檢驗(yàn)提出的研究假設(shè)。（1）學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)的書(shū)面操作規(guī)程來(lái)學(xué)習(xí)操作數(shù)碼投影機(jī)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；（2）學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí)操作數(shù)碼投影機(jī)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；（3）學(xué)生利用真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)學(xué)習(xí)操作數(shù)碼投影機(jī)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，根據(jù)投影機(jī)的產(chǎn)品手冊(cè)編制了實(shí)驗(yàn)任務(wù)的操作規(guī)程說(shuō)明書(shū)（以下簡(jiǎn)稱說(shuō)明書(shū)），用圖片、示意圖和文字指明了操作的具體步驟、方法，而且還用macromedia flash

11、 8.o軟件開(kāi)發(fā)了一個(gè)桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)的操作方法，學(xué)生可用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏等進(jìn)行對(duì)象的控制。本研究采用桌面虛擬實(shí)驗(yàn)情境作為實(shí)驗(yàn)材料是基于以下考慮：本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雖沒(méi)用采用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)，但與目前多數(shù)中小學(xué)和高等學(xué)校所能創(chuàng)設(shè)的用于學(xué)生學(xué)習(xí)的虛擬現(xiàn)實(shí)情境基本一致，因此，基于該環(huán)境所獲得的結(jié)果有更廣泛的實(shí)踐意義。在本研究中，桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選取了數(shù)碼投影機(jī)的四個(gè)操作性環(huán)節(jié)供學(xué)生學(xué)習(xí)，分別是：操作步驟：圖像清晰度調(diào)節(jié)和畫(huà)面大小調(diào)節(jié)；操作步驟：圖像失真的梯形校正；操作步驟：圖像對(duì)比度調(diào)整；操作步驟：圖像紅、藍(lán)、綠三基色平衡的調(diào)整。3實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)在參與真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作技能測(cè)試前，把參與

12、實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分成三組，三組學(xué)生分別參加以下三種類型實(shí)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，學(xué)習(xí)完成后立即進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作技能測(cè)試。（1）第一組學(xué)生閱讀說(shuō)明書(shū)十分鐘；（2）第二組學(xué)生在閱讀說(shuō)明書(shū)的同時(shí)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，共十分鐘；（3）第三組學(xué)生在閱讀說(shuō)明書(shū)的同時(shí)進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，共十分鐘。為在以后的敘述中簡(jiǎn)捷描述每組的基本特征，把第一組學(xué)生簡(jiǎn)稱為說(shuō)明組，第二組學(xué)生簡(jiǎn)稱為虛擬實(shí)驗(yàn)組，第三組學(xué)生簡(jiǎn)稱為真實(shí)實(shí)驗(yàn)組。研究對(duì)象以整班取樣的方式選擇，對(duì)每班學(xué)生參照學(xué)習(xí)成績(jī)和性別按比例分成三組，分別參與以上設(shè)計(jì)的三種類型實(shí)驗(yàn)任務(wù)學(xué)習(xí)。為防止各小組之間相互干擾，按照學(xué)習(xí)小組的學(xué)習(xí)類型進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與實(shí)驗(yàn)，每組完成規(guī)定的

13、學(xué)習(xí)任務(wù)后立即進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的技能操作，最后分別測(cè)量和記錄三組學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)完成上述四個(gè)操作步驟的時(shí)間，以此來(lái)分析桌面虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生操作技能促進(jìn)作用的效果。在本研究中，虛擬實(shí)驗(yàn)采用臺(tái)式電腦呈現(xiàn)。其主頻2.00ghz、2gb內(nèi)存、獨(dú)立顯卡、42英寸液晶觸摸顯示屏，學(xué)生能采用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、觸摸屏來(lái)操作和控制虛擬情境內(nèi)的對(duì)象。根據(jù)dalgarno等9從應(yīng)用角度對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的分類，該實(shí)驗(yàn)材料創(chuàng)建的情境應(yīng)屬于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)。4實(shí)驗(yàn)對(duì)象與資料收集為有效控制學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，本研究從2010年秋季入學(xué)的新生中選取六個(gè)班的學(xué)生作為研究對(duì)象，分別來(lái)自普通理科和普通文科，共220人，其中男生94人，占被試人數(shù)的42.7%

14、，女生126人，占被試人數(shù)的57.3%。數(shù)據(jù)的錄入管理和統(tǒng)計(jì)分析采用spss12.0統(tǒng)計(jì)軟件。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)操作的平均時(shí)間分布本研究中的三組學(xué)生在參與真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作測(cè)試前，都按照設(shè)計(jì)的初始設(shè)想?yún)⑴c了各自的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)習(xí)完成后立即進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間測(cè)量。對(duì)每組學(xué)生進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間進(jìn)行平均數(shù)計(jì)算，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。表1  三組學(xué)生在四個(gè)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)的平均時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果操作步驟的平均時(shí)間（秒）操作步驟的平均時(shí)間（秒）操作步驟的平均時(shí)間（秒）操作步驟的平均時(shí)間（秒）閱讀說(shuō)明組20.741033.565230.738444.5245虛擬實(shí)驗(yàn)組16.978626.25

