黃璐　章蘇靜

[摘要]虛擬實驗的開發(fā)和應(yīng)用極大地豐富了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，在實踐中虛擬實驗往往存在枯燥乏味，無法吸引學(xué)習(xí)者，教學(xué)理論陳舊等現(xiàn)象。文章通過對整合情境、沉浸理論等理論研究，提出了基于整合情境的游戲化虛擬實驗，探討了其設(shè)計機理、設(shè)計模式及特點，并在此模式下設(shè)計開發(fā)了虛擬實驗案例。以期通過此模式的研究使虛擬實驗具有一般特點的同時還具有情境性、藝術(shù)性、娛樂性，能吸引并使學(xué)習(xí)者沉浸其中，最終達(dá)到增強學(xué)習(xí)效果的目的。

[關(guān)鍵詞]虛擬實驗；整合情境；輕游戲；沉浸理論；整合教學(xué)法

[中圖分類號]G40-057 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [論文編號]1009—8097（2013）11—0109—06

一 引言

虛擬實驗注重的是實驗操作的交互性和實驗結(jié)果的仿真性，主要是借助于圖像/圖形、仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)在計算機上所營造的可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)節(jié)。通過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的虛擬實驗普遍存在以下幾個問題：第一，虛擬實驗缺乏趣味性，枯燥乏味，不能引起學(xué)生的興趣，學(xué)生很難主動投入學(xué)習(xí)并維持學(xué)習(xí)興趣。第二，虛擬實驗缺乏與學(xué)生的互動，基本上虛擬實驗是由教師控制界面，學(xué)生處于聆聽模式。第三，教學(xué)理論陳舊無力，學(xué)習(xí)者缺少自主探宄，合作分享的機會。以上這些問題容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)者對虛擬實驗缺乏興趣，產(chǎn)生厭煩、急躁甚至排斥的情緒，學(xué)習(xí)效果大打折扣。歸根到底，出現(xiàn)這些問題的原因是與現(xiàn)代教育理念相悖，現(xiàn)代教育理論倡導(dǎo)教師應(yīng)由處于中心位置的知識權(quán)威轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和合作伙伴、設(shè)計者、教育的研究者，學(xué)生應(yīng)由被動的知識容器和只是受體轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的主宰、學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)由簡單的背景化信息轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂形蛷?fù)雜情境的功能性教學(xué)載體。由此可見，虛擬實驗的設(shè)計面臨著改進(jìn)需求。

按照2002年麻省理工學(xué)院和微軟公司提出“現(xiàn)代教學(xué)法+藝術(shù)化游戲環(huán)境=下一代教育媒體”的觀點，虛擬實驗要實現(xiàn)吸引、促進(jìn)學(xué)習(xí)者沉浸其中，使學(xué)習(xí)者深度體驗實驗過程，探究實驗結(jié)果，那么有先進(jìn)并恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)理論為設(shè)計依據(jù)，加上具有強烈感官刺激、心理挑戰(zhàn)的游戲化環(huán)境設(shè)計，實現(xiàn)教學(xué)、心理、藝術(shù)效果的完美結(jié)合。據(jù)此，我們認(rèn)為虛擬實驗應(yīng)創(chuàng)設(shè)為能吸引并使學(xué)習(xí)者沉浸其中的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，這個虛擬環(huán)境具有較強的現(xiàn)實感、交互性、藝術(shù)性、娛樂性等特點?；谝陨峡紤]，此本文提出創(chuàng)設(shè)整合情境，將“輕游戲”元素增設(shè)到虛擬實驗中，設(shè)計了基于整合情境的游戲化虛擬實驗?zāi)Ｊ?，并將此設(shè)計模式應(yīng)用到開發(fā)的虛擬實驗案例中。

