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书书书犐犆犛３５．２４０．９９犔６７!#$%&’’()*犌犅／犜３７７１３—２０１９!#$ %&、’()*+,-./ 0123犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔—犔犲犪狉狀犻狀犵，犲犱狌犮犪狋犻狅狀犪狀犱狋狉犪犻狀犻狀犵—犞犻狉狋狌犪犾犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋—犈狏犪犾狌犪狋犻狅狀犲犾犲犿犲狀狋狊２０１９０８３０45２０２００３０１.6’(+,-./012!’’()*3/045645目 次前言Ⅰ…………………………………………………………………………………………………………引言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………１ 范围１………………………………………………………………………………………………………２ 术语和定义１………………………………………………………………………………………………３ 虚拟实验教学环境评价概述２……………………………………………………………………………４ 评价维度３………………………………………………………………………………………………… ４．１ 概述３………………………………………………………………………………………………… ４．２ 维度和编号３………………………………………………………………………………………… ４．３ 维度参数４……………………………………………………………………………………………犌犅／犜３７７１３—２０１９前 言 本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国信息技术标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ２８）提出并归口。本标准起草单位：华东师范大学、北京邮电大学、中国电子技术标准化研究院、北京润尼尔网络科技有限公司、上海熙育科技有限公司、华中师范大学、吉林大学。本标准主要起草人：吴永和、文福安、廖德生、陈美松、范春梅、母诗源、孙晓颖、余平、温泉、余云涛、姜昌华、史戈、吴砥、刘博文。Ⅰ犌犅／犜３７７１３—２０１９引 言 为了对虚拟实验教学环境进行标准化的评价，制定本标准。本标准有利于虚拟实验资源的评价、测试、互换与交流，有利于虚拟实验技术、平台和教学的健康发展。本标准对虚拟实验的基本术语和范围进行定义，从虚拟实验资源、虚拟实验教学过程、实验者、虚拟实验指导和虚拟实验系统５个维度建立虚拟实验环境评价的总体框架和３级评价参考体系，可供获取、开发、使用、支持、维护或评审虚拟教学环境的有关人员使用。Ⅱ犌犅／犜３７７１３—２０１９信息技术 学习、教育和培训虚拟实验 评价要素１ 范围本标准规定了虚拟实验的评价要素，包括虚拟实验资源、虚拟实验教学过程、实验者、虚拟实验指导和虚拟实验系统等维度的参数。本标准为虚拟实验教学环境评价提供指导，适用于虚拟实验的研究开发与教学应用。２ 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。２．１虚拟实验 狏犻狉狋狌犪犾犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋基于多媒体、仿真和虚拟现实技术开发的可通过计算机人机交互界面开展的用于教学目的的实验。２．２现实实验 狉犲犪犾犻狋狔犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋传统意义上的使用实物而不是虚拟技术所开展的实验。２．３虚拟实验系统 狏犻狉狋狌犪犾犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋狊狔狊狋犲犿利用多媒体、仿真和虚拟现实技术实现的实验系统，通常由基于互联网的虚拟实验教学管理平台与数字化的虚拟仿真系统构成。２．４虚拟实验教学环境 狏犻狉狋狌犪犾犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋基于虚拟实验系统建立的实验环境。２．