VR虛擬仿真提高課堂實驗操作教學(xué)的有效性

實驗操作過程是一個培養(yǎng)學(xué)生動手、動眼、動腦的過程，可以通過實驗探索發(fā)掘?qū)W生的巨大潛能。同時，實驗是理論知識的驗證，實驗操作不僅增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的可信度，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生實事求是、尊重事實的科學(xué)探究能力。

在各類學(xué)校的教學(xué)活動中，實驗教學(xué)與課堂教學(xué)一樣，是培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)實驗教學(xué)效果良莠不齊，如何改進(jìn)實驗教學(xué)，提高實驗教學(xué)的有效性，充分發(fā)揮實驗培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實驗精神等優(yōu)勢，是我們必須思考的重要問題。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端

    我國在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，普遍存在著重理論、輕實操，雖然近年來有所改進(jìn)和調(diào)整，但還是存在著些許問題。

1、演示實驗占比過大，教師占主導(dǎo)地位

由于實驗條件等因素的限制，傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，以教師演示實驗及小組實驗居多，沒有對學(xué)生的動手能力、實驗技能進(jìn)行有效的培養(yǎng)。

2、實驗效果不易觀察，演示效果不好

有些實驗的直觀性比較差或者實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，演示時有些同學(xué)看不清楚或觀察不到實驗現(xiàn)象。

3、實驗趣味性低，教學(xué)組織難

有些實驗缺少趣味性，學(xué)生缺乏對實驗探究的熱情和對實驗原理的深度思考。照本宣科的實驗，無法調(diào)動課堂氛圍，影響教學(xué)效率及質(zhì)量。

4、驗證性實驗居多，設(shè)計性、綜合性實驗較少

    傳統(tǒng)課堂實驗教學(xué)中，多為驗證實驗，教師按照教材中的實驗步驟或提示進(jìn)行演示，學(xué)生按照教師的演示進(jìn)行操作，學(xué)生不必思考和分析，只需按圖索驥，使學(xué)生缺乏對實驗的理性思考。

5、實驗復(fù)習(xí)內(nèi)容繁多，再現(xiàn)成本高

實驗內(nèi)容繁多，使用傳統(tǒng)教學(xué)手段進(jìn)行復(fù)習(xí)，需要將實驗重新展示，再現(xiàn)成本較高，有些實驗不便于重新展示，造成實驗復(fù)習(xí)效果不好。

VR虛擬仿真實驗應(yīng)用，提高教學(xué)質(zhì)量

《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》指出“拓展創(chuàng)新，不斷將科技前沿知識和最新技術(shù)成果融入實驗教學(xué)，豐富內(nèi)容，改進(jìn)方式。……對于因受時空限制而在現(xiàn)實世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環(huán)境有危害的實驗，可用增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段呈現(xiàn)。”

現(xiàn)代信息技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，使實驗教學(xué)成本大大降低，尤其是增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，使得那些難以實現(xiàn)、難以操作的實驗變得可以實現(xiàn)。其不僅僅給學(xué)生提供了眾多的實驗操作課題，還給學(xué)生提供了一個近乎真實的實驗空間，讓學(xué)生像在做真實的實驗一樣，真正達(dá)到“聽十遍不如動手做一遍”的學(xué)習(xí)效果。

云幻虛擬仿真實驗按照國家課程標(biāo)準(zhǔn)實驗要求，將中學(xué)難懂的抽象的復(fù)雜的實驗運(yùn)用3D建模及虛擬仿真技術(shù)營造虛實合一的實驗場景，提升學(xué)生的觀察能力、探究能力、邏輯思維能力及團(tuán)隊合作能力，培養(yǎng)學(xué)生實驗探索的興趣。

1、豐富安全的實踐探索空間

    虛擬仿真實驗為師生提供一個虛擬的實踐空間，加深對實驗安全規(guī)范的認(rèn)識，讓學(xué)生親自感受錯誤操作的危險性，給學(xué)生留下深刻的印象，對實驗中的安全規(guī)范操作引起高度重視，降低化學(xué)實驗室事故發(fā)生的概率。

2、模擬真實實驗操作，直觀再現(xiàn)實驗現(xiàn)象

虛擬仿真實驗使復(fù)雜的、反應(yīng)周期過長的、危險系數(shù)高的實驗?zāi)軌虮憬莸卣故境鰜恚瑵M足實際課堂教學(xué)的需要，豐富了課堂教學(xué)形式。同時通過大屏幕展示，可以讓教室內(nèi)的同學(xué)們都觀察到實驗現(xiàn)象，直觀明了。

3、趣味化實驗操作，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

托爾斯泰曾經(jīng)說過：“成功的教學(xué)，所需的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。”虛擬仿真實驗?zāi)M真實內(nèi)容，虛擬與真實的魔幻疊加，開放性的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生樂于探索。

4、實驗自由性強(qiáng)，用戶可隨意操作

實驗器材無固定操作，甚至教師可以演示錯誤實驗操作會產(chǎn)生什么實驗現(xiàn)象。實驗器材及實驗操作的自由性強(qiáng)，予以學(xué)生探索的空間。

5、可反復(fù)操作實驗，避免資源浪費

虛擬仿真的實驗器材不存在消耗問題，避免了實驗儀器和藥品的浪費，教師及學(xué)生可以進(jìn)行多次實驗操作，隨時預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、操作實驗。

虛擬仿真實驗是常規(guī)實驗的補(bǔ)充、完善和拓展，能夠緩解學(xué)校場地、經(jīng)費有限等問題，無論是教師還是學(xué)生都可以自由的操作，其發(fā)揮的作用與常規(guī)實驗操作也各不相同。教師可結(jié)合教材授課內(nèi)容需求及兩種實驗操作教學(xué)方式各自的優(yōu)勢，靈活結(jié)合，相輔相成，實現(xiàn)實驗教學(xué)的最優(yōu)化，改革和創(chuàng)新實驗教學(xué)方式，提高課堂實驗教學(xué)有效性。

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