二 整合情境及沉浸理論概述

1 整合情境

（1）整合情境的概念。20世紀(jì)80年代，比利時、瑞士、法國等歐洲國家提出整合教學(xué)法（Integrative Pedagogy），該教學(xué)法是訓(xùn)練學(xué)生聯(lián)合調(diào)動若干知識和技能，來解決復(fù)雜的情境。開始時整合教學(xué)法被應(yīng)用在大學(xué)教育、職業(yè)培訓(xùn)中，逐漸應(yīng)用到中小學(xué)教育。整合情境（Situation Integration）是整合教學(xué)法的核心，學(xué)者有些稱之為靶向情境（SituationCible）或重新投入的情境（Situation Reinvestissement）。德·克特勒等認(rèn)為，整合情境是“一個包括主要信息、干擾信息，并運用先前學(xué)習(xí)的一個復(fù)雜情境”，它有三個構(gòu)成要素：物質(zhì)支持工具、若干任務(wù)和若干命令。在物質(zhì)支持工具中呈現(xiàn)出來的實物、背景、信息、功能等都可能是復(fù)雜、凌亂無序的。

（2）整合情境與問題情境。上述的整合情境與我們常提到教學(xué)論中的問題情境（Problem Situation）較為相似，為了更好地理解整合情境，在此有必要對兩者做一個比較分析。學(xué)者對問題情境的界定不統(tǒng)一，布魯納認(rèn)為“學(xué)習(xí)者在一定的問題情境中，經(jīng)歷對學(xué)習(xí)材料的親身體驗和發(fā)展過程，才是學(xué)習(xí)者最有價值的東西。”他指的問題情境可以理解為一種具有特殊意義的教學(xué)環(huán)境，既是教學(xué)背景，也可以是本學(xué)科的問題，還可以是其他學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容等。埃納爾和尤尼爾認(rèn)為問題情境是“教育者為了以下目的所設(shè)計的情境：為學(xué)生們創(chuàng)造一個圍繞某個有待解決的問題進(jìn)行思考和分析的空間；幫助學(xué)生們從這一“空間—問題”出發(fā)，對關(guān)于某個明確主題的新的表現(xiàn)加以概念化?！彼齻€因素：背景、信息和有待完成的任務(wù)。從上述概念來看，整合情境與問題情境確實有很大相似之處，都是為了教與學(xué)活動，完成某些教學(xué)任務(wù)的具象化背景，但兩者的內(nèi)涵和側(cè)重點并不相同。兩者的比較如表1所示。

從表1不難看出，整合情境和與我們一般所指的問題情境有很大區(qū)別，第一，功能性，整合情境更具明確的目標(biāo)，教師應(yīng)考慮如何利用支持工具，也就是情境的利用，而不像問題情境更重視的是情境本身。第二，情境的類型，整合情境傾向于自然情境，需要學(xué)習(xí)者在真實的環(huán)境中辨別、分析，適合學(xué)習(xí)者個體探究學(xué)習(xí)，而問題情境更多的是建構(gòu)的情境，是教師為了教學(xué)目的而設(shè)計出來的情境，使學(xué)習(xí)者個體或小組獲得知識和技能。第三，設(shè)計整合情境的初衷是為了整個學(xué)業(yè)的提升或?qū)W習(xí)評估，相對問題情境的目標(biāo)要廣泛和深遠(yuǎn)。按照達(dá)蒂夫¨2J的說法，問題情境是“任務(wù)來源”，而整合情境是“任務(wù)靶向”，可以理解為一個偏重于問題本身，一個偏重于通過問題來探究的目標(biāo)。一言蔽之，整合情境是“被瞄準(zhǔn)”的問題情境，為了更明確的方向和目的所設(shè)計的問題情境，整合情境相對于問題情境更具復(fù)雜性和真實性，更適合學(xué)習(xí)者探索和建構(gòu)知識和技能。