５监控 犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵对实验过程的监测和控制。２．６虚拟现实 狏犻狉狋狌犪犾狉犲犪犾犻狋狔一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。２．７交互 犻狀狋犲狉犪犮狋犻狅狀学习者与系统之间的信息交流。２．８实验内容 犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犮狅狀狋犲狀狋在实验过程中涉及的信息，包括实验目的、实验要求、实验所需要的材料和设备、实验报告要求等。２．９用户体验 狌狊犲狉犲狓狆犲狉犻犲狀犮犲用户针对使用的产品、系统或者服务的认知印象和回应，是一种在用户使用产品过程中建立起来的１犌犅／犜３７７１３—２０１９纯主观感受。２．１０基础验证性实验 狉犲狆犾犻犮犪狋犻狅狀犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋建立在已知结论的基础上的实验，其实验原理、实验结果是已知的。２．１１综合设计性实验 犮狅犿狆狉犲犺犲狀狊犻狏犲犱犲狊犻犵狀犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋要求实验者综合运用已学过的知识、实验方法和测量技术，独立设计出科学、完善、能够达到预定目的的实验方案，并能独立完成的实验。２．１２研究探索性实验 犲狓狆犾狅狉犪狋狅狉狔犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，要求实验者自己制订实验方案、确定实验步骤、收集有关信息，通过实验的观测和分析以及与他人的合作和交流，发现“新”的现象，提出猜想或假说，并能设计验证的实验。３ 虚拟实验教学环境评价概述虚拟实验教学环境是基于虚拟实验系统建立的实验环境，主要包括虚拟实验资源、虚拟实验教学过程、实验者、虚拟实验指导和虚拟实验系统５部分（即５类功能）。虚拟实验教学环境的功能和功能间关系如图１所示。图１ 虚拟实验教学环境主要功能及其之间关系 图１中各部分功能及其关系如下：ａ） 虚拟实验资源包括虚拟实验系统所能提供的虚拟仪器、设备和器材，教学设计专家在虚拟实验系统的教学管理模块中创建的实验教学目标、设计的典型实验以及实验指导文件和相关的实验知识库等。ｂ） 虚拟实验教学过程覆盖完整的虚拟实验教学的各个环节，包括教师的实验教学设计与安排、实验者在实验前的预习、实验者完成并提交虚拟实验、实验者填写并提交实验报告、教师对实验和实验报告的批改以及对实验成绩的统计分析和上报。ｃ） 实验者通过实验获得实验经历和技能的提升，体现实验效果，可以对实验环境和教师进行评价。２犌犅／犜３７７１３—２０１９ｄ） 虚拟实验指导围绕实验者提供各种帮助，例如，同步在线实时指导、各种形式的异步指导以及基于教学指导系统的智能指导等。ｅ） 虚拟实验系统是教学过程、实验体验和实验指导的活动平台，它运用虚拟实验资源为教学过程、实验者和实验指导提供支持和保障。ｆ） 各功能之间关系虚拟实验资源支持虚拟实验教学过程，虚拟实验教学过程引用虚拟实验资源。虚拟实验教学过程引导实验者参与并完成整个虚拟实验教学。实验者学习虚拟实验资源，虚拟实验资源向实验者展示实验仪器、教学目标和相关指导文件。实验者可以评价虚拟实验指导的效果，虚拟实验指导向实验者提供指导。实验者操作虚拟实验系统，虚拟实验系统跟踪实验者的操作。虚拟实验系统可以导入／导出虚拟实验资源。４ 评价维度４．１ 概述对虚拟实验教学环境的评价应针对环境中各类功能展开。这些功能共同描述虚拟实验教学环境，每类功能可以看成是描述空间中的一个“维度”，因此，图１亦可视为虚拟实验教学环境评价维度及其之间的关系。以下描述中，用“维度”一词替代“功能”一词。本章对虚拟实验资源等５个评价维度分别使用一组参数来描述。这些参数描述用表格形式集中给出，见表２～表７。这些表中的每一行是一个表征相应维度某个特征的参数；每个参数用名称等项目予以描述。这些项目的名称及其含义如下：ａ） 编号：该参数的标识，用两段式，前段是该参数所属维度的标识（编号），后段是该参数在所表征的维度中的序号，两段之间用圆点“．”分开。例如，“１．２”是编号为“１”的维度的第二个参数；ｂ） 名称：该参数的名称；ｃ） 约束性：指出该参数在评价中的必要性，包括必选（用Ｍ表示）和可选（用Ｏ表示）两种；ｄ） 描述：对该参数的简要解释；ｅ） 评价要点：说明对该参数进行评价时至少必须予以关注之点；ｆ） 备注：为有助于理解该参数而给出的例子或补充说明。