1 構(gòu)建心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的意義

　　1.1 系統(tǒng)建設(shè)的背景

　　心理學(xué)是一門實證科學(xué)。1879年，德國心理學(xué)家威廉·馮特建立了世界上第一個心理學(xué)實驗室，標(biāo)志著心理學(xué)成為一門獨立的學(xué)科，心理學(xué)也從思辨和經(jīng)驗科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒灴茖W(xué)。絕大多數(shù)心理現(xiàn)象、心理原理和理論都須經(jīng)過實驗的演示和驗證，才能獲得對心理學(xué)本質(zhì)的認識。

　　心理學(xué)公共課以普通心理學(xué)體系為框架，以研究心理學(xué)基本原理和心理現(xiàn)象的一般規(guī)律為核心，是所有心理學(xué)分支中最基礎(chǔ)的課程，也是心理學(xué)專業(yè)學(xué)生和非該專業(yè)學(xué)生入門心理學(xué)的第一門專業(yè)課程。華南師范大學(xué)心理學(xué)院承擔(dān)著全校中文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、外語等17個師范專業(yè)的心理學(xué)公共必修課的教學(xué)，并面向廣州大學(xué)城10個院校開設(shè)心理學(xué)公選課程、面向石牌校區(qū)6院校開設(shè)心理學(xué)面授課、面向本校網(wǎng)絡(luò)學(xué)院開設(shè)心理學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程。心理學(xué)公共課形成了一校多區(qū)、一課多校、一課多專業(yè)(多個專業(yè)選修、必修)和一課多開設(shè)形式(包括必修課、選修課、網(wǎng)絡(luò)課、函授、面授、遠程教育等)的復(fù)雜的開課情景。

　　由于心理學(xué)公共課開課情況復(fù)雜，任課教師不便于攜帶設(shè)備進行實驗演示或安排大量學(xué)生在實驗室進行實驗，為此，心理學(xué)公共課自開設(shè)以來，就難以進行實驗教學(xué)，使課程教學(xué)缺少了重要的教學(xué)手段。因此，需要找到一種新的教學(xué)方法，打破心理學(xué)公共課實驗教學(xué)的時空限制，實現(xiàn)一校多區(qū)、一課多校、一課多專業(yè)和一課多開設(shè)形式的心理學(xué)公共課實驗教學(xué)。

　　在教育部《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》中指出：虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作以全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實驗教學(xué)資源為重點，推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新。虛擬仿真實驗教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，達到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。

　　在此背景下，華南師范大學(xué)心理學(xué)院構(gòu)建了心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)資源和管理共享平臺，將其運用于心理學(xué)公共課程教學(xué)和心理學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，開創(chuàng)了心理學(xué)公共課課程教學(xué)的新局面。

　　1.2 系統(tǒng)建設(shè)的意義

　　心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)上掛于華南師范大學(xué)心理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心網(wǎng)站和心理學(xué)省級虛擬仿真實驗教學(xué)中心網(wǎng)站上，任課教師和學(xué)生可以隨時隨地登錄中心網(wǎng)站進行實驗的互動和實驗的演示，打破了課程實驗教學(xué)長期以來依賴實驗設(shè)備和實驗室時間、空間的限制，極大地方便了心理學(xué)公共課的實驗教學(xué)，不但創(chuàng)新和完善了心理學(xué)公共課在一校多區(qū)和一課多校的復(fù)雜授課環(huán)境下實驗教學(xué)方法和教學(xué)手段，而且大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對心理學(xué)現(xiàn)象、原理和理論的理解和掌握，極大地提升了心理學(xué)公共課的教學(xué)效果。

　　開發(fā)的心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)面向全國開放，只要用戶或普通訪客登錄系統(tǒng)，無需注冊即可進行實驗的互動。這也將進一步提升華南師范大學(xué)心理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心和心理學(xué)省級虛擬仿真實驗教學(xué)中心的示范效應(yīng)和輻射作用，持續(xù)推進實驗教學(xué)示范中心的心理學(xué)實驗教學(xué)信息化建設(shè)。

