论文虚拟现实技术支持下的科普教育模式，本文是虚拟现实类论文写作资料范文与虚拟现实和科普教育模式和技术支持方面论文写作资料范文.
0 引言
创新型国家建设离不开科技发展,科技的发展立足于全民科学素养的提高.高科技时代,科普内容更丰富,途径更多样化,更突出互联网、群体博客、虚拟现实技术乃至基于现实的交互技术在科普丁作的应用”’.因此,本文研究了虚拟现实技术支持下的科普教育模式.
1 设计依据
信息化教学模式是教学模式在信息化时代条件下的新发展,是基于技术的教学模式”.虚拟现实技术支持下的科普教育模式的构建元素来源于信息化教学模式和传播模式.钟志贤教授把信息化教学模式分为10种,本文选取了六种,通过分析这些模式的设计要素,抽象出这些模式的共有特征.基于资源的主题教学模式：主题、学习对象、学科、总体目标、任务和问题、资源、活动过程描述、主题学习评价、主题成果展示；基于项目的教学模式：内容、活动、情境、结果；基于问题的教学模式：问题情境、学生、教师；WebQuest教学模式：引言、任务、资源、过程描述、评价总结；基于网络协作学习的教学模式：内容、主题、小组结构、环境、资源、活动；基于案例学习的教学模式：案例、学生、教师.结合拉斯韦尔的5W传播模型5要素：Who（谁）、What（什么内容）、In Which Channel（用什么样的通道）、ToWhom(向谁)、With What Effect（有什么效果）得出虚拟现实技术支持下的科普教育模式要素：大众、科普丁作者、科普活动、场景、平台、体验、评价.
每一种模式都涉及学习者、教师和学习内容.在科普教育中教师的角色转变成了内容提供者和设计者,即科普丁作者,他们在虚拟现实技术支持下的科普教育中还有一个隐含的身份是虚拟场景中的引导者,告诉大众注意事项并做提醒.虚拟现实技术一个特点是可将设计内容游戏化,所以虚拟现实技术支持下的科普教育模式中活动是重要要素.虚拟现实和三维动画的不同之处就在于交互性不同,所以活动的设置依据就是交互性,活动根据交互性程度的由低到高可分为参观、挑战、实验.三者之间利用虚拟现实技术平台进行交互,包括科技丁作者和平台之间的交互、大众与平台之间的交互、大众之间通过平台的交互.
1.1 科技工作者与平台之间的交互
科技丁作者与平台之间的交互既是外在的,也是内在的.外在交互是指科技丁作者利用虚拟现实软件技术搭建软件平台,共5个步骤：①组织调研,收集数据；③仿真建模,真实还原；③编写程序,优化场景；④系统集成,组织测试；⑤现场调试.内在交互是指科技丁作者在虚拟平台内的角色.虚拟现实平台在科普教育中有3个使用途径：虚拟科技馆、虚拟实验室和虚拟活动周.科技丁作者在虚拟科技馆中是讲解员,在虚拟实验室中是实验指导员,在虚拟活动中是组织员.
1.2 大众与平台之间的交互
大众与平台之间的交互主要是靠硬件设备实现.通过头戴式显示器实现视、听觉交互；通过操纵杆、手柄、数据手套等力传感设备实现触觉交互.大众与平台之间的交互还体现在大众可以选择平台内的场景和活动.
1.3 大众与大众之间的交互
大众与大众之间的交互主要是通过虚拟现实技术平台提供的活动实现.实验活动可以通过每个人不同的分丁合作完成；参观活动可以选择不同的角色组团参观,并且和不同角色的伙伴交流想法.
教学目标是教学模式重要组成部分.科普教育特点是日标达成程度不好测量,尤其科普图书和场馆科普.虚拟现实技术支持下的科普教育模式将体验作为日标.体验的评价标准可以参考黄荣怀教授团队所提出的虚拟现实情境认知模型三个维度及水平特征描述.
2 设计原则
2.1 内容场景化
内容场景化是指将内容呈现设计成场景的一部分,最终以场景形式呈现.虚拟现实技术支持下的科普教育内容的呈现方式是场景化,因为场景化给大众提供的是一个建构主义强调的情境,更有利于大众对科学知识的理解和建构.
2.2 场景主体化
场景主体化是指在场景设计时,在科普丁作者选择内容、设计场景时大众可以提出自己的建议.场景中的主体是体验者而不是讲解者,大众在体验的过程中科学诉求可以得到满足.这体现的是科普丁作者观念的转变,不冉把自己当作权威,而是贴近大众的科普需求.
2.3 活动游戏化
活动游戏化是指每一项科普活动,给大众的直接感觉像是在玩游戏,而不是在学习,在一个愉快的活动中体验科普知识,游戏化教学体现了杜威的“做中学”理念.虚拟现实技术实现游戏化有着独特优势.虚拟现实技术支持下的科普教育活动的设计要加入游戏要素,例如闯关、可不断尝试等.
