神马文学网看《基于设计的研究范式在网络三维虚拟实验中的运用研究》有感
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 21:34:01
虚拟现实技术在教学领域的广泛应用，使得网络三维虚拟实验的仿真与交互水平不断提升。由于现实的实验环境中往往存在着资金短缺、设备落后、师资不足、操作环境受限、某些实验具有危险性或不易观察等诸多问题，所以有的实验就不得不通过虚拟现实技术来完成。基于设计的研究，是以问题为起点，以设计为主线，带动技术创新、实践应用与理论反思“三位一体”迭代循环提升的有效研究范式。
一、基于设计的研究在虚拟实验设计研究中的运用方式
这种研究主要经历四个阶段，
1.以网络三维虚拟实验设计中的问题为研究起点， 研究者、实践者与技术开发者或产品使用者等共同参与分析实践问题；
2.以设计为研究主线，依靠现有的理论框架、技术手段进行过程性教育干预开发方案的实施；
3. 通过虚拟实验产品在教学实践中应用效果的反复检验、评价与反馈，逐步调整虚拟实验设计方案，以期更有效地解决网络三维虚拟实验设计中存在的问题；
4.反思、总结并完善设计理论、开发原则及基于设计的研究范式
以上四个阶段反复迭代循环，从而有效地带动教学交互设计理论、网络三维技术开发虚拟实验原则与实践应用策略“三位一体”的迭代提升。
二、理论与技术解决方案的制定与实施
1．远程教学交互设计理论的指导
目前远程教学交互理论将远程学习看作是由学生与媒体界面的操作交互、学生与教学要素的信息交互、学生的概念与新概念的概念交互三个不同层面的教学交互共同作用完成的。
2．过程性干预产品的开发
从网络三维虚拟实验的操作交互、信息交互到概念交互的开发设计思路入手，将网络三维虚拟实验交互环境的开发分为三个部分：
（一）是虚拟实验室三维场景的构建
（二）是网络三维虚拟实验资源库
三、在教学应用过程当中，根据学生的意见，项目组为虚拟实验增加了语音介绍与提示、自由探索导航图等功能。
1．学生对虚拟实验应用的评价
学习者在3D 虚拟实验环境中通过观察、操作能够较好地掌握实验装置构造、原理、步骤、方法等认知目标， 同时虚拟实验情景中的视觉、听觉等感官效果及实验操作的灵活性、易操作性等方面的情感化设计对达到虚拟实验认知目标的效率和效果具有较大的促进用。
2． 从虚拟实验应用评价中得到的启示
四、以理论反思、开发原则、应用策略为下一轮迭代循环的基础通过以上反复的实践检验。
1．从唐纳德·A·诺曼的情感化设计的三个层次基础上发展构建的“情感交互层次塔模型”，分为本能层、行为层、会话层与反思层四个情感交互层次， 对应的情绪目标依次表现为生理快乐、精神快乐、社交快乐和思想快乐。情感交互四个层次由低级向高级交互水平提升， 并与认知交互中的操作交互、信息交互、概念交互层次相互促进、交织，互相作用。
2．网络三维虚拟实验可持续的开发原则
在虚拟实验的技术开发过程中，必须遵循可持续的网络三维交互技术的开发原则， 合理利用资源： 实现网络三维虚拟实验实际应用价值的最大化。
首先，网络三维虚拟实验的开发应以满足学习者认知、情感等需要为原则，避免跟随技术潮流而导致设计开发的人力、物力与财力等资源的浪费；
其次，应以实现教学目标、满足教学实际需求为原则，避免没有实地考察的盲目开发而使网络三维虚拟实验的实用价值降低；
第三，应以虚拟实验的易于开发、更新、维护及网络传输为原则， 而非片面追求感官效果、仿真度与精确度等，避免由于虚拟实验产品的运行超过软硬件负荷影响网络的正常传输， 进而影响虚拟实验的教学效果；
第四，应联合建立网络三维虚拟实验资源共享平台，将可以重复利用的模型或可以二次开发的脚本程序进行分类保存， 推动各高校最大范围内的共享利用， 避免实验开发的重复性劳动， 更便于缩短网络三维虚拟实验的开发和应用时程。
3．虚拟实验的教学实践应用策略
虚拟实验应以在线实验教学与课堂实验教学的优势互补为应用限度， 即在传授课堂实验教学不宜展示的内容时合理运用虚拟实验， 可以大大提升实验教学的整体效率和效果。
总之基于设计的研究范式在大学物理网络三维虚拟实验教学交互设计的第一轮综合运用中， 经过了问题的解析、对理论与技术开发方案的反复实施、调整与实践修正几个阶段， 一定程度上提升了网络三维虚拟实验的教学交互水平及其实用价值， 并在此过程中逐步总结出网络三维虚拟学习环境认知与情感交互层次理论、可持续的网络三维技术开发原则及虚拟实验教学实践应用策略， 并正在积极筹备将其运用到下一轮虚拟实验设计开发的流程之中进行迭代循环的检验与修正， 以期促进网络三维虚拟学习环境交互理论、网络三维虚拟实验开发技术与虚拟实验教学实践的可持续发展。