　　2 心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容

　　2.1 教學(xué)資源建設(shè)

　　本系統(tǒng)按照心理學(xué)公共課教材的章節(jié)體系進行虛擬仿真實驗教學(xué)資源的建設(shè)，開發(fā)的虛擬仿真實驗項目主要包括心理與腦、心理物理法、感覺和知覺、注意、思維和想象、記憶與學(xué)習(xí)、動機、情緒等章節(jié)的心理現(xiàn)象的演示和心理學(xué)理論的實驗互動與驗證。學(xué)生可以通過實驗的形象演示和實驗的遠程互動，加深對心理現(xiàn)象本質(zhì)的理解，鞏固對心理學(xué)理論的認知和掌握。目前已開發(fā)的虛擬仿真實驗項目有30余項，包括大腦結(jié)構(gòu)與功能實驗、道德美的神經(jīng)機制實驗、閱讀推理加工的神經(jīng)機制實驗、顏色混合實驗、馬赫帶實驗、閃光融合實驗、似動現(xiàn)象實驗、運動后效實驗、棒框?qū)嶒�、視覺簡單反應(yīng)時實驗、視覺辨別反應(yīng)時實驗、視覺選擇反應(yīng)時實驗、聽覺簡單反應(yīng)時實驗、聽覺辨別反應(yīng)時實驗、聽覺選擇反應(yīng)時實驗、恒定刺激法實驗、信號偵查實驗、時間知覺實驗、速度知覺實驗、深度知覺實驗、顏色愛好實驗、注意分配實驗、注意廣度實驗、記憶實驗、記憶廣度實驗、遷移實驗、情緒Stroop實驗、風(fēng)險決策實驗等實驗項目。

　　2.2 管理和共享平臺建設(shè)

　　目前，華南師范大學(xué)心理學(xué)院已建有心理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心網(wǎng)站(http：//psylab.scnu.edu.cn/)和心理學(xué)省級虛擬仿真實驗教學(xué)中心網(wǎng)站(http：//psyvslab.scnu.edu.cn/)，所開發(fā)的心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)掛在這兩個實驗教學(xué)管理網(wǎng)站上，面向全國開放，實現(xiàn)資源共享。在這兩個教學(xué)管理平臺上，參與者無需注冊，只要登錄網(wǎng)站、打開相應(yīng)的項目，即可進行實驗信息瀏覽或?qū)嶒灮��?如需下載教學(xué)資源，則需進行免費注冊，注冊以后即可下載任意教學(xué)資源，實現(xiàn)資源的最大化共享。

　　2.3 擬解決的關(guān)鍵問題

　　開發(fā)心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，主要存在兩個關(guān)鍵技術(shù)難題。

　　一是對實驗素材和實驗場景的界定。有些實驗素材難以用電子化、信息化的技術(shù)手段取代，如“重量鑒別的心理物理法實驗”中的“重量”感覺就很難用信息化技術(shù)虛擬并通過遠程的方式呈現(xiàn)。有些實驗場景也難以虛擬生成，如“深度知覺實驗”中的深度場景的構(gòu)建。

　　二是如何通過互聯(lián)網(wǎng)進行反應(yīng)，收集反應(yīng)數(shù)據(jù)。心理學(xué)實驗的基本模式是呈現(xiàn)刺激(stimulus，S)和收集反應(yīng)(response，R)，即S-R的聯(lián)結(jié)，反應(yīng)時(reactiontime，RT)也成了心理學(xué)實驗中最為經(jīng)典和最為永恒的反應(yīng)指標(biāo)[。應(yīng)對一校多區(qū)、一課多校復(fù)雜的心理學(xué)公共課教學(xué)環(huán)境，必須借助發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打破傳統(tǒng)實驗依賴設(shè)備的時空限制，構(gòu)建遠程虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，創(chuàng)新性地開展課程實驗教學(xué)。因此，如何利用互聯(lián)網(wǎng)收集遠程的即時反應(yīng)數(shù)據(jù)和及時推送實驗反饋信息，也是本系統(tǒng)建設(shè)必須解決的關(guān)鍵問題。

