GB/T 37713-2019 信息技术 学习、教育和培训 虚拟实验 评价要素

　　ICS 35 . 240 . 99 L 67

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 37713—2019

　　信息技术 学习、教育和培训

　　虚拟实验 评价要素

　　Informationtechnology—Learning，educationandtraining—

　　virtualexperiment—Evaluationelements

　　2019-08-30 发布 2020-03-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 37713—2019

　　GB/T 37713—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 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/TC 28)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。

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　　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。

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　　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 virtualexperiment

　　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 realityexperiment

　　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 virtualexperimentsystem

　　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 virtualexperimentenvironment

　　基于虚拟实验系统建立的实验环境。

　　2.5

　　监控 monitoring

　　对实验过程的监测和控制。

　　2.6

　　虚拟现实 virtualreality

　　一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。

　　2.7

　　交互 interaction

　　学习者与系统之间的信息交流。

　　2.8

　　实验内容 experimentalcontent

　　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 userexperience

　　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

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　　纯主观感受。

　　2 . 10

　　基础验证性实验 replicationexperiment

　　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 . 1 1

　　综合设计性实验 comprehensivedesignexperiment

　　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 exploratoryexperiment

　　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。

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　　d) 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

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　　表 1(续)

　　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

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　　表 2(续)

　　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

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　　表 3(续)

　　4 . 3 . 3 实验者评价参数

　　影响实验者(即维度三)评价的参数见表 4 。

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　　表 4 实验者评价参数

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　　表 4(续)

　　4 . 3 . 4 虚拟实验指导评价参数

　　影响虚拟实验指导(即维度四)评价的参数见表 5 。

　　表 5 虚拟实验指导评价参数

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　　表 5(续)

　　4 . 3 . 5 虚拟实验系统评价参数

　　影响虚拟实验系统(即维度五)评价的参数见表 6 。

　　表 6 虚拟实验系统评价参数

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　　表 6(续)

　　4 . 3 . 6 功能之间的关系的评价参数

　　虚拟实验教学环境中的各个功能之间的关系的评价参数见表 7 。

　　表 7 功能之间的关系的评价参数

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　　表 7(续)