虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

殷琦

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境產(chǎn)生的新興技術(shù)。主要是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)去生成一種接近真實(shí)的虛擬環(huán)境，是一種具備交互性特征的、智能化的三維動(dòng)態(tài)視覺(jué)與虛擬行為模仿系統(tǒng)，能夠?qū)W(xué)習(xí)者更快引入到不同的情境中，克服許多現(xiàn)實(shí)教學(xué)中局限，這樣的技術(shù)對(duì)于教育教學(xué)工作來(lái)說(shuō)是有利的要素，特別是在學(xué)習(xí)壓力巨大的高中階段更有重要的意義，因此針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，體現(xiàn)出技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是產(chǎn)生于新時(shí)代背景下，基于信息平臺(tái)發(fā)展的新興技術(shù)之一。其具備智能性、仿真性等特征，對(duì)于教學(xué)情境的營(yíng)造有著不可忽視的重要作用。特別是在高中時(shí)期，學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力巨大，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則能夠進(jìn)一步提升教學(xué)的效率與質(zhì)量，加快學(xué)生的理解，因此針對(duì)其在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的運(yùn)用展開(kāi)分析，以促進(jìn)教學(xué)改革。

一、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)理實(shí)結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐性的教學(xué)過(guò)程，但是并不能憑空去開(kāi)展，必須要以理論為支撐，兩者相互結(jié)合才能促進(jìn)學(xué)生的理解。特別是在高中階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的每一步實(shí)驗(yàn)操作都應(yīng)當(dāng)有理論作為支撐，才能讓學(xué)生的實(shí)踐有據(jù)可依，印象更加深刻。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是能夠促進(jìn)理實(shí)結(jié)合的途徑，因此在課堂上教師也應(yīng)當(dāng)更積極地加以利用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)的理論引導(dǎo)立體化，如同他人面對(duì)面的指導(dǎo)。例如，可以將與當(dāng)前實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)錄入虛擬現(xiàn)實(shí)程序，建立起實(shí)驗(yàn)向?qū)?，如同VR游戲一樣，引導(dǎo)學(xué)生逐步完成實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟，并在各個(gè)環(huán)節(jié)闡述相關(guān)的知識(shí)要點(diǎn)，即便是已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)要點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)再次強(qiáng)調(diào)，強(qiáng)化學(xué)生的記憶。例如，玻璃棒引流，雖然是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作，但卻能夠確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給予提醒，能夠讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加高效準(zhǔn)確地進(jìn)行。簡(jiǎn)而言之，理論與實(shí)踐的結(jié)合十分必要，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則有著不可忽視的推進(jìn)作用[1]。

二、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立教學(xué)情境

教學(xué)情境的建立有利于教學(xué)興趣的激發(fā)，有利于學(xué)生的直觀理解，這是眾所周知的事實(shí)，在教學(xué)領(lǐng)域亦是如此。雖然高中階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)有了一定的情境，便是校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室，卻并不利于學(xué)生的角色代入，研究者、挑戰(zhàn)者，相較于學(xué)生角色，這樣的角色更具激勵(lì)性，更能讓學(xué)生感受到新鮮感，而且環(huán)境也可以跳脫校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室，變成研究室，甚至是其他實(shí)驗(yàn)環(huán)境，適當(dāng)?shù)淖兓瘯?huì)讓學(xué)生有耳目一新的感受，這便是教學(xué)情境。因此為了讓學(xué)生提起興趣更積極地投入實(shí)驗(yàn)課，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去建設(shè)不同的環(huán)境模型，創(chuàng)造不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，賦予實(shí)驗(yàn)課更多變化性。例如，可以將實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)評(píng)分游戲，學(xué)生作為挑戰(zhàn)者參與其中，最終綜合每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)用時(shí)、操作規(guī)范性、結(jié)果精準(zhǔn)度等多方面情況進(jìn)行評(píng)分，學(xué)生感受到競(jìng)爭(zhēng)帶來(lái)的刺激，如同在游戲競(jìng)技中遇到了敵手，自然會(huì)更快投入進(jìn)去，更加認(rèn)真地看待實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果。