　　對遠程反應(yīng)時(RT)的收集，本系統(tǒng)主要通過Flash技術(shù)來實現(xiàn);而對一般實驗場景難建構(gòu)的問題，需要通過轉(zhuǎn)換思維、轉(zhuǎn)換實驗項目場景設(shè)計的思維定勢，通過轉(zhuǎn)換角度、轉(zhuǎn)換場景、創(chuàng)設(shè)新的虛擬實驗場景，創(chuàng)造性地突破實驗場景難建構(gòu)的難題。

　　3 系統(tǒng)實施的方法與成果

　　本項目的開發(fā)主要利用了Flash動畫制作技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機交互技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等信息化技術(shù)，構(gòu)建了高度仿真的心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗環(huán)境和實驗對象，學(xué)生可在虛擬環(huán)境中進行實驗活動、完成實驗教學(xué)任務(wù)。目前，已開發(fā)完成了顏色混合實驗、反應(yīng)時實驗、速度知覺實驗、記憶廣度實驗等30余項實驗項目，并均已掛網(wǎng)投入使用。

　　Flash動畫制作技術(shù)是本心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的主要技術(shù)。依據(jù)實驗項目的設(shè)計腳本，利用flash技術(shù)設(shè)計出具有人機互動、數(shù)據(jù)采集和簡單數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能的虛擬仿真實驗，并結(jié)合多媒體技術(shù)形成實驗項目的音像效果，進一步完善了虛擬仿真實驗。最后，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)頁設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將設(shè)計好的實驗項目移植創(chuàng)建到網(wǎng)頁中，并部署在遠程服務(wù)器上，實現(xiàn)遠程的跨時空的實驗訪問和操作互動。

　　4 實施效果

　　4.1 受益面寬廣

　　本系統(tǒng)開發(fā)掛網(wǎng)后，已應(yīng)用于華南師范大學(xué)中文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等17個專業(yè)的心理學(xué)公共課的實驗教學(xué)，受益人數(shù)每年近4000人;應(yīng)用于廣州大學(xué)城10院校心理學(xué)公選課的實驗教學(xué)，受益人數(shù)每年達500多人;應(yīng)用于石牌校區(qū)6院校心理學(xué)面授課程，受益人數(shù)每年約180人;應(yīng)用于華南師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院的心理學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程，受益人數(shù)每年約2200人;應(yīng)用于心理學(xué)、應(yīng)用心理學(xué)、教育學(xué)、學(xué)前教育、特殊教育等專業(yè)學(xué)生的普通心理學(xué)、實驗心理學(xué)等課程的實驗教學(xué)，受益人數(shù)每年約為370人。

　　4.2 共享性好，利用率高

　　心理學(xué)公共課是高等師范院校開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)課，也是體現(xiàn)師范院校特點一門課程;心理學(xué)是每一個師范生都要了解并掌握的專業(yè)知識，它直接關(guān)系到對師范生教育理論基礎(chǔ)和教學(xué)技能的培養(yǎng)。因此，幾乎全國所有的師范院校都開設(shè)有心理學(xué)公共課，并將此課程作為師范生的必修課程。很多高等師范院校所開設(shè)的心理學(xué)公共課也面臨一校多區(qū)、一課多校、一課多專業(yè)、一課多開設(shè)形式的實際教學(xué)問題，同樣，課程的實驗演示與驗證都難以進行。

　　心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)以心理學(xué)的一般體系為框架進行開發(fā)，以普遍的心理學(xué)現(xiàn)象和理論為實驗內(nèi)容進行虛擬仿真實驗項目的設(shè)計和構(gòu)建。因此，該虛擬仿真實驗教學(xué)資源項目普遍適合高等師范院校心理學(xué)公共課程的實驗教學(xué)，實驗項目適應(yīng)性廣、共享性強。同時，開發(fā)的心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)上掛于華南師范大學(xué)心理學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心網(wǎng)站和心理學(xué)省級虛擬仿真實驗教學(xué)中心網(wǎng)站中，校內(nèi)外用戶均可免費登錄該系統(tǒng)共享使用，資源共享性強、利用率高。