2 沉浸理論

沉浸理論（Flow Theory）于1975年由Csikszentmihalyi首次提出，解釋當(dāng)人們在進(jìn)行某些日?；顒訒r為何會完全投入情境當(dāng)中，集中注意力，并且過濾掉所有不相關(guān)的知覺，進(jìn)入一種沉浸的狀態(tài)，這種狀態(tài)被描述為“流”（flow）。Wigand和Nilan將沉浸感分為三個階段：沉浸的先前準(zhǔn)備階段、沉浸體驗階段、沉浸體驗的結(jié)果。沉浸的先前準(zhǔn)備階段所考慮的要素包括注意力的集中、明確的目標(biāo)、與玩家技能相平衡的挑戰(zhàn)、活動的趣味性、簡單快速的上手；沉浸體驗階段的體驗包括行動與意識的統(tǒng)一、高度專注、對活動的控制感、時間感的變化、遠(yuǎn)程監(jiān)控感；沉浸體驗所帶來的結(jié)果是促進(jìn)學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)習(xí)者的探索行為、信息技術(shù)的接受及使用、行為控制的認(rèn)知。從文獻(xiàn)可以看出，國內(nèi)外游戲的設(shè)計和開發(fā)基本都與沉浸理論相關(guān)，游戲化的學(xué)習(xí)的設(shè)計和開發(fā)也當(dāng)如此。有研究表明，“深度沉浸的學(xué)習(xí)相對于淺度沉浸的學(xué)生而言.在虛擬實驗的環(huán)境中更容易獲得滿足”。據(jù)此我們認(rèn)為追求流體驗是游戲化虛擬實驗設(shè)計的重要目標(biāo)和依據(jù)。

三 基于整合情境的游戲化虛擬實驗的設(shè)計

基于以上的理論討論和實踐研究，本文提出基于整合情境的游戲化虛擬實驗?zāi)Ｊ?，這種虛擬實驗?zāi)Ｊ揭詣?chuàng)設(shè)整合情境為手段，以“輕游戲”元素為設(shè)計元素，目的在于增加學(xué)習(xí)者虛擬實驗的沉浸感，激發(fā)學(xué)習(xí)動機，維持學(xué)習(xí)體驗，從而達(dá)到提高虛擬實驗學(xué)習(xí)的效果。

1 基于整合情境的游戲化虛擬實驗的設(shè)計機理

根據(jù)心理學(xué)研究表明，要真正達(dá)到教學(xué)效果，必須從吸引學(xué)習(xí)者，維持學(xué)習(xí)者注意力著手，實現(xiàn)虛擬實驗的沉浸體現(xiàn)。然而內(nèi)部的心理活動是由外部的刺激，反復(fù)強化才能影響。所以外部的教學(xué)設(shè)計成為虛擬實驗的關(guān)鍵，筆者認(rèn)為可以從創(chuàng)設(shè)整合情境入手，給學(xué)習(xí)者營造一個逼真復(fù)雜的情境，這個情境即包括教學(xué)情境，還包括現(xiàn)場情境，避免枯燥無味又不具備現(xiàn)實意義的學(xué)習(xí)環(huán)境。本文提出，虛擬實驗過程應(yīng)是一個“三層”體系結(jié)構(gòu)：教學(xué)層、行為層、心理層，實現(xiàn)一個由外至內(nèi)的心理過程，由教學(xué)活動至實驗過程，再到達(dá)到學(xué)習(xí)者沉浸體驗的過程，從而提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣，維持注意力。具體見圖1。

從圖1可見，教學(xué)層、行為層和心理層都包括技術(shù)和學(xué)習(xí)兩個方面，教學(xué)層處在基礎(chǔ)的地位，也是最重要的層面，它是引領(lǐng)學(xué)習(xí)者進(jìn)行虛擬實驗的關(guān)鍵手段和方法，包括創(chuàng)設(shè)整合情境，設(shè)計實驗界面，教學(xué)設(shè)計等；行為層是學(xué)習(xí)者完成虛擬實驗的過程，探究實驗結(jié)果；心理層是虛擬實驗的最高層面，實現(xiàn)心理沉浸，保持學(xué)習(xí)注意力，從而完成虛擬實驗的體驗活動。這三層體系結(jié)構(gòu)是一個從下到上，從外到內(nèi)，從教學(xué)到心理一個完整的過程。

2 基于整合情境的游戲化虛擬實驗設(shè)計模式

根據(jù)上述基于教學(xué)層、行為層、心理層的“三層”游戲化虛擬實驗的設(shè)計機理來設(shè)計虛擬實驗學(xué)習(xí)模式。虛擬實驗主要分為：演示實驗、驗證試驗和探索實驗三種，它們一般的實驗流程為激發(fā)興趣、獲取知識和經(jīng)驗、驗證、應(yīng)用和控制。為了體現(xiàn)實驗的特點本文稱實驗操作為行為層，而每一個實驗行為都對應(yīng)著教學(xué)層的教學(xué)活動以及心理層的沉浸過程，它們的相互關(guān)系及內(nèi)涵是學(xué)習(xí)模式的核心內(nèi)容，見圖2。

