疏德明,　冯成志

(苏州大学 教育学院，江苏 苏州 215123)

0　引　言

现代心理学是一门以实验为基础、以人类的心理与行为为主要研究对象的学科。开展心理学教学和研究均离不开科学严谨的实验。虚拟仿真实验作为真实实验的有益补充，具有不受时空限制、绿色环保、成本低廉和避免实验风险等优点。随着现代信息技术的飞速发展和便携式智能终端设备的普及应用，使原本局限在实体实验室的心理学实验教学项目，通过虚拟仿真平台可以随时随地完成。虚拟仿真实验是指采用计算机、网络信息等技术，在数学理论、相似原理以及专业基础与理论的基础上，实现各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样，完成各种预定的实验项目[1]。结合心理学实验特点和教学目标，发挥虚拟仿真实验的优点，形成仿真程度高、交互功能强、情景化参与、可实时评价的虚拟实验教学中心，构建虚实结合的实验教学新体系，将有力提升心理学实验教学质量和效率，提高学生的创新和实践能力。

1　心理学虚拟仿真实验教学中心建设的必要性

现代信息技术的发展为建设虚拟仿真实验教学中心提供了可能，而传统实验的局限则是开发虚拟仿真实验项目的动力所在。教育部从2013年起开展了国家级虚拟仿真实验教学中心建设，并首批评审了100个国家级虚拟仿真实验教学中心[2]，该举措大力推动了虚拟仿真教学中心建设，将虚拟仿真技术引入到实验教学中，可在一定程度上弥补传统实验的局限，同时丰富了实验教学内容，将学生的学习由被动变为主动[3]。传统心理学实验教学主要存在以下困难。

1.1　伦理问题

心理学主要研究人类的心理现象和心理活动发生、发展及其规律的科学，其实验研究往往以人类为研究对象，这为心理学实验带来诸多伦理问题。心理学研究伦理原则之一是确保实验干预不对被试造成身心伤害，然而相当一部分的心理学实验干预，如疲劳、应激、药物、负情情绪唤醒、反面角色扮演等，都可能会导致被试的身心伤害。且重复实验，会造成重复伤害。如果在实验教学中，采取虚拟仿真实验，则既可以满足实验教学要求，又避免伦理问题。

1.2　特殊被试可遇不可求

心理学除研究正常人的心理与行为外，还研究偏离常态的各类心理过程的发生、发展、对社会适应功能的损害及其干预、矫治和预防，异常心理被试偏于正态分布的两端，属于少数群体，如局部脑组织损伤、精神分裂症、人格障碍、性行为障碍、神经症患者等。相关被试相对较难获得，也难以对其重复开展实验。

1.3　特殊环境难以在实验室真实呈现

人类的心理活动是个体与环境交互作用的产物，研究人的心理活动离不开所处的环境，而一些特殊环境难以在实验室中真实呈现，如地震、火山、火灾、车祸、航空、战场、极地等环境。这些极端环境不仅难以真实呈现，即使真实呈现也会对被试造成极大的身心伤害，在实验教学中，可以通过虚拟仿真技术还原相关场景，模拟人类在特殊环境下的心理活动规律。

1.4　大型仪器设备使用成本昂贵

随着认知神经科学的发展，心理学实验室越来越多地使用单价在40万元以上的大型仪器设备，如眼动仪、事件相关电位仪(ERP)、功能磁共振成像仪(fMRI)、经颅直流电刺激仪(tDCS)、功能性近红外光谱成像(fNIRS)仪等。这些大型仪器设备的购置和运行成本高昂、机时紧张、设备精密易损、操作复杂。像事件相关电位仪使用成本约100元/h，而功能磁共振成像仪(fMRI)的使用成本约2 000元/h，昂贵的使用成本，导致大型仪器设备难以在本科教学中普遍开展，这让本科生错过了接触和了解先进仪器设备的机会。如能根据这些大型仪器的工作原理、实际操作步骤与方法，建设大型仪器设备虚拟仿真使用平台，让师生通过虚拟仿真平台熟悉仪器设备、数据采集和处理方法后，再进行真实使用，将大大节约成本和避免大型仪器设备的损耗。

1.5　心理活动的内部过程难以观察

人心理活动过程是一个难以被直接观察和感知的“黑箱”。在传统的心理学实验教学中，学生很难理解那些看不见、摸不着的心理活动规律，如记忆是如何形成、感觉信号如何在大脑中传递、人脑如何识别错误信息、大脑是如何产生思维、语言、情感等心理功能并引发相应的行为。这些难以观察的心理活动过程是心理学实验教学的难点，而传统实验难以有效解决，如果能将这些心理活动过程虚拟仿真成可视化的动态过程，就易于让学生掌握理解。

