虛擬實(shí)驗(yàn)軟件在高職化學(xué)課程教學(xué)中的價(jià)值分析

趙麗霞

摘 要 在化學(xué)課程教學(xué)的過程中，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重點(diǎn)部分，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步與發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)正式出現(xiàn)在了化學(xué)課程教學(xué)中。未來教師將會進(jìn)一步應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件來為學(xué)生模仿出真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果，避免物料的浪費(fèi)以及危險(xiǎn)。本文主要針對虛擬實(shí)驗(yàn)軟件在化學(xué)教學(xué)過程中的價(jià)值進(jìn)行分析，同時(shí)提出了未來發(fā)展中的主要方向以及策略。

關(guān)鍵詞 虛擬實(shí)驗(yàn);化學(xué)教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);價(jià)值分析

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速進(jìn)步與發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)正式出現(xiàn)在了教學(xué)的環(huán)境中，成為備受學(xué)生關(guān)注與教師歡迎的全新教育技術(shù)手段。所謂的虛擬實(shí)驗(yàn)是指在現(xiàn)實(shí)生活中通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬實(shí)驗(yàn)效果，從而達(dá)到教學(xué)目的。由于在化學(xué)教學(xué)過程中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，一方面不能夠?qū)⒅∠?，另一方面則是實(shí)驗(yàn)開展過程中不僅僅會造成污染與資源浪費(fèi)，一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料對于學(xué)生來說更是極端危險(xiǎn)，而虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的出現(xiàn)成功解決了這些問題。

1化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的設(shè)計(jì)原則

①簡約性原則。一般來說，在實(shí)驗(yàn)的過程中雖然是在虛擬的網(wǎng)絡(luò)條件下，但也要求盡量與真實(shí)環(huán)境保持一致，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。但是這一步驟中要求虛擬實(shí)驗(yàn)軟件不僅僅是在復(fù)制環(huán)境，更是要將實(shí)驗(yàn)過程中不必要的環(huán)境進(jìn)行簡約化，保持實(shí)驗(yàn)過程中的核心部分，從而突出實(shí)驗(yàn)中的主題[1]。②交互性原則。在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，要求交互性強(qiáng)，從而達(dá)到化學(xué)教學(xué)的主要目的。學(xué)生或者教師在使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的過程中，交互性能夠讓實(shí)驗(yàn)者與實(shí)驗(yàn)對象之間進(jìn)行互動，從而收獲更好的反饋信息。這一步驟的意義在于能夠讓整個實(shí)驗(yàn)的效果大大提升，因此虛擬實(shí)驗(yàn)的交互性在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著非常重要的地位。③一致性原則。使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的過程中，保持一致性是主要的基本要求。虛擬實(shí)驗(yàn)對象在虛擬的過程中要求基本特征能夠與真實(shí)環(huán)境始終保持一致。除此之外，在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，也要與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平以及認(rèn)知規(guī)律保持一致[2]。④趣味性原則。化學(xué)實(shí)驗(yàn)之所以在教學(xué)的過程中占據(jù)了特殊的地位，主要的原因就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有充分的趣味性，這能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而讓學(xué)生更好地探索化學(xué)知識。因此，在使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，想要引起學(xué)生的注意力，就需要在虛擬實(shí)驗(yàn)的功能以及虛擬實(shí)驗(yàn)的外觀上增加趣味性，以便更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的定位

虛擬實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，首先需要對虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行定位，從而更好地確定虛擬實(shí)驗(yàn)軟件在教學(xué)過程中的位置。在教學(xué)的過程中，需要結(jié)合化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，從而對虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，通過這一步驟，操作者就能夠完成實(shí)驗(yàn)。由于虛擬環(huán)境中的幾大原則，因此實(shí)驗(yàn)者能夠在實(shí)驗(yàn)中使用化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)藥品，因此能夠收獲與現(xiàn)實(shí)情境完全相同的體驗(yàn)。除此之外，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的使用方向不僅僅局限在課堂上，也可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況使用課下時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)，有效拓展了教學(xué)時(shí)間和空間。除此之外，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件對于技術(shù)的要求不高，成本較低，因此可以將其應(yīng)用于高職化學(xué)類課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中。虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的主要作用是使用三維模型軟件來模擬虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，虛擬的三維環(huán)境需要在計(jì)算機(jī)的顯示屏上顯示出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)畫面，操作者需要使用鼠標(biāo)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[3]。

為了讓虛擬的環(huán)境能夠與現(xiàn)實(shí)中環(huán)境的物理特征相似，要求建模的過程中全程以真實(shí)材料為主要依據(jù)。除此之外，為了讓虛擬實(shí)驗(yàn)軟件不影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，要求能夠?qū)μ摂M模型進(jìn)行優(yōu)化。建模的過程中需要控制虛擬模型的面數(shù)以及虛擬模型的數(shù)量，從而更好地控制虛擬實(shí)驗(yàn)軟件達(dá)到教學(xué)使用要求。

3化學(xué)虛擬軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)

在高職化學(xué)類課程教學(xué)的過程中，主要目的在于能夠幫助學(xué)生掌握化學(xué)研究方法與技能。學(xué)生在對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察之后，能夠深入掌握化學(xué)理論知識，同時(shí)這對于學(xué)生的操作技能培養(yǎng)也有著非常重要的作用。所以，使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的主要作用在于滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程的基本要求，具體來說是要幫助學(xué)生提高對化學(xué)理論知識和實(shí)踐技能的掌握。經(jīng)過分析之后發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件要求能夠達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：

首先學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生可以掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的、方法、原理，同時(shí)在此過程中還要求學(xué)生可以對化學(xué)反應(yīng)原理和現(xiàn)象產(chǎn)生進(jìn)一步的認(rèn)識。其次，學(xué)生在使用化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程中，能夠?qū)瘜W(xué)實(shí)訓(xùn)室中的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)藥品使用方法有所掌握。再次，在使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的過程中，要求學(xué)生能夠?qū)瘜W(xué)基礎(chǔ)知識產(chǎn)生更深層次的理解與學(xué)習(xí)。然后，化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)開展的過程中，要求學(xué)生能夠提升對于問題的分析和解決能力。最后則是在虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對于各類具有交互性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行研究，能夠提升研究能力[4]。

4結(jié)束語

化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)自身具有很強(qiáng)的操作性與實(shí)用性，因此在設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件的過程中，需要結(jié)合職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作情境、工作過程進(jìn)行分析，達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)。使用虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件解決了實(shí)驗(yàn)中有些危險(xiǎn)化學(xué)品的安全隱患問題，同時(shí)也為學(xué)校節(jié)約下了實(shí)訓(xùn)研究經(jīng)費(fèi)，另外，有效拓展了課外教學(xué)空間和時(shí)間，因此在化學(xué)類課程教學(xué)過程中，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件值得被進(jìn)一步推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚妙娟.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2019，11（6）：30-32.

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