三、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破教學(xué)局限

談及化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，我們首先聯(lián)想到的普遍都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)戴著口罩與手套進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的畫(huà)面，雖然實(shí)驗(yàn)形式確實(shí)以此為主，我們?cè)谄渌h(huán)境也不可能隨時(shí)找到化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的素材（因?yàn)樵S多成分具有危險(xiǎn)性）與設(shè)備儀器，但是實(shí)驗(yàn)是否真的必須要脫離生活，這個(gè)問(wèn)題的答案是否定的。生活中的實(shí)驗(yàn)，只要我們肯發(fā)現(xiàn)，實(shí)際是不難實(shí)現(xiàn)的。例如，當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)上有許多趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的影片廣受大眾歡迎。也有許多奇妙的化學(xué)現(xiàn)象甚至是課本上所不存在的，在實(shí)驗(yàn)課上也可能因過(guò)于簡(jiǎn)單而從未涉及，但卻切實(shí)關(guān)系到化學(xué)原理。例如，為了驗(yàn)證熱能的產(chǎn)生，教師可以專門(mén)針對(duì)熱能制作出趣味的實(shí)踐影像，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生在課下利用碎片時(shí)間去進(jìn)行化學(xué)知識(shí)實(shí)踐，擺脫時(shí)間與空間的局限，激發(fā)學(xué)生的自主探索精神[2]。

四、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立意識(shí)

學(xué)生的化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)，是為其未來(lái)的獨(dú)立學(xué)術(shù)研究與技術(shù)實(shí)踐奠定基礎(chǔ)的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)亦是如此。雖然在早期教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)從無(wú)到有必須要依賴教師的引導(dǎo)，但是在高中階段，學(xué)生已經(jīng)接近成年，應(yīng)當(dāng)且必須要具備獨(dú)立思考與實(shí)踐的能力。但是我國(guó)應(yīng)試化的教學(xué)體制，使學(xué)生過(guò)于依賴教師劃定的學(xué)習(xí)范疇，失去了自主精神，即是說(shuō)在早期教學(xué)過(guò)程中便已經(jīng)養(yǎng)成了學(xué)生的依賴心理，所以要學(xué)生馬上具備獨(dú)立意識(shí)并非易事。為此教師更要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)模型，即是說(shuō)每個(gè)學(xué)生都等同于有了自身專屬的學(xué)習(xí)向?qū)В趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中給予提示幫助，讓實(shí)驗(yàn)流程更加順利地推進(jìn)，即便學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)也不再需要等待教師指導(dǎo)完其他學(xué)生再來(lái)幫助自己，而可以向向?qū)釂?wèn)，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(tǒng)并不能像普通人腦一樣隨時(shí)應(yīng)變，難免會(huì)有未涉及的盲點(diǎn)，還需要不斷補(bǔ)充完善，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生，即是說(shuō)系統(tǒng)也需要不斷學(xué)習(xí)，才能體現(xiàn)出智能化的優(yōu)勢(shì)[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)前的教學(xué)領(lǐng)域，是不可忽視的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于各個(gè)階段、各個(gè)科目的教學(xué)，都有著推進(jìn)作用。高中的化學(xué)教學(xué)亦是如此，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，教學(xué)效率與質(zhì)量都能夠得到進(jìn)一步提升，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加順利，收獲更多，為此文中進(jìn)行了進(jìn)一步討論，以為教學(xué)改革提供有利意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷華，婁巖，郭婷婷，等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)CNKI論文分析[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2018，20（5）：414-419.

[2]高東鋒，王森.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的影響與應(yīng)對(duì)策略[J].中國(guó)高教研究，2016（10）：56-59.

[3]李玲，王非.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014，12（3）：37-39，46.

編輯 段麗君