AR/VR技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中的意義與作用探究

張冬華

摘 要：AR/VR技術(shù)也被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)”，隨著信息技術(shù)的日益成熟，它也成為近幾年比較熱門的話題。高中化學(xué)作為一門理性思維與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的學(xué)科，除了書本上的理論知識(shí)以外，適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課程也必不可少。隨著AR/VR技術(shù)穿插在教學(xué)中，它對(duì)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課堂也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，給老師和學(xué)生帶來了極大便利。

關(guān)鍵詞：AR/VA技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)；高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)課堂；現(xiàn)代技術(shù)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。將AR/VR技術(shù)應(yīng)用在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中，能夠更好地發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力、分析觀察能力、嚴(yán)謹(jǐn)思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)造創(chuàng)新能力。本文通過解釋AR/VR技術(shù)，探討該技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中的必要性，深刻地分析討論了AR/VR技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中的意義與

作用。

一、AR/VR技術(shù)概述

AR/VR技術(shù)是一種將真實(shí)和虛擬兩個(gè)世界的信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在真實(shí)世界難以體驗(yàn)到的實(shí)體信息，通過電腦等科學(xué)技術(shù)進(jìn)行模擬仿真，然后將虛擬的信息疊加應(yīng)用到真實(shí)世界，從而被人類所感知，達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，它逐漸涉及諸多領(lǐng)域。

二、探究AR/VR技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中運(yùn)用的必要性

（一）增強(qiáng)課堂實(shí)驗(yàn)的趣味性

化學(xué)作為一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，需要很強(qiáng)的操作能力。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)也就成了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的一種重要手段。雖然近幾年來相關(guān)人士對(duì)這一問題進(jìn)行了一些反思和探索，在必修課中設(shè)置了一些選修實(shí)驗(yàn)課程，如趣味實(shí)驗(yàn)、化學(xué)小實(shí)驗(yàn)等，供感興趣的學(xué)生選做，但是這一效果并不太理想。因?yàn)榇蠖嗲闆r下，學(xué)生不具備化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料，而且購(gòu)買途徑很是麻煩，學(xué)生的興趣也就無從談起。

AR/VR技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的應(yīng)用，就巧妙地解決了這一系列問題。例如，講“鐵和鐵的化合物”這一節(jié)時(shí)，老師通過AR/VR技術(shù)，模擬“噴霧作畫” 趣味實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生身臨其境，即用模擬出來的化學(xué)材料，通過自己對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的設(shè)定，從而達(dá)到自己想要的實(shí)驗(yàn)效果。通過這一技術(shù)，就可以節(jié)省等待時(shí)間，有更多的時(shí)間去和小伙伴們探討這些神奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的求知欲望。

（二）加強(qiáng)課堂實(shí)驗(yàn)的探究與合作

因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知程度不同，再加上實(shí)驗(yàn)器材的限制，使學(xué)生不能很好地一起探討實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

AR/VR技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的應(yīng)用，可以為學(xué)生提供應(yīng)有盡有的實(shí)驗(yàn)素材以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生可以自發(fā)組隊(duì)去完成想要完成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，共同探討實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題，還能通過自擬條件，分析這些問題出現(xiàn)的原因。這樣可以充分挖掘?qū)W生的潛力，引導(dǎo)學(xué)生大膽地創(chuàng)新和思考，培養(yǎng)他們勇于探索、團(tuán)結(jié)合作的

精神。

（三）確保課堂實(shí)驗(yàn)的安全性

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往存在很大的安全隱患，因?yàn)橛械膶?shí)驗(yàn)需要的條件十分苛刻，一個(gè)步驟稍有疏忽，就會(huì)釀成大禍。比如，有的教師在檢驗(yàn)Na2O2與H2O反應(yīng)有O2放出時(shí)，為了更好地觀察物體復(fù)燃現(xiàn)象，用紙條代替木條，但是紙條極易掉到試管中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸聲，甚至造成實(shí)驗(yàn)事故，給學(xué)生留下心理陰影。AR/VR技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的應(yīng)用，可以將實(shí)驗(yàn)物品虛擬化，學(xué)生在模擬的虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果。例如，有很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)學(xué)生的身體造成嚴(yán)重傷害，但是在虛擬場(chǎng)景中，即使實(shí)驗(yàn)發(fā)生危險(xiǎn)，也不會(huì)對(duì)學(xué)生自身造成傷害，還會(huì)讓學(xué)生從中吸取教訓(xùn)，讓自己避免出現(xiàn)這樣的失誤。這樣不僅將實(shí)驗(yàn)降低到零危險(xiǎn)，還讓學(xué)生養(yǎng)成對(duì)有毒氣體防污染、防擴(kuò)散的習(xí)慣意識(shí)。

（四）尊重課堂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的真實(shí)性

由于真實(shí)環(huán)境與理想環(huán)境的差距，課本上的很多實(shí)驗(yàn)難以實(shí)際操作，或者即使操作也會(huì)出現(xiàn)很大的偏差，老師往往也難以用口述的方式解釋這一現(xiàn)象，這樣不僅會(huì)增大學(xué)生的理解難度，甚至產(chǎn)生誤導(dǎo)，還會(huì)使學(xué)生喪失對(duì)化學(xué)的興趣。這時(shí)AR/VR技術(shù)就會(huì)展現(xiàn)它獨(dú)特的魅力，例如Cu與濃H2SO4得到的溶液，在實(shí)際操作中得到的是深墨色的溶液，但是在AR/VR技術(shù)創(chuàng)造出理想環(huán)境下得到的是藍(lán)色溶液。這樣學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性得到了驗(yàn)證。老師也可以引導(dǎo)學(xué)生多去改變條件參數(shù)，讓他們自己體會(huì)不同條件下產(chǎn)生的不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生從分析原因中得到了思維訓(xùn)練，也提高了對(duì)反應(yīng)物適當(dāng)用量和控制條件對(duì)實(shí)驗(yàn)成敗影響的認(rèn)識(shí)。這樣不僅問題不攻自破，而且還培養(yǎng)了學(xué)生求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

將AR/VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂，既能幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化規(guī)律，又能培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和求知欲，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生更加深刻地理解并掌握化學(xué)思想。

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注：本文為《信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合的教學(xué)結(jié)構(gòu)研究》（課題編號(hào)：13513417A）論文。

編輯 趙飛飛