15、0722.954132.1411真實(shí)實(shí)驗(yàn)組14.388019.876920.459630.8225 從表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，學(xué)生在四個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)上表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，單純通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)學(xué)習(xí)的學(xué)生在操作投影機(jī)時(shí)花費(fèi)的時(shí)間最長(zhǎng)，通過(guò)說(shuō)明書(shū)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的學(xué)生在操作投影機(jī)時(shí)花費(fèi)的時(shí)間最短。而通過(guò)說(shuō)明書(shū)和虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的學(xué)生在操作投影機(jī)時(shí)花費(fèi)的時(shí)間介于兩者之間。這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與國(guó)內(nèi)外學(xué)者有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的研究結(jié)論具有基本相同的共識(shí)，即虛擬實(shí)驗(yàn)在技能培訓(xùn)中具有一定的有效性，這似乎預(yù)示著虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芸焖侔巡僮骷寄苓w移到現(xiàn)實(shí)情境中。但是，僅從描述統(tǒng)計(jì)的結(jié)果還不能知道是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異，需要進(jìn)行進(jìn)一步的

16、檢驗(yàn)。2不同學(xué)習(xí)方式學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間的差異分析為了分析不同學(xué)習(xí)方式學(xué)生在各個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的操作時(shí)間上是否存在差異，把學(xué)習(xí)方式作為自變量，學(xué)生進(jìn)行各個(gè)操作步驟的平均時(shí)間作為因變量進(jìn)行單因素方差分析（anova），統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)顯著性水平設(shè)定為=0.05，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。從表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，三組學(xué)生在四個(gè)操作步驟上的單因素方差分析f統(tǒng)計(jì)量顯著大于1，且檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的概率p值小于顯著性水平，說(shuō)明參與不同學(xué)習(xí)方式的學(xué)生在四個(gè)操作步驟上的平均時(shí)間均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的非常顯著差異。但單因素方差分析的結(jié)果僅能說(shuō)明三種學(xué)習(xí)類型存在顯著差異，還不能說(shuō)明到底是哪兩種學(xué)習(xí)方式之間存在差異，所以要繼續(xù)作post-hoc兩兩

17、比較檢驗(yàn)。為了檢驗(yàn)閱讀說(shuō)明組與虛擬實(shí)驗(yàn)組、虛擬實(shí)驗(yàn)組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組、閱讀說(shuō)明組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組之間的差異，本研究采用scheffe方法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。表2  不同學(xué)習(xí)方式學(xué)生操作時(shí)間差異的方差分析結(jié)果閱讀說(shuō)明組虛擬實(shí)驗(yàn)組真實(shí)實(shí)驗(yàn)組fpmsdmsdmsd操作步驟20.741010.4363916.97867.6768814.38806.6933010.467*.000操作步驟33.565221.5206926.250714.4758619.87699.6979613.491*.000操作步驟30.738419.9511222.95419.8768920.45967.8

18、959611.382*.000操作步驟44.524527.0371332.141112.8437130.822514.4304311.365*.000 注：*表示p0.05；*表示p0.01。下表同表3   不同學(xué)習(xí)方式學(xué)生操作時(shí)間差異的scheffe 檢驗(yàn)結(jié)果操作步驟操作步驟操作步驟操作步驟閱讀說(shuō)明組虛擬實(shí)驗(yàn)組3.7625*.0277.3146*.0227.7843*.00312.3834*.001虛擬實(shí)驗(yàn)組真實(shí)實(shí)驗(yàn)組2.5906.1656.3737*.0482.4945.5211.3185.912閱讀實(shí)驗(yàn)組真實(shí)實(shí)驗(yàn)組6.3530*.00013.6883*.00

19、010.2788*.00013.7020*.000 注：md表示mean difference。與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組、閱讀說(shuō)明組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組之間的差異，本研究采用scheffe方法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。使用scheffe方法進(jìn)行多重比較分析的結(jié)果表明，閱讀說(shuō)明組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組在各個(gè)操作步驟上的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，都達(dá)到了非常顯著差異，表明真實(shí)實(shí)驗(yàn)組在各個(gè)操作步驟上的平均時(shí)間明顯低于閱讀說(shuō)明組。閱讀說(shuō)明組與虛擬實(shí)驗(yàn)組在各個(gè)操作步驟上的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，都達(dá)到了顯著或非常顯著差異，表明虛擬實(shí)驗(yàn)組在各個(gè)操作步驟上的平均時(shí)間明顯低于閱讀說(shuō)明組。虛擬實(shí)驗(yàn)組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組只在圖像失真的梯形校

