虚拟现实技术在化学实验教学的应用.doc

虚拟现实技术在化学实验教学的应用运用虚拟现实技术在化学教学中开展教学工作不但有助于优化当前的化学课堂使课堂的教学容量得到极大扩展而且还可以模拟现实生活中的真实场景将所要教学的内容以更直观、形象的方式呈现。尤其是对实验这一部分内容的教学与实践有利于凸显重点、突破固有难点而且还可以可视化某些抽象性知识同时提升学生对化学学科的学习兴趣降低实验风险树立学生的绿色发展意识而且突破各种限制增强学生的学习效果等从而更好地促进教学。：虚拟现实技术;化学实验教学;应用虚拟现实（VirtualReality简称VR）它于1989年由美国学者加隆雷尼尔(JaronLanier)提出。这一技术是利用计算机的多媒体信息处理系统模拟真实的三维空间而创建出的虚拟世界描述现实世界的各种物质和事物演变的动态过程。随着多媒体和网络技术的飞速发展当前学生学习的方式多样不再局限于课堂学习学生可在课后选择自主学习虚拟现实技术的引进为其创造了机会。在虚拟情境中学生能够以各种方式与虚拟对象产生交互并在短期内获得反馈结果从而感知到预期的各种信息并从中获得科学知识和技能这样就从传统的以教促学转变为以学促学的方式。在化学实验部分中相当一部分知识是不可观察或不容易观察的例如核外电子的运动状态、化学平衡中反应达到平衡时反应物和生成物的状态等。另外一部分试剂和实验都有较大的危险性例如强酸、强碱用氢气还原氧化铁和氧化铜钠与水反应等。鉴于化学这一学科的上述特点这才使得作为处于前沿的虚拟现实技术走进中学化学尤其是与实验教学部分结合有了充分必要性和实践性。但具体的呈现形式或者操作方式怎么选择就必须要充分考虑这一技术的特殊性以最恰当的方式来呈现使效果最大化。一、虚拟现实技术在化学实验教学中应用的优势1.提高学生对化学学习的兴趣丰富学生的体验。在传统课堂中学生获取知识的通常途径是在教师的指导下学生通过亲身经历一些化学实验来实现某部分知识和技能的获取。然而现实中很少实现取而代之的是通过教师对知识的讲解教授并反复对学生强调什么是重点、什么是难点什么是考点和易错点机械重复地加强记忆。教师在课堂上讲解完各种知识以及注意点之后再辅之以相对应的化学实验演示或和题目来验证或者强化之前所教的知识。其实这些陈述性的教授方式仅仅告诉了学生是什么而并没有告诉他们为什么是这样、又该如何将这些死知识迁移到生活中的活问题中去其实这不过是教学任务中的一部分而已并不是知识的全部也不是学生要掌握的唯一目标。这一惯常的化学课堂看起来似乎非常合理其教学效率以及学生的效能感也都很高然而却抑制了学生学习的积极性和创新能力的发展。在教学过程中引入虚拟现实技术不仅避免了过分重视教师的作用而忽略学生参与的重要性还提高了学生对化学的兴趣及其体验感。2.可以有效地规避各种实验风险。化学实验室是学生学习知识和掌握技能的重要平台之一。实验室储存的试剂大多具有危险性产生的物质也在一定程度上对师生的健康有影响。例如钾其化学反应活性非常高可与各种常见物质发生反应：遇空气可自燃甚至爆炸遇水、二氧化碳可猛烈反应；与卤素、多种氧化物以及酸等都能剧烈反应等。这种类似的反应对学生具有较大的潜在危害。近几年来因实验造成的各种伤亡事故也层出不穷数字一直在不断更新中。经验丰富的天之骄子在做化学实验时尚且发生如此多不幸的事更何况是初入门的中学生？那么作为未来教师的我们又当如何在实际的教学过程中让学生不仅能学到知识还能避免某些危险性较大的实验呢？将虚拟现实技术和化学实验部分的教学有机地结合起来可以有效地减少各种真实实验带来的潜在危险。3.节约资源利于树立学生的绿色发展意识。十八大以来我们一直在弘扬生态文明建设在这一过程中我们充分认识到保护环境的重要性和当前形势的紧迫。当然我们这里所提的良好的生态环境基本上都是针对社会大环境而言相对于工业污染实验室的污染小到可以忽略不计但是我们都明白工业化学源于实验室化学要想从根本上解决环境污染问题实验室同样扮演着不可或缺的角色。就当下的情况而言我们将虚拟现实技术引入化学实验中让师生用虚拟实验代替传统实验不但节约了实验试剂而且低碳环保还避免了产生的有毒有害物质给身体带来损伤真正实现了零污染。同时在实验的过程中也培养了学生的资源节约意识这与当今时代倡导的可持续发展也是相符合的。教育要从娃娃抓起我们的环保理念也得从小培养从身边力所能及的事开始做起！4.将概念性的学习内容形象化。化学中有些实验的反应较为缓慢、耗时很长并且现象微不可见或者课堂实验难以呈现某些化工流程或新的科技成果。如分子结构是中学化学教学中必不可少的一部分对于学生认识分子的结构从而了解分子的化学式、化学反应方程式等有着及其重要的作用。目前的教学中教师一般采用口述或图片的方式给学生呈现使得学生的认识仅仅停留在二维空间没有对现实事物的深刻理解。运用虚拟现实技术可以动态展示3D