青铜峡市第五中学 丁海玲 李振业
在信息技术飞速发展的时代，我们已经实现了从“互联网”到“物联网”的转型，使得人与设备紧密相连。虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）就是一种典型的人机交互，在虚拟环境中对物体进行操作和观察，从而得到较为真实的感受，形成良好的体验和交互，在工商业、旅游业、游戏等领域有重要的应用。将VR技术应用于教育行业也是现在“互联网+教育”的热门话题之一。其实早在20世纪初期， Winkelmann K , Scott M , Wong D等人就已经开展了《第二人生》虚拟实验室的实验研究【1】，从外观和程序上模仿了真实的实验，实验成绩也与真实的实验成绩相当。但是虚拟实验室的体验不够真实，所以将VR的优点与教育教学实际相结合，从而丰富教学的形式，达到更好地教学效果势在必行。本文根据VR技术在本校初中化学实验教学中应用，就优点、存在的问题及启示谈谈自己的看法，供各位同仁参考。
一、VR的基本特征
1.体验真实化【2】
VR模拟的环境让学生置身于虚拟现实的环境中，为学生创建了真实的学习环境，使学生沉浸其中，将枯燥乏味的学习趣味化、游戏化。在操作方式、工具使用等方面是其他设备所达不到的。通过优化学习路径、丰富学习场景、实现流程突破，获得了更为真实的学习体验。
2.人机交互效率高
与以前的虚拟实验室不同，VR技术的应用大大增强了人机交互的效率，改变了传统的键盘鼠标的操作方式，采用触笔感应和3D眼镜观看的方式，用可视化的操作，强化了人机交流，在技术操作上有了很大的提高。
二、VR探究实验室在初中化学实验教学中的应用
1.优点
在教学实践中往往会因为一些原因使得课堂内容的呈现受到限制，比如：实验药品昂贵、实验存在危险等。使用VR技术就可以解决这些问题，在电脑上使用数据库中的现有资源，通过虚拟实验装置，虚拟实验场景模拟了真实的实验过程，不仅很好的解决了以上问题，同时还为学生的主动探究过程提供了有利条件，例如在高锰酸钾制氧气实验中，教师需要告诉学生试管应向下倾斜、应用酒精灯外焰进行加热，否则就会发生爆炸。学生只能从理论上理解实验操作的注意事项，但是在实际操作中无法实现，有了VR技术，学生就可以在虚拟场景尝试各种错误操作，以此帮助学生的理解和应用。除此之外，VR技术的应用还极大地激发了学生的学习兴趣，相比较NOBOOK实验室【3】，VR技术通过声音、图像、真实场景的重现等提高了学生的学习感知水平，使学生能够沉浸在其中，在了解宏观现象的同时也可以感受部分物质的微观世界。
2.存在的问题
虽然VR技术在教学中的应用越来越普及，但是由于各个学校使用的配套仪器不同，在使用效果上还是存在很大的差异。在使用本校的VR探究实验室进行教学时，发现了如下问题：首先是硬件设备的影响。一台主机配备了一个3D追踪眼镜和4个2D非追踪眼镜以及一只笔。教学时采用小组合作制，每台主机只有一位同学可以操作，其余同学只能用2D眼镜观看，对部分学生来说参与感不强，更多的时候都是在充当“看客”。在VR技术的使用时还发现，除了历史资料等可以发出声音外，在化学实验教学资源中更多都是以视觉效果的形式呈现，而缺乏听觉、触觉等感受，相比于真实的实验现象还存在一定的差距。其次是资源建设的影响。在化学实验室的现有资源库中，只包含了教材中出现的演示实验和学生实验，且实验不够全面，技术员没有了解到一线教师的真实需求，对教学内容和教学方法的把控存在欠缺，部分需要VR技术支持的内容往往找不到可以支撑的资源，如果要想有更全面的资源，还需要购买其他数据库。比如在讲解人教版化学九年级上册第三单元分子和原子时，因为内容过于抽象，学生往往不能理解物质的微观世界，本以为VR技术可以解决这一问题，将课本上的浓氨水挥发实验用微观的方式表示出来，帮助学生理解分子的运动以及物质的微观构成，但是资源库中没有相应的资源，一定程度上造成了资源浪费。最后是开发难度的影响。要想真正用好VR技术，让它为教师的课堂教学服务，需要教师充分的了解仪器的使用方式、利用VR技术制作相应课件的方法、对虚拟仿真技术的了解和应用，但是这需要教师耗费大量的精力和时间，培训不及时会让教师的备课难度显著增加。而在已有资源的基础上如何充分利用VR技术为课堂提供服务、除了学生的课堂体验外如何与教师进行交互，如何对学生的实验过程进行评价达到更好地教学效果都是目前亟待解决的问题。
三、展望
现阶段，我国的VR技术仍然不够成熟，这些不成熟限制了VR与教育教学实际的融合。但是在技术的不断更新中，我相信未来一定可以突破VR技术中的听觉、嗅觉的屏障，提供给学生更加真实、立体的感受；在资源库的建设中结合具体的教育教学实例，真正让VR技术为教学服务、为课堂服务；降低VR技术的开发难度，让教师能够实现有效备课，真正利用好虚拟仿真技术！
参考文献
[1] Winkelmann K , Scott M , Wong D . A Study of High School Students' Performance of a Chemistry Experiment within the Virtual World of Second Life[J]. Journal of Chemical Education, 2014, 91(9):1432-1438.
[2] 张枝实. 虚拟现实和增强现实的教育应用及融合现实展望[J].现代教育技术,2017,1(27) ,21-27.
[3] 陈晓甜. 基于NOBOOK的高中化学虚拟实验教学设计与实践[D]. 2019.
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