20、正的操作步驟上達(dá)到了顯著差異，即進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)組在梯形校正操作步驟上的平均時(shí)間明顯低于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)組；而在其他三個(gè)操作步驟上沒(méi)有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異，即在圖像清晰度調(diào)節(jié)、圖像對(duì)比度調(diào)整、三基色平衡調(diào)整三個(gè)操作步驟上，虛擬實(shí)驗(yàn)組的學(xué)習(xí)效果與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組基本是一樣的。四、研究結(jié)果與討論遷移是人類學(xué)習(xí)過(guò)程中的一種心理現(xiàn)象，它指的是已獲得的知識(shí)、技能、學(xué)習(xí)方法或態(tài)度，對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能和解決新問(wèn)題所產(chǎn)生的影響。10從上面的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，閱讀說(shuō)明組與虛擬實(shí)驗(yàn)組在參與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)操作步驟上的平均時(shí)間的多重比較檢驗(yàn)結(jié)果md介于3.762512.3834之間，都達(dá)到了顯著差異，這個(gè)結(jié)果驗(yàn)證了

21、前文提出的第一個(gè)假設(shè)：同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)組與真實(shí)實(shí)驗(yàn)組的多重比較檢驗(yàn)結(jié)果表明，它們僅在梯形校正操作步驟上達(dá)到顯著差異，這個(gè)結(jié)果沒(méi)有驗(yàn)證前文提出的第二個(gè)假設(shè)。這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果說(shuō)明，利用虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)操作技能比利用閱讀方法學(xué)習(xí)能使學(xué)生在新的情境中表現(xiàn)出更高的操作能力，并且虛擬實(shí)驗(yàn)在培訓(xùn)圖像清晰度調(diào)節(jié)、圖像對(duì)比度調(diào)整、三基色平衡調(diào)整上甚至達(dá)到了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的績(jī)效，與真實(shí)實(shí)驗(yàn)取得的操作能力基本一致，僅在梯形校正操作步驟上沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果。由此可以推論，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生一定的遷移效果，但不能完全達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果。從國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的研究來(lái)看，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中操作技能獲取的解釋多是建立在運(yùn)動(dòng)技能獲取和專業(yè)知識(shí)發(fā)展等理

22、論的基礎(chǔ)之上的，其中fitts和posner的三階段運(yùn)動(dòng)技能獲取理論是被學(xué)者廣泛用于解釋實(shí)驗(yàn)操作技能培養(yǎng)方法的理論之一。fitts等將運(yùn)動(dòng)技能的獲得分為三個(gè)階段：認(rèn)知階段、聯(lián)系階段和自動(dòng)化階段。認(rèn)知階段主要是技能的起始編碼階段，聯(lián)系階段主要涉及技能操作的“除障”，自動(dòng)化階段則是技能操作的逐漸而持續(xù)的改善。11利用fitts等人提出的動(dòng)作技能獲取模型來(lái)解釋利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的操作技能具有明顯的意蘊(yùn)。在操作技能學(xué)習(xí)的認(rèn)知階段，學(xué)生要學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)，尤其是程序性知識(shí)，它是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行自我監(jiān)控的重要基礎(chǔ)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)方法學(xué)習(xí)能使操作任務(wù)更加理性化，這是因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)是

23、用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生能使用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等操作與控制虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象，陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)能被翻譯成適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)技能和行為，不僅使學(xué)生更容易理解實(shí)驗(yàn)操作的基本結(jié)構(gòu)，還能使學(xué)生獲得一些簡(jiǎn)單的動(dòng)覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中將之快速轉(zhuǎn)變成操作的能力和技巧。從本研究選取的四個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)來(lái)看，圖像清晰度調(diào)節(jié)和畫(huà)面大小調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所包含的程序性知識(shí)和操作能力都很簡(jiǎn)單，圖像對(duì)比度調(diào)整和圖像紅、藍(lán)、綠三基色平衡的調(diào)整兩環(huán)節(jié)所包含的程序性知識(shí)比較復(fù)雜，而其操作技能比較簡(jiǎn)單。學(xué)生借助于虛擬實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練能快速把握實(shí)驗(yàn)中的操作過(guò)程，知道如何移動(dòng)雙手操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從而在執(zhí)行任務(wù)時(shí)能夠更加流暢，不再需要思考如何執(zhí)行任務(wù)，而是集中注意于實(shí)驗(yàn)步驟的主要層面，減少了操作活動(dòng)的遲滯或中斷，降低了操作的錯(cuò)誤率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的平滑，減少了操作的時(shí)間，進(jìn)而在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不僅表現(xiàn)出優(yōu)于閱讀學(xué)習(xí)的績(jī)效，也幾乎達(dá)到了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果。圖像失真的梯形校正環(huán)節(jié)的程序性知識(shí)比較簡(jiǎn)單，而其操作技能比較復(fù)雜，學(xué)生在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了優(yōu)于閱讀學(xué)習(xí)的績(jī)效，同時(shí)也表現(xiàn)出了與真實(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的差異。這說(shuō)明虛擬實(shí)驗(yàn)確實(shí)能對(duì)操作技能的遷移起到一定的作用，但學(xué)生利用桌面虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)僅