虚拟实验教学环境各功能之间的关系也是该环境的一个重要组成部分，在评价虚拟实验时，功能间关系也要予以评价。即虚拟实验的评价，除了５个功能方面的评价维度外，还有一个功能之间关系评价维度。对该维度也使用一组参数做进一步描述。该维度以及相应的参数也按上述ａ）的规定予以标识。４．２ 维度和编号用于评价虚拟实验教学环境的功能方面的维度、功能之间关系评价的维度及其编号见表１。表１ 虚拟实验教学环境评价维度和编号编号名称１虚拟实验资源２虚拟实验教学过程３犌犅／犜３７７１３—２０１９表１（续）编号名称３实验者４虚拟实验指导５虚拟实验系统６功能之间的关系４．３ 维度参数４．３．１ 虚拟实验资源评价参数表征虚拟实验资源的参数见表２。表２ 虚拟实验资源评价参数编号名称约束性描述评价要点备注１．１实验类型设计Ｍ课程中不同类型实验的合理分配满足不同层次的培养对象；各类型实验比例合理实验类型包含基础验证性实验、综合设计性实验、研究探索性实验等。各类型实验分配合理与否取决于实验的教学目标及教学内容等１．２典型实验设计Ｍ完成实验教学常用的典型实验案例的设计典型实验设计符合课程实验教学目标；典型实验场景的基本设计要素齐全；典型实验的设计符合虚拟实验的特点；实验者可直接调用实验设计文件进入预设实验环境需要提供足够丰富的典型实验设计案例供指导者选择。典型实验的场景包含虚拟实验目的、要求、预设实验环境和评价规则。预设实验环境主要设置典型实验所需的仿真资源及其相应的参数。典型实验可以独立于系统保存，以便不断补充和修改１．３实验指导文件Ｍ针对典型实验设计提供的各种形式的指导文件实验指导文件包含的基本要素齐全；实验指导文件具有科学性；实验指导文件具有新颖性实验指导文件包括但不限于实验名称、实验背景、实验材料及装置、实验目的、实验原理和理论知识、实验步骤、实验现象和结果等内容。实验指导文件的科学性主要体现在理论正确、逻辑严密、实验可操作、语言易懂等方面。实验指导文件的新颖性主要通过论文及其他学术成果判定。实验指导文件或实验教材可以采取电子化形式，方便提供在线帮助４犌犅／犜３７７１３—２０１９表２（续）编号名称约束性描述评价要点备注１．４实验知识库Ｏ针对实验内容建立相关的实验知识库，以便在实验过程中随时为实验者提供知识引入和问题解答内容科学严谨，没有常识性和表述性错误；分类管理；实验知识库具有形式多样性；实验知识库具有内容丰富性；实验知识库具有足够的资源数量知识库中内容的形式包括媒体素材（一般分为文本、图像、音频、视频、动画五大类）、课件、资源目录索引及网络课程等。实验知识库内容包含但不限于实验相关的概念和理论知识、实验原理、文献资料和案例、算法、问题与解答、实验技能等。各种形式的实验知识资源应该丰富多彩，给学习者很好的指导与用户体验１．５仿真资源库Ｍ建立实验仿真资源管理库仿真资源分类是否合理；仿真资源是否丰富；仿真资源是否可以灵活添加删除仿真资源包括：仪器、设备、标本、药剂、工具以及实验台和周边实验环境。提供对实验仿真资源的管理，包括资源的查询、添加、删除、修改及资源组合等４．３．２ 虚拟实验教学过程评价参数影响虚拟实验教学过程（即维度二）评价的参数见表３。表３ 虚拟实验教学过程评价参数编号名称约束性描述评价要点备注２．１实验安排Ｍ根据教学目标进行实验设计及安排实验教学设计的基本要素齐全；实验安排基本要素齐全；实验的安排合理实验教学设计包括实验名称、实验要求、实验方法及批改规则等的设计。实验安排包括：时间进度、实验指导者、实验者范围、实验者分组、实验内容和实验报告要求等。实验安排合理取决于所安排的实验是否适合实验对象，实验的时间及进度是否恰当及实验分组是否合理等２．２实验前预习Ｏ实验者完成实验前的预习提供不同模式的预习；能够产生预习报告或对预习效果进行考核实验前的预习可以采取不同的模式进行设计，产生的预习报告常见的有填写的预习报告、预习测试成绩报告等５犌犅／犜３７７１３—２０１９表３（续）编号名称约束性描述评价要点备注２．３实施实验Ｍ实验者在虚拟实验系统上完成实验实验者可以按照实验指导文件实施实验过程；在实验时间截止以前一般允许实验者反复进入虚拟实验室并不断修改实验结果实验者根据实验指导文件将实验所需要的虚拟设备和材料移动到虚拟实验台上，连接和配置虚拟实验设备，对实验对象进