1.6　心理咨询过程的私密性

心理咨询实践是学生掌握心理咨询理论和积累咨询经验的必经环节，但心理咨询过程必须保密是开展心理咨询的原则，心理咨询来访者不会向普通学习者敞开自己的内心世界，教师也不能在心理咨询的现场安排学生观摩学习。而在虚拟仿真实验教学中，可以根据教学需要在征得来访者同意下录制视频，并隐去可能据以辨认出来访者的有关信息后供学生学习，还可以根据来访者常见的心理问题构建“虚拟来访者”进行心理咨询练习。

2　心理学虚拟仿真实验教学中心建设的主要内容

针对传统心理学实验的局限及虚拟仿真实验的优点，建设虚拟仿真与实体实验教学中心相结合，共同提升学生的心理学实验和实践能力。虚拟仿真实验教学中心的建设离不开门户网站和虚拟仿真资源的建设，门户网站作为虚拟仿真实验教学网络平台数据库和教学系统的网络入口，需界面友好，各平台功能齐全，包括平台说明、功能介绍、用户登录、个人资料维护等功能[4]；而虚拟仿真中心是学习者提升动手能力、实践能力及创新能力的平台[5]。心理学虚拟仿真教学中心可由以下平台组成：

2.1　生理心理学虚拟仿真平台

生理心理学是心理学研究的重要组成部分，它探讨的是心理活动的生理基础和脑机制，但却是心理学教学的难点。而生理心理学虚拟仿真平台对大脑解剖结构及认知神经加工过程进行虚拟3D建模，将在实体实验室中难以开展、对人体有伤害的生理解剖实验虚拟化，将难以理解的抽象心理过程可视化，使得认知神经加工机制的实验教学不再局限于二维图解，让学生对大脑内部结构和机制有形象直观的认识，帮助学生更深刻地理解心理活动的生理基础。通过该平台可以完成前额皮层结构和功能的虚拟解剖、边缘系统结构和功能的虚拟解剖、高级语言功能脑区虚拟仿真、视听觉神经通路虚拟仿真等心理学实验项目。在平台上，教师教学以及师生的互动过程还可以通过添加文本、语音、视频标签的方式保留[6]，供学习者相互参考借鉴。与该平台联系密切的课程有生理心理学、脑与认知科学。

2.2　认知行为实验虚拟仿真平台

运用现代教育技术和计算机虚拟仿真技术，建设虚拟认知行为实验项目，让学生通过虚拟仿真平台开展认知行为实验。学生通过平台可以清楚地理解心理学实验设计和实施的方法，感受到心理学实验设计的严谨性与趣味性。平台还可以进行心理学行为实验数据收集，实现数据的批量、快速采集，便于开展实验教学和学生自主科研，使实验教学与实验研究融为有机整体。平台可开设空间Simon效应、心理旋转、短时记忆提取、经典Stroop效应、内隐联想测验等实验项目。将认知行为实验放到虚拟仿真平台上，不仅向学生充分展示了心理学实验的流程，使其对实验的精巧性和设计性有直观认识，也有利于将实验教学与实验研究充分对接，培养创新型科研人才，同时也能增加公众对于心理学的认识。与该平台联系密切的课程有普通心理学、实验心理学、认知心理学。

2.3　特殊被试心理特征虚拟仿真平台

特殊被试心理特征虚拟仿真平台针对实验教学中的特殊被试而构建，可用于探索注意力缺陷儿童的心理机制、急性心理应激与创伤后压力症候群患者的心理机制、抑郁症患者的心理特征等。由于特殊被试数量少，且不宜进行重复实验，在传统心理学实验教学过程，只能通过讲述和演示的方式进行，教学效果不理想。通过特殊被试虚拟仿真实验平台，学生可对虚拟被试进行多次反复观察和施测，可避免实验被试的损伤。该平台可完成杏仁核受损患者情绪加工、抑郁症患者心理特征，多动症儿童心理特征等虚拟实验项目。与该平台联系密切的课程有异常心理学、认知心理学、心理咨询学、发展心理学。

2.4　特殊环境虚拟仿真平台

针对具有潜在风险和难见的特殊情境应用3D建模技术和虚拟现实技术，构建虚拟仿真平台，如火灾、地震、洪水、高空、战场、潜艇、荒野、沙漠、极地等场景，最大程度地仿真模拟具有高危险性及在真实实验中无法呈现的极端环境，营造一个接近实景的教学模式，变观摩为模拟，化旁观为参与，使学习内容变得容易被理解和掌握[7]。在虚拟情境中，被试能够体验到强烈的代入感，实验结果能够最大程度地反映情境变量对心理活动规律的影响。平台可完成虚拟飞机驾驶、虚拟火灾场景、虚拟作战场景、虚拟高空作业等实验项目，不仅为本科生提供了真实情况下难以获得的实验教学资源，通过带有交互功能的虚拟现实实验教学，虚拟现实技术走进了学生的生活，激发了学生广泛的学习兴趣。与该平台联系密切的课程有航空心理学、工业心理学、环境心理学、心理咨询学。

