虛擬現實技術在實驗教學中的運用

殷琦

摘 要：虛擬現實技術，是基于網絡環境產生的新興技術。主要是指運用計算機去生成一種接近真實的虛擬環境，是一種具備交互性特征的、智能化的三維動態視覺與虛擬行為模仿系統，能夠將學習者更快引入到不同的情境中，克服許多現實教學中局限，這樣的技術對于教育教學工作來說是有利的要素，特別是在學習壓力巨大的高中階段更有重要的意義，因此針對虛擬現實技術在高中實驗教學中的應用進行分析，體現出技術優勢。

關鍵詞：虛擬現實技術；實驗教學；化學實驗

虛擬現實技術，是產生于新時代背景下，基于信息平臺發展的新興技術之一。其具備智能性、仿真性等特征，對于教學情境的營造有著不可忽視的重要作用。特別是在高中時期，學生的學習壓力巨大，而虛擬現實技術則能夠進一步提升教學的效率與質量，加快學生的理解，因此針對其在高中化學實驗課程中的運用展開分析，以促進教學改革。

一、利用虛擬現實技術促進理實結合

實驗教學是實踐性的教學過程，但是并不能憑空去開展，必須要以理論為支撐，兩者相互結合才能促進學生的理解。特別是在高中階段的實驗教學過程中，學生的每一步實驗操作都應當有理論作為支撐，才能讓學生的實踐有據可依，印象更加深刻。而虛擬現實技術則是能夠促進理實結合的途徑，因此在課堂上教師也應當更積極地加以利用。利用虛擬現實技術，能夠將實驗的理論引導立體化，如同他人面對面的指導。例如，可以將與當前實驗相關的知識點錄入虛擬現實程序，建立起實驗向導，如同VR游戲一樣，引導學生逐步完成實驗的各個步驟，并在各個環節闡述相關的知識要點，即便是已經學過的知識要點也應當再次強調，強化學生的記憶。例如，玻璃棒引流，雖然是一個簡單的動作，但卻能夠確保實驗結果的精準性，所以在實驗過程中給予提醒，能夠讓學生的實驗過程更加高效準確地進行。簡而言之，理論與實踐的結合十分必要，而虛擬現實技術則有著不可忽視的推進作用[1]。

二、利用虛擬現實技術建立教學情境

教學情境的建立有利于教學興趣的激發，有利于學生的直觀理解，這是眾所周知的事實，在教學領域亦是如此。雖然高中階段的實驗教學已經有了一定的情境，便是校內的實驗室，卻并不利于學生的角色代入，研究者、挑戰者，相較于學生角色，這樣的角色更具激勵性，更能讓學生感受到新鮮感，而且環境也可以跳脫校內的實驗室，變成研究室，甚至是其他實驗環境，適當的變化會讓學生有耳目一新的感受，這便是教學情境。因此為了讓學生提起興趣更積極地投入實驗課，教師可以利用虛擬現實技術去建設不同的環境模型，創造不同的實驗模式，賦予實驗課更多變化性。例如，可以將實驗流程設計為實驗評分游戲，學生作為挑戰者參與其中，最終綜合每個學生的實驗用時、操作規范性、結果精準度等多方面情況進行評分，學生感受到競爭帶來的刺激，如同在游戲競技中遇到了敵手，自然會更快投入進去，更加認真地看待實驗過程與結果。

三、利用虛擬現實技術突破教學局限

談及化學實驗課，我們首先聯想到的普遍都是在實驗室內戴著口罩與手套進行實驗的畫面，雖然實驗形式確實以此為主，我們在其他環境也不可能隨時找到化學實驗所需的素材（因為許多成分具有危險性）與設備儀器，但是實驗是否真的必須要脫離生活，這個問題的答案是否定的。生活中的實驗，只要我們肯發現，實際是不難實現的。例如，當前在網絡上有許多趣味化學實驗的影片廣受大眾歡迎。也有許多奇妙的化學現象甚至是課本上所不存在的，在實驗課上也可能因過于簡單而從未涉及，但卻切實關系到化學原理。例如，為了驗證熱能的產生，教師可以專門針對熱能制作出趣味的實踐影像，引導學生利用不同的生活素材，以不同的方式去促生熱能。這是十分有利的途徑，能夠讓學生在課下利用碎片時間去進行化學知識實踐，擺脫時間與空間的局限，激發學生的自主探索精神[2]。

四、利用虛擬現實技術培養學生獨立意識

學生的化學知識學習，是為其未來的獨立學術研究與技術實踐奠定基礎的過程，實驗教學亦是如此。雖然在早期教學過程中，學生知識基礎從無到有必須要依賴教師的引導，但是在高中階段，學生已經接近成年，應當且必須要具備獨立思考與實踐的能力。但是我國應試化的教學體制，使學生過于依賴教師劃定的學習范疇，失去了自主精神，即是說在早期教學過程中便已經養成了學生的依賴心理，所以要學生馬上具備獨立意識并非易事。為此教師更要利用虛擬現實技術去建立實驗教學引導模型，即是說每個學生都等同于有了自身專屬的學習向導，在實驗過程中給予提示幫助，讓實驗流程更加順利地推進，即便學生在實驗過程中遇到問題時也不再需要等待教師指導完其他學生再來幫助自己，而可以向向導提問，這是最有利的途徑。但是需要注意到的是信息化的模型系統并不能像普通人腦一樣隨時應變，難免會有未涉及的盲點，還需要不斷補充完善，才能更好地引導學生，即是說系統也需要不斷學習，才能體現出智能化的優勢[3]。

虛擬現實技術在當前的教學領域，是不可忽視的關鍵技術，對于各個階段、各個科目的教學，都有著推進作用。高中的化學教學亦是如此，在虛擬現實技術的支持下，教學效率與質量都能夠得到進一步提升，讓學生的實驗過程更加順利，收獲更多，為此文中進行了進一步討論，以為教學改革提供有利意見。

參考文獻：

[1]王艷華，婁巖，郭婷婷，等.基于虛擬現實技術的實驗教學CNKI論文分析[J].基礎醫學教育，2018，20（5）：414-419.

[2]高東鋒，王森.虛擬現實技術發展對高校實驗教學改革的影響與應對策略[J].中國高教研究，2016（10）：56-59.

[3]李玲，王非.基于網絡的虛擬現實技術在高校實驗教學中的應用[J].實驗科學與技術，2014，12（3）：37-39，46.

編輯 段麗君