桌面虚拟实验促进学生操作技能迁移的验证与分析摘要：国内对通过虚拟实验培养学生操作技能的研究结果鲜有明晰的结论，本研究采用实验方法，对通过虚拟实验培养学生操作技能的绩效进行了实证研究。研究中把学生分成三组，他们分别通过说明书、说明书与虚拟实验、说明书与真实实验三种方式进行学习，此后对三组学生操作投影机的时间进行测量，用单因素方差分析法和scheffe多重检验法等方法分析三组学生之间的绩效差异，以此检验虚拟实验对学生操作技能迁移的作用。初步的研究结果表明，对于简单的感知运动任务而言，能产生从虚拟实验到真实实验的正迁移效应。关键词：虚拟现实，虚拟实验，操作技能，迁移中图分类号：G40-034，【文献标识码】B，【文章编号】1009-458x（2011）11-0042-05一、研究背景与目的1．研究背景实验教学一直是学校教学改革的重点和难点，但学校长期存在的办学经费不足“使得实验室建设缓慢，仪器设备更新率低，实验教学内容陈旧，无法满足创新实验的目的”。为达到培养学生创新精神和实践能力的目的，学校一方面加大经费投入改善实验教学的条件，另一方面改革实验教学的方法。在实验环节中引入虚拟现实技术、创建虚拟实验情境，是实验教学改革的成果之一。虚拟现实是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与真实环境在视、听、触觉等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互、相互影响，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验。[1]虚拟实验系统可以模拟现实世界中某一领域的知识和过程，或部分替代真实的实验环境，或为真实的实验做准备，是实验教学活动的有力支持。国内外教育界都非常重视虚拟实验系统的设计与开发，许多虚拟实验系统已投放市场，并在实验教学中得到了广泛的应用。一些研究者对基于虚拟现实技术开发的虚拟实验所具有的潜在能力进行了研究，认为与真实实验相比，虚拟实验能提供非常详细的反馈，可以对学生的操作行为进行更加精确的测量，能够提高实验教学的质量。但从现有文献来看，国内许多研究者所提出的研究结论都是根据虚拟实验的特征和学生在实验过程的一般表现进行的分析和描述，实验教学的质量具体体现在哪些方面还有待于更加详细科学的验证。2．研究目的实验教学是指在教师指导下，学生亲自动手，运用实验手段，借助仪器设备，选择适当技术方法，观察、探索自然现象的运动变化，从而获取感性知识。加深理解，进而揭示实验对象本质的活动。[2]从实验教学的概念可以看出，实验教学的目的包括符号性学习、观察性学习，但更重要的是技能性学习，如实验中的设备使用、实验操作和故障的处理等。[3]所谓技能一般认为是通过练习而形成的合乎法则的活动方式。按照加涅的学习结果理论，技能包括动作技能和智慧技能。动作技能包括两种成分：一是描述如何进行运动的规则，二是因练习与反馈而逐渐变得精确和连续的实际肌肉运动。动作技能在实验教学中一般又称为操作技能，它是学生在知识学习的基础上，主要借助于骨骼、肌肉和相应的神经系统帮助。通过实验练习活动而形成的符合法则的操作活动方式。国内一些研究者在对虚拟实验系统的作用进行描述时，常常将之简单归结为能提高学生的“使用、管理和维护实验设备的能力”、“能提高学生的动手能力”等，只有少数研究者利用实验研究法和心理学原理，验证、分析了桌面实验系统对学生技能发展的作用，如杨雪等[4]、于洪涛等[5]、俞俊民等[6]从心理学的视角分析了学生利用桌面虚拟实验系统学习时能容易地提取相关信息，并由此推论虚拟实验活动能促使学生智力技能的迁移。其中于洪涛等[7]利用课堂讲授和桌面虚拟实验系统验证了游标卡尺读数技能的发展，研究结果表明，两种学习方式存在显著差异，桌面虚拟实验系统能引发学生智力技能的迁移。这些研究者虽然没有对虚拟实验的操作技能进行实证研究，但他们经过分析后认为，学生使用鼠标和键盘操作虚拟实验仪器，因没有操作真实的实验设备，就无操作技能的训练，进而用心理学理论推论后认为，虚拟实验对操作技能的培养不能起到决定性作用，只能促进操作技能更好地发生重组性迁移。可见，国内有关虚拟实验对操作技能...