2.5　大型仪器设备操作使用虚拟仿真平台

大型仪器设备购置和使用成本昂贵，设备工艺精密，设备的原理和操作相当复杂，如果没有经过严格地训练就上机操作，既需要支付较昂贵的设备使用费，又可能导致仪器设备受损，这给学生了解大型仪器设备带来了很大困难。通过3D虚拟交互技术，编制虚拟仿真实验教学项目，学习者可以了解大型仪器设备的操作流程及使用说明，并可以对仪器实现虚拟操作。该平台可以实现眼动、事件相关电位(ERP)、功能磁共振成像(fMRI)、经颅直流电刺激(tDCS)、功能性近红外光谱成像(fNIRS)等研究所用大型仪器的虚拟仿真操作。学习者可以在平台上模拟大型仪器的操作步骤与方法，并进行留言或提问，交流学习经验与体会。通过在虚拟平台上进行相关操作、反复演练，掌握高端仪器设备的使用方法，为实际使用打下扎实基础。与该平台联系密切的课程有工业心理学、认知神经学。

2.6　心理咨询虚拟仿真平台

心理咨询虚拟仿真平台主要有4大模块：心理咨询案例、心理测评工具、虚拟咨询、远程咨询。心理咨询案例模块，包括各类心理咨询的典型案例，含案例介绍、典型症状、咨询过程及咨询结果的文本描述、音频和视频资源可供学习，同时开通留言区，供学习者之间及师生间交流，相关留言可供后面学习者参考；心理测评工具模块集成了主要的心理测评工具，学习者既可以了解这些测评工具的用途、使用方法和测评结果解释等内容，也可运用测评工具进行心理测验，直观地了解心理测验的科学性及趣味性，还可了解测验结构和测评报告生成方法；虚拟咨询模块中，“虚拟来访者”集成了常见的心理问题，学习者可以通过语音和文本帮助“虚拟来访者”解决心理问题；学习者在积累了一定的心理咨询经验基础上，还可通过语音或视频连线，开展真人模拟咨询。与该平台联系密切的课程有心理咨询学、临床心理学、心理测量学。

2.7　远程行为观察平台

与工厂、超市、餐饮、幼儿园和中小学等单位合作，开发远程行为观察平台，实时对远程场景进行视频采集、上网、存储、管理和展示。师生可以在线对实景中人的行为进行观察和记录，了解人类的生产、生活、学习和消费中的心理与行为，开展心理学教学和研究。与学校合作，开展实景课堂[8]，可以观察幼儿园和中小学课堂教学活动，了解幼儿及中小学生的心理发展及学习特点。与该平台联系密切的课程有消费心理学、工业心理学、幼儿心理学、教育心理学、发展心理学、学校心理咨询学。

心理学虚拟仿真实验教学中心的所有平台均提供了交流互动栏目，学习者、教师、游客均可以参与讨论、分享笔记、在平台中提问等。教师也可通过平台布置作业、实施测验、对学生提问进行针对性指导等。心理学及其相关学科师生及公众可随时随地自由获取教学资源，不仅促进了创新型人才的培养，同时也达到向大众科普的目的，有效地发挥了心理学实验教学中心的示范和辐射作用。

3　心理学虚拟仿真实验教学中心建设的原则

近年来，随着虚拟仿真实验教学中心的建设，虚拟仿真实验教学与实体实验教学相互促进、互为补充、协同发展[9]。为确保心理学虚拟仿真中心建设的有序开展而持续高效运行，提升学生的综合素质，应遵循如下基本原则。

3.1　实验教学项目“能实不虚”

心理学虚拟仿真实验教学项目以“实”为目标、“虚”为手段，扬长避短，以“虚”来加强理论知识与实践动手操作的联系，虚拟实验是真实实验的有益补充，真实实验的魅力在于它的不可预制和人在接触实物、操作实验时身处其中的真实感觉和感受[10]，是虚拟实验项目无法替代的。

3.2　平台操作符合人因工程

虚拟仿真实验项目在推广应用中的瓶颈之一就是操作不便，学习者在使用虚拟仿真实验项目时往往需要先掌握相关的知识与技能，比如，需要了解虚拟实验系统的操作规范和技术流程等， 虽然这些知识和技能可能跟当前学习任务没有必然联系，但无形中增加了学习者的认知负荷[10]。虚拟仿真实验教学平台的“不灵活”，会导致学习者放弃学习，导致平台形成虚设。在虚拟仿真实验平台建设时，应根据人因工程，科学合理地设计菜单及按键，增加反应器,让学习者方便、灵活、便捷地操作实验任务。