（1）教學(xué)層：創(chuàng)設(shè)整合情境、設(shè)計游戲化元素。為了能吸引學(xué)習(xí)者全身心地投入到虛擬實驗中，首先可以從教學(xué)設(shè)計層面設(shè)計具有整合情境的虛擬實驗環(huán)境，使學(xué)習(xí)者被生動、自然、復(fù)雜的情境所吸引，目標(biāo)直指虛擬實驗的核心知識：然后重點設(shè)計具有游戲化元素的虛擬實驗，包括人物、場景、情節(jié)、任務(wù)和音效等，以聲音、圖形、視頻等多媒體表現(xiàn)實驗內(nèi)容；最后通過設(shè)計的交互活動達(dá)到知識鞏固、反思和激勵的作用。

（2）行為層：操作游戲化虛擬實驗。虛擬實驗教學(xué)設(shè)計的目的是使學(xué)習(xí)者能按既定的設(shè)計步驟達(dá)到相應(yīng)的實驗?zāi)繕?biāo)，虛擬實驗一般分為演示實驗、驗證試驗和探究實驗，一般都有以下幾個步驟：激發(fā)興趣、獲取知識和經(jīng)驗、驗證實驗、實驗的應(yīng)用和控制等。實驗過程是學(xué)習(xí)者在教學(xué)設(shè)計下完成的是可見、可控制的行為活動。

（3）心理層：實現(xiàn)沉浸體現(xiàn)。為了使學(xué)習(xí)者達(dá)到知識的內(nèi)化，可以通過設(shè)計游戲化虛擬實驗吸引并維持學(xué)習(xí)者達(dá)到長時間的心理沉浸感，可以分成沉浸準(zhǔn)備階段（吸引）、沉浸體驗階段（維持）、沉浸反饋階段（遷移）三個過程，每個過程都需要和相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計和實驗操作階段配合發(fā)生，整合情境的創(chuàng)設(shè)就是為了激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，達(dá)到學(xué)習(xí)者沉浸體驗的準(zhǔn)備階段。游戲化虛擬實驗的設(shè)計就是為了使學(xué)習(xí)者在實驗過程中獲取相應(yīng)知識和經(jīng)驗，達(dá)到學(xué)習(xí)者沉浸體驗階段。而教學(xué)反思和鞏固為的是使學(xué)習(xí)者很好的應(yīng)用實驗知識，達(dá)到沉浸反饋階段，實現(xiàn)知識的遷移。

3 基于整合情境的游戲化虛擬實驗的特征

（1）強調(diào)自然情境的學(xué)習(xí)意義。從社會學(xué)的視角來看，“情境”指一個人正在進(jìn)行某種行為時所處的社會環(huán)境，是人們社會行為產(chǎn)生的條件；從心理學(xué)的視角來看，“情境”指的是事物發(fā)生并對機體行為產(chǎn)生影響的環(huán)境條件；學(xué)習(xí)論的視角來看，“情境”則是學(xué)生從事學(xué)習(xí)活動、產(chǎn)生某種學(xué)習(xí)行為的一種環(huán)境和背景?；谡锨榫车挠螒蚧摂M實驗所指的“情境”在學(xué)習(xí)環(huán)境中一般并不存在，它是被建構(gòu)出來的，任務(wù)的結(jié)果也不是一目了然，信息復(fù)雜，表述曲折，難以理解，具有障礙和隱蔽性，更趨向于真實的自然情境，但它的功能明確，即為了服務(wù)教學(xué)目標(biāo)。

