虚拟现实(VR)技术在中学高危化学 实验教学中的运用初探-《化学教学》(2020年6期).docx

龙源版权所有 虚拟现实(VR)技术在中学高危化学 实验教学中的运用初探作者： 吴锋来源：《化学教学》2020年第06期 摘要： 虚拟现实（VR）技术是20世纪发展起来的一种仅次于互联网技术的重要技术，探索将虚拟现实技术运用于中学高危化学实验，解决目前实验教学过程中遇到的问题和困难，提高学生的学习效率。结合实际应用案例，从多个角度深入探讨虚拟现实技术在中学化学实验教学中的作用及意义，为虚拟现实技术在基础教育领域中的实际应用和未来发展提供参考。 关键词： 虚拟现实技术; 中学化学; 实验教学; 多媒体技术 文章编号：2020中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 引言 化学实验教学作为中学化学课程中重要的基础部分，对学生理解化学反应原理，掌握实验操作过程，反思实验所得结果有重要的作用。当前的中学化学实验教学过程中，受师资力量、资源配置、危险系数等条件的限制，学生亲自动手的实验仅仅局限于一部分操作简单、试剂便宜以及危险系数较低的实验，例如焰色反应实验、酸碱中和滴定实验、萃取实验等。大部分涉及浓硫酸、浓硝酸、液态苯等危险化学品的实验主要由教师演示完成。部分重要的高危化學实验，仅使用观看视频或录像的方式进行教学，使学生缺乏主观感受，难以起到激发学习兴趣、锻炼动手能力的作用。为了解决教学需要和安全保障之间的矛盾，多媒体工具应运而生并在实验教学中得到不断发展。将现代化多媒体技术应用于教学，能够解决化学实验教学的许多问题[1]。 目前在教学过程中得到广泛应用的主流多媒体工具主要有Flash模拟实验室[2]和交互式智能电子白板[3]两种。Flash模拟实验室通过计算机建立一个虚拟的实验环境，且具有丰富的动画功能和强大的可交互性。学生只需要在一台普通电脑上通过操作鼠标就可以完成像真实实验一样从选择实验仪器、组装实验仪器、进行实验操作、获得实验结果的整个过程。交互式智能电子白板作为一种新兴的教学工具，将传统的可书写白板和智能投影机结合在一起，充分发挥两者的优势，为教师在课堂上进行演示实验提供了极大的便利，已经在各种实验教学课程中发挥了积极的作用。 上述多媒体工具在实验教学中虽然能够发挥重要的作用，却又无法解决全部问题。虽然Flash模拟实验室不接触任何化学药品，能够解决化学实验教学过程中的安全问题，但是仅通过鼠标的操作和屏幕的显示，不能充分锻炼学生的实际操作能力，且整个实验过程基本按照设计好的流程进行，与观看教学视频没有本质上的区别。交互式智能电子白板虽然使得教师演示实验十分便利，能够做到随机应变地处理问题，但是学生依然只是“旁观者”，没有直接参与实验过程，违背了实验教学的初衷。以上两种多媒体工具，没有在根本上解决学生实际动手操作不足的问题，不利于学生通过实验发现问题、提出问题、解决问题，学生的启发性思维得不到锻炼。所以，中学实验教学迫切需要一种安全性高、参与性强、能提升学生学习兴趣、锻炼实验操作能力、培养创新思维同时减轻教师教学负担的新工具。 2 VR技术简介 虚拟现实（Virtual Reality， VR）[4]技术，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术是一种集合仿真技术、通信技术、计算机技术于一体，由计算机和专用显示设备创造出来的与真实世界相似的模拟环境[5]。通过摄像机、陀螺仪、加速度计等多种传感设备感知环境的变化（例如头的转动和手的运动），同时通过VR眼镜、耳机和传感手套等一系列视觉、听觉以及触觉传感设施向使用者实时、直观、自然地反馈各种变化，使使用者在虚拟环境中获得与现实世界相同的感知。VR技术已经在多个领域发挥了重要作用，将VR技术应用于教育领域，可以为学生创建一个生动逼真的实验环境，丰富学生的想象力，激发他们的学习兴趣和学习热情，有助于学生掌握教学中的重点和难点，锻炼基本技能，提高学习效率[6]。 如果利用VR···试读结束