3.3　注重人际与情感在虚拟仿真学习中的作用

真实学习过程中，存在同伴的鼓励与支持，学习者之间存在人际与情感连接，同伴的交流与互动是学习持续进行的动因之一。如果虚拟学习过程中没有人际和情感参与，学习过程就会显得单调无味，没有生机，就很难让学生积极主动地通过虚拟仿真平台进行学习。因此，在虚拟仿真实验项目设计时，在考虑人机互动时，要尽可能增加人际互动，注重情感因素的渗透，增加学习的趣味性和生动性。

4　心理学虚拟仿真实验教学中心的共享

近年来，在国家和地方政府的支持下，高校均建立了虚拟仿真教学中心，但各高校之间的虚拟仿真实验教学中心资源共享却不多，据有关调研，42.30%的高校表示现有虚拟仿真实验教学资源的开放共享不够，76.92% 的高校认为现有虚拟仿真实验教学资源的质量有待提高[11]。如果花费大量人力和物力建设的虚拟仿真中心得不到有效的共享利用，会导致重复建设和巨大的资源浪费，亟待建立起有利于虚拟仿真中心开放共享的管理体制和运行机制[2]，可以从以下几方面努力，提升心理学虚拟仿真中心的共享水平。

4.1　增加开放性

不少虚拟仿真实验教学中心需要注册登记才可以使用，有些只允许本单位师生注册使用，有些只能在单位局域网内使用，有些资源外网访问速度慢，无法正常使用。心理学虚拟仿真实验教学中心在建设时，应考虑到最大限度地实现校内外、区域甚至全国的实验教学资源共享，真正满足虚拟仿真实验教学的多元需求[12]，提升虚拟仿真实验教学资源的利用率。

4.2　提倡合作开发，共享使用

虚拟仿真中心资源开发成本高，而后期使用成本则相对较低，若采取合作开发，共享使用，将大大降低成本。目前，由于虚拟仿真资源开发缺乏统一的技术标准和规范，高校还处于各自为战的阶段，没有统一的技术标准和规范，资源的兼容性不强，二次开发难度较大，管理平台的系统架构、数据库支持以及功能模块、运转流程都各有特点，相互对接存在障碍[2]。在心理学虚拟仿真实验教学中心建设时可以通过激励机制，调动各级单位参与共享的积极性[13]，采用“外购、合作开发和自主开发”三结合的立体建设模式[14]。

4.3　加快便携式智能终端资源开发

随着智能手机、平板电脑、触控显示设备的普及，心理学虚拟仿真实验教学资源应具备在便携式智能终端的可用性和易用性，应开发相应的应用APP(如心理学实验教学助手)，通过微信公众号连接虚拟仿真教学资源，让随时随地开展实验教学成为可能。

4.4　保障服务器和网络的安全稳定

虚拟仿真实验教学平台硬件支持系统包括大型存储设备、服务器群、接入网、防火墙及无线WiFi接入等设备，为实验教学资源整合共享系统与虚拟仿真实验教学系统提供支持,要确保心理学虚拟仿真实验教学中心的稳定运行，需要扩充服务器空间，加强无线宽带网建设，完善虚拟仿真实验教学平台的功能，多途径提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务[8]，不断加强信息技术队伍的建设和网络的安全管理，才能保障心理学虚拟仿真实验教学中心资源的稳定运行和快速接入，服务教学和科研工作。

5　心理学虚拟仿真实验教学中心建设成效

5.1　心理学虚拟仿真实验教学项目丰富

心理学虚拟仿真实验教学中心融合了基础实验、综合实验和创新型实验，通过自主研发、联合攻关、持续投入等形式不断积累与建设[15]，利用虚拟现实、多媒体交互、Web 3D等信息化技术，针对心理学实验教学的特点，完成了生理心理学、实验心理学、认知心理学、普通心理学、发展与教育心理学、工业心理学、临床心理学、认知神经科学等课程的实验教学项目的开发。学习者通过电脑、平板和智能手机等登录云端平台，即可选择实验项目开展实验。

5.2　心理学虚拟仿真实验教学资源共享良好

通过积极申报，2016年心理学实验教学项目被江苏省教育厅遴选为“省级在线开放虚拟仿真实验教学项目”，心理学虚拟仿真教学资源在全省共享。中心还与苏南地区企事业单位合作，虚拟仿真教学资源得以在企事业单位中推广和应用，带动了苏南地区心理学实验教学水平与人才培养质量的提升，社会反响良好，辐射效果明显。

6　结　语

心理学虚拟仿真实验教学中心的建设与共享，让更多的在校师生和社会人士可以足不出户、低成本地开展心理学实验教学，了解人类心理活动的现象与规律，推动了心理学理论的普及和推广。未来的建设和共享中，需大力开发与便携式智能终端设备相适配的教学资源[16]，进一步发挥虚拟仿真实验教学低成本、便捷、随时随地开展教学的优点。

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