（2）強調(diào)游戲?qū)W(xué)習(xí)興趣的激發(fā)。布魯納等認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者內(nèi)部動機驅(qū)動的積極主動的建構(gòu)過程，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機尤為重要。基于整合情境的游戲化虛擬實驗強調(diào)利用“輕游戲”的設(shè)計，給學(xué)習(xí)者創(chuàng)造“流體驗”，使學(xué)習(xí)者更容易沉浸，達(dá)到深層次的參與。虛擬實驗的激發(fā)興趣、獲取知識和經(jīng)驗、驗證、應(yīng)用和控制等一般步驟，都可以在游戲化虛擬環(huán)境中完成。我們認(rèn)為，游戲不是虛擬實驗的目的和重點，游戲化的環(huán)境設(shè)計是讓學(xué)習(xí)者能沉浸虛擬實驗學(xué)習(xí)的手段，完成心理層面的沉浸體驗的三個階段，最終實現(xiàn)虛擬實驗的知識獲得或遷移。

（3）強調(diào)教師對學(xué)習(xí)者或?qū)W習(xí)小組的支持。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)者積極主動地建構(gòu)知識，教師的地位發(fā)生了變化，從原來的灌輸知識主導(dǎo)教學(xué)活動?；谡锨榫车挠螒蚧摂M實驗“情境”的設(shè)計者一般是教師，當(dāng)然也可以是其他成員，情境的發(fā)起者和解決者之間形成合約的關(guān)系，教師可以讓學(xué)習(xí)者選擇是否進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，學(xué)習(xí)者可以自由選擇學(xué)習(xí)方式，教師可以提供幫助，督促學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，直到評估合格。整個教學(xué)過程的設(shè)計十分重要，關(guān)系到整個學(xué)習(xí)過程的展開。學(xué)生或者學(xué)習(xí)小組成了主體，而教師的地位退居其后，成為中介者、支持者，負(fù)責(zé)情境的建議和發(fā)起，更多的學(xué)習(xí)主動權(quán)交給了學(xué)生。

（4）強調(diào)探宄學(xué)習(xí)對虛擬實驗的作用。虛擬實驗可充分發(fā)揮其優(yōu)點，根據(jù)實驗的特點和學(xué)習(xí)者的特征，控制實驗的條件，設(shè)計、開發(fā)具有較強交互的探究性虛擬實驗?；锨榫车挠螒蚧摂M實驗由于其具有較強的現(xiàn)實性、趣味性，更適合也更容易探究學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者或?qū)W習(xí)小組從整合情境中的復(fù)雜信息或自身具體經(jīng)驗出發(fā)，通過觀察和反思概念或認(rèn)知，設(shè)計或驗證試驗方案，這樣的學(xué)習(xí)過程往往不能一次性完美完成，學(xué)習(xí)者或?qū)W習(xí)小組得反復(fù)探宄，不斷完善和修正。如此一來，可以發(fā)展學(xué)習(xí)者的積極主動性和探索精神。

綜上，基于整合情境的游戲化虛擬實驗實質(zhì)上是創(chuàng)建了以學(xué)習(xí)者為中心，教師為支持的整合學(xué)習(xí)環(huán)境，這個學(xué)習(xí)環(huán)境具有一般虛擬實驗特點的同時還具有情境性、藝術(shù)性、娛樂性，吸引并使學(xué)習(xí)者沉浸其中，完成虛擬實驗的演示、驗證或探究活動。

四 基于整合情境的游戲化虛擬實驗的應(yīng)用案例設(shè)計

近年來食品衛(wèi)生和安全成為備受關(guān)注的熱門話題，為了加強青少年對食品添加劑方面的知識，提高選購安全食品的能力。本研究基于以上提出的基于整合情境的游戲化虛擬實驗的設(shè)計理論，設(shè)計開發(fā)了能進(jìn)行虛擬實驗和檢測的食品添加劑虛擬實驗室。

1 教學(xué)設(shè)計。根據(jù)“食品安全學(xué)”教學(xué)大綱和實驗要求，為了學(xué)習(xí)者能融入并沉浸到虛擬實驗.達(dá)到主動探究學(xué)習(xí)，獲取實驗知識和經(jīng)驗的目的，本文設(shè)計并開發(fā)了“添U加C”游戲化虛擬實驗，以下將介紹該虛擬實驗的設(shè)計和實現(xiàn)研究。