2.4 体验真实化
体验真实化是指大众在使用虚拟现实平台进行科普学习时,能获得比看科普书籍、科普视频、科普网站更真实的体验.在一种接近真实的情境中,调动各种感官,尤其是手柄所实现的力反馈的加入可使体验更真实,记忆更深刻.
2.5 途径可得化
途径可得化是指让所有的大众都可以获得科普资源,体现在两个方面：①采用虚拟现实技术软件所制作的场景是数字化的方便共享；②添置一套或几套虚拟现实设备比建设一座场馆要省时省力很多.此处的途径可得化主要是相对于场馆科普而言.
3 内涵
3.1 模式
根据虚拟现实技术支持下的科普教育模式元素及内在关系构建出虚拟现实技术支持下的科普教育模式,如图l所示,主要是途径选择和技术支持,中间主要是科技工作者和大众活动,核心部分就是H型内容场.
图1 虚拟现实技术支持下的科普教育模式
3.2 阐释
3.2.1 总体
首先科普教育者可根据需要选择一种途径,作为人口.一旦选定了途径就可进行具体设计和制作.如果途径选择不一样,应根据大环境不同调整场景设计与活动设置着重点.虚拟实验室的主要活动是挑战和实验；虚拟科技馆和虚拟活动周的活动主要是参观和挑战.虚拟现实的软硬件技术都为大环境服务,模式的核心部分是场景和活动组成的H型内容场.每个场景中都有不同的活动,每个活动又归属于不同的场景,只有二者同时发挥作用,才能将内容完美地呈现出来.科技丁作者和大众的所有行为和体验都是围绕着H型内容场进行的.虚拟现实技术在科普中的呈现形式不是具体内容而是将内容设计到场景中呈现.
3.2.2 中心
虚拟现实技术支持下的科普教育模式中所有的关系流动都是围绕科技丁-作者、大众和内容,形成了以三者为中心的关系网.
(1)以科技丁作者为中心.科技丁作者应具备熟练操作虚拟现实软件的能力,可灵活选择建模丁具、开发平台,也可根据需要用Web3D技术在网上进行科普教育.有了丁具以后科普下作者要考虑大众需求、途径选择进行场景和活动的确定和制作.科普下作者在设计过程中对场景和活动设置有一个事先诊断：是否对参观活动设置不同视角和转场；是否对挑战活动设置了难度梯度；实验活动是否设置多样化结果.对大众体验过程中相关行为的数据采集分析丁作和对H型内容场活动的修改均由科普丁作者完成.虽然并没有直接的指向关系但是暗含的执行主体是科普工作者.
(2)以大众为中心.科普教育的日的即以浅显的、易于接受和参与的方式向普通大众介绍自然科学和社会科学知识、推广科学技术的应用,倡导科学方法,传播科学思想,弘扬科学精神.大众需求是科普下作者在设计场景和活动时的主要参考来源.大众对H型内容场的设计提供建议.H型内容场主要使用者是大众,大众要借助虚拟现实技术硬件,通过头戴式显示器、操作手柄、力矩球等感知交互设备更好的感知H型内容场的内容.大众在虚拟环境中获得的沉浸感、交互感和想象感,不仅是虚拟场景构建的好坏标准,也是大众构建科学知识的关键.沉浸感是最基础的一种体验.交互感是真正感觉到进行了一个操作后的反馈.交互感可以增加真实性.构想感是在沉浸、交互时激发了新的想象.理想情况下在操作过程中通过硬件设备可以将相关数据传输到计算机进行记录,作为评价的支撑数据.
(3)以H型内容场为中心.H型内容场主要组成部分是场景和活动.场景主要是分为了4类：自然场景、社会场景、宏观场景和微观场景.自然场景特点是现实中存在,但不容易到达或有一定危险性,如南北极或大型肉食动物.社会场景特点是涉及人员较多、具有破坏性、不易恢复,如灾难保护和救援.宏观场景特点是空间尺度较大,如是天文和宇宙.微观场景特点是空间尺度比较小,如分子和细胞.活动方式主要是参观、挑战和实验.大众可以在场景中选择活动,每个活动必须依附于场景.虚拟现实科技馆场景丰富,活动主要是参观和挑战.虚拟实验室主要受众是学生,场景比较单一,活动丰富.
4 结语
虚拟现实技术支持下的科普教育,仅需要一个虚拟现实平台就可以得到虚拟科技馆,大众在虚拟科技馆中参与、体验科学知识.在学校的科学教育中,虚拟实验室给了学生不断尝试的机会,感受到错误操作的危害而不用担心事故.虚拟活动周中,大众可选择进入不同主题场景,不用苦于活动地点不可达.相比学校教育,虚拟现实技术支持下科普教育的具体内容设计还处于起步阶段,不同环境的内容场设计还需要进一步探索.
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参考文献：
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