　　5 項目的創(chuàng)新

　　5.1 教學(xué)模式的創(chuàng)新

　　長期以來，面向本校師范生的心理學(xué)公共課由于選課人數(shù)眾多，且存在一校多區(qū)教學(xué)等原因，心理學(xué)公共課無法開展實驗教學(xué)。而心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與構(gòu)建，突破了課程實驗教學(xué)對實驗設(shè)備的依賴和受時空的限制，開創(chuàng)了心理學(xué)公共課一校多區(qū)、一課多校、一課多專業(yè)和一課多開設(shè)形式的實驗教學(xué)新途徑，創(chuàng)新了心理學(xué)公共課的教學(xué)模式。通過對心理現(xiàn)象的趣味演示和遠程課內(nèi)或課外實驗的實操與互動，進一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)心理學(xué)公共課的熱情和內(nèi)驅(qū)力，提升了心理學(xué)公共課教與學(xué)的雙重功效，促進了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

　　5.2 實驗技術(shù)手段的創(chuàng)新

　　相比于以往的網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)資源庫等信息化教學(xué)資源，心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)在實驗技術(shù)上實現(xiàn)了較大的突破和創(chuàng)新。

　　以往的網(wǎng)絡(luò)課程和教學(xué)資源庫大多采用靜態(tài)的網(wǎng)頁設(shè)計，有些以動畫方式進行知識性陳述和呈現(xiàn)，但無法進行具體的、真實的實驗操作，也較難以進行實驗互動。而心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)以先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠程訪問的方式構(gòu)建了高度仿真的實驗對象和實驗環(huán)境，以真實實驗設(shè)計為宗旨、以實驗操作互動為核心進行虛擬實驗項目的設(shè)計。所設(shè)計的實驗項目既能進行實驗演示，又能進行實驗操作和遠程數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計，解決了因時空阻隔和無法進行大規(guī)模實驗的實際難題，在大規(guī)模、多校區(qū)、多開設(shè)形式的復(fù)雜授課環(huán)境中，成功實現(xiàn)了心理學(xué)公共課的實驗教學(xué)。

　　5.3 實驗教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

　　在實驗教學(xué)內(nèi)容方面，本心理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)將當(dāng)今心理學(xué)最前沿研究技術(shù)及研究成果———腦功能磁共振成像fMRI技術(shù)也創(chuàng)新性地加入到實驗教學(xué)內(nèi)容中。腦功能磁共振成像fMRI技術(shù)采集的腦成像數(shù)據(jù)是一個龐大的多維數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的成像處理需要高性能的計算機工作站，且需要專用軟件才能運行處理。本虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)通過Matlab、MRIcro等多種軟件技術(shù)和雙重轉(zhuǎn)換，將通常需要在單主機上運行，處理過程復(fù)雜、耗時長的大數(shù)據(jù)腦功能磁共振激活成像過程，成功地引入實驗教學(xué)內(nèi)容中，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了遠程互動，讓學(xué)生通過動手操作，體驗心理學(xué)最前沿的腦功能磁共振成像fMRI技術(shù)的實驗設(shè)計，感受腦成像激活原理及效果。

　　6 結(jié)語

　　探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用，是推進教育信息化的基本工作方針�！督逃�部關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》也明確指出：推進實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ礁母锖蛣?chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力]。在信息技術(shù)高度發(fā)達的今天，運用先進的信息化技術(shù)為心理學(xué)公共課教育教學(xué)服務(wù)，是推進心理學(xué)公共課實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ礁母锖蛣?chuàng)新的重要和必要的手段。心理學(xué)公共課虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用，打破了心理學(xué)公共課長期以來難以進行實驗教學(xué)的時空限制，在一校多區(qū)、一課多校、一課多專業(yè)、一課多開設(shè)形式的復(fù)雜的心理學(xué)公共課教學(xué)中，成功實現(xiàn)實驗教學(xué)，創(chuàng)新了心理學(xué)公共課的教學(xué)模式和教學(xué)手段，大大地提升了受眾面廣泛的心理學(xué)公共課教與學(xué)的雙重功效。

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