（1）整合情境創(chuàng)設(shè)與游戲化學(xué)習(xí)活動設(shè)計，如表2。

（2）游戲化虛擬實驗。根據(jù)以上游戲化學(xué)習(xí)活動設(shè)計，我們可以將游戲化虛擬游戲過程主要分為三個階段：整合學(xué)習(xí)活動、輕游戲化探究學(xué)習(xí)、反思分享。

①整合學(xué)習(xí)活動階段。依照整合教學(xué)法的理論，學(xué)習(xí)是一些展開局部學(xué)習(xí)2、使用整合情境和評估情境所構(gòu)成的一個連續(xù)體。整合學(xué)習(xí)活動是本案例的設(shè)計重點，主要是從其三要素：物質(zhì)支持工具、信息、命令來展開設(shè)計，該案例將物質(zhì)支持工具和信息整合在資料中，即物體、背景、信息、功能、信息等。

虛擬實驗教學(xué)目標(biāo)：為了了解食品添加劑知識，學(xué)習(xí)者進(jìn)入了一個三維虛擬的超市進(jìn)行選購食品，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)以下資料，了解食品中含有哪些添加劑？推斷食品添加劑對人身體有哪些影響？以及計算出人一天食品添加劑最高劑量是多少？

資料1：選購商品情境，如圖4。

資料2：介紹食品添加劑情境，如圖5。

命令1：完成購物報告，如圖6。

命令2：完成虛擬實驗，如圖7。

命令3：完成實驗報告，如圖8。

命令4：完成添加劑重新選購，如圖9。

通過以上整合學(xué)習(xí)活動后，學(xué)習(xí)者將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)而來或自有的經(jīng)驗知識整合到復(fù)雜的情境中，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，該虛擬實驗提供了物質(zhì)的支持工具和信息，教師處于支持或輔導(dǎo)的地位，學(xué)習(xí)者被生動、自然、復(fù)雜的情境所吸引，目標(biāo)指向虛擬實驗的核心知識，完成指定的命令任務(wù)。

②“輕游戲”化探究學(xué)習(xí)階段

尚俊杰等【22】對“輕游戲”的界定為“輕游戲=教育軟件+主流游戲”，認(rèn)為它首先是一個教育軟件，并追求主流游戲的內(nèi)在特征，如挑戰(zhàn)、好奇、控制、目標(biāo)、競爭、合作等，以此平衡游戲的教育性和游戲性。本虛擬實驗的設(shè)計遵循“輕游戲”的設(shè)計思想，將虛擬實驗設(shè)計成模擬類游戲。第一，本游戲化虛擬實驗具有模擬仿真性，學(xué)習(xí)者進(jìn)入的“添u加C”食品超市，其中的人物、貨物、貨架、標(biāo)簽、背景、音效等完全仿真現(xiàn)實超市。第二，本游戲化虛擬實驗具有“輕游戲”元素設(shè)計，如情境、系統(tǒng)幫助、導(dǎo)航、虛擬實驗關(guān)卡逐級遞增等。第三，本游戲化虛擬實驗具有真實并可完成的任務(wù)，學(xué)習(xí)者在挑選自己喜歡食品時，會出現(xiàn)該商品包括添加劑的情況等信息，這時適時對學(xué)習(xí)者進(jìn)行添加劑知識的介紹，而學(xué)習(xí)者在離開超市前得完成添加劑知識的實驗報告和虛擬實驗，之后會讓學(xué)習(xí)者重新選擇食品的數(shù)量和種類。這樣的設(shè)計是讓學(xué)習(xí)者在知道、了解、掌握、應(yīng)用食品添加劑的學(xué)習(xí)過程中，完成探究學(xué)習(xí)活動，教師或本虛擬實驗設(shè)計者自始至終處于整合情境的發(fā)起地位，學(xué)習(xí)者主動思考、積極參與、探索食品添加劑知識成為本虛擬實驗的重點。

③總結(jié)分享階段

總結(jié)分享是一般虛擬實驗的應(yīng)用階段，本虛擬實驗要求學(xué)生在完成整合學(xué)習(xí)活動和“輕游戲”化探究學(xué)習(xí)后，完成食品添加劑的知識鞏固練習(xí)，并在退出虛擬實驗前在工藝宣傳欄中填寫自己對食品添加劑的宣傳語，分享游戲化虛擬實驗的學(xué)習(xí)心得體會，效果如圖10、11所示。

2 模塊設(shè)計與實現(xiàn)

本虛擬實驗仿照了現(xiàn)代超市模式，按照功能進(jìn)行區(qū)分，主要有購物中心、服務(wù)中心、支付中心、幫助中心。依次是對食品添加劑的了解、學(xué)習(xí)、反饋和鞏固四個階段。

（1）購物中心：是對食品添加劑的初步了解階段。它模擬現(xiàn)代超市購物環(huán)境，通過鍵盤方向鍵來控制購物車的運動，按照食品的分類主要有五大區(qū)域：生鮮蔬果區(qū)、休閑食品區(qū)、糧油調(diào)味區(qū)、酒飲沖調(diào)區(qū)、營養(yǎng)健康區(qū)，選購時能顯示食品名稱、所含添加劑、原料、保質(zhì)期、生產(chǎn)日期等信息，購物中顯示購物清單，結(jié)束購物時得出購物報告，告知是否購買的食品添加劑超出國家標(biāo)準(zhǔn)。

（2）服務(wù)中心：是以食品添加劑學(xué)習(xí)和實驗階段，主要分為添加劑原理實驗、劑量對比實驗、添加劑案例三個部分。通過這樣的實驗，一方面深刻理解添加劑的功能與副作用，另一方面加強青少年動手能力。離開服務(wù)中心時，得出實驗報告，告知在該中心做了哪些實驗，并得出實驗結(jié)論。

（3）支付中心：是以對食晶添加劑學(xué)習(xí)的反饋和鞏固階段。由于之前在服務(wù)中心的學(xué)習(xí)，會對食品添加劑有了一些隊識，因此在支付報告中，學(xué)習(xí)者可以再次決定哪些食品是否要購買，以及購買的數(shù)量，還包括有獎測驗和公益宣傳兩個模塊。

（4）幫助中心：主要包括課件導(dǎo)航地圖和添加劑知以幫助，主要是幫助青少年更好地了解該虛擬實驗室的結(jié)構(gòu)及操作及其對各種添加劑的認(rèn)識。

本虛擬實驗經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試，實現(xiàn)了在整個超市各個中心的數(shù)據(jù)傳遞，用Asp連接Access數(shù)據(jù)庫，按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)，完善地管理各種數(shù)據(jù)庫對象.實現(xiàn)登錄注冊頁而、購物清單和公益宣傳等數(shù)據(jù)的傳遞。

五 結(jié)束語

本文通過文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計機理與模式的提煉、案例的設(shè)計開發(fā)等研究，提出了基于整合情境的游戲化虛擬實驗?zāi)Ｊ?，并將此模式進(jìn)行了初步的應(yīng)用。實踐證明該虛擬實驗?zāi)Ｊ骄哂泻芎玫乃囆g(shù)性、娛樂性，能很好地將虛擬實驗與輕游戲化體驗結(jié)合起來，能吸引學(xué)習(xí)者進(jìn)入虛擬實驗過程，有一定的保持吸引的作用，并能保持沉浸效果，對于學(xué)習(xí)者探究能力和合作能力的培養(yǎng)有一定促進(jìn)效果。但是，由于研究條件和時間的限制，本研究還存在很多的局限，如案例設(shè)計和開發(fā)內(nèi)容有待進(jìn)一步深入，設(shè)計策略不詳盡，交互設(shè)計何待改進(jìn)等。我們將在后續(xù)研究中，將對該模式進(jìn)行實驗研究，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析出該模式在維持學(xué)習(xí)者動機、學(xué)習(xí)效果、探究認(rèn)知等方面的情況，為實現(xiàn)吸引學(xué)習(xí)者并保持沉浸感的虛擬實驗進(jìn)行更深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1][3]瞿曌.網(wǎng)上虛擬實驗教學(xué)的必要性及可行性.高教論 壇，2004，（1）：79-80