VR虛擬仿真提高課堂實驗操作教學的有效性

實驗操作過程是一個培養學生動手、動眼、動腦的過程，可以通過實驗探索發掘學生的巨大潛能。同時，實驗是理論知識的驗證，實驗操作不僅增強學生對理論知識的可信度，更重要的是培養學生實事求是、尊重事實的科學探究能力。

在各類學校的教學活動中，實驗教學與課堂教學一樣，是培養人才的重要環節。傳統實驗教學效果良莠不齊，如何改進實驗教學，提高實驗教學的有效性，充分發揮實驗培養學生的自主學習能力、實驗精神等優勢，是我們必須思考的重要問題。

傳統實驗教學的弊端

    我國在傳統實驗教學中，普遍存在著重理論、輕實操，雖然近年來有所改進和調整，但還是存在著些許問題。

1、演示實驗占比過大，教師占主導地位

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

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象轉瞬即逝，演示時有些同學看不清楚或觀察不到實驗現象。

3、實驗趣味性低，教學組織難

有些實驗缺少趣味性，學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，無法調動課堂氛圍，影響教學效率及質量。

4、驗證性實驗居多，設計性、綜合性實驗較少

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

5、實驗復習內容繁多，再現成本高

實驗內容繁多，使用傳統教學手段進行復習，需要將實驗重新展示，再現成本較高，有些實驗不便于重新展示，造成實驗復習效果不好。

VR虛擬仿真實驗應用，提高教學質量

《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》指出“拓展創新，不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學，豐富內容，改進方式。……對于因受時空限制而在現實世界中無法觀察和控制的事物和現象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環境有危害的實驗，可用增強現實、虛擬現實等技術手段呈現。”

現代信息技術在實驗教學中的應用，使實驗教學成本大大降低，尤其是增強現實、虛擬現實技術的應用，使得那些難以實現、難以操作的實驗變得可以實現。其不僅僅給學生提供了眾多的實驗操作課題，還給學生提供了一個近乎真實的實驗空間，讓學生像在做真實的實驗一樣，真正達到“聽十遍不如動手做一遍”的學習效果。

云幻虛擬仿真實驗按照國家課程標準實驗要求，將中學難懂的抽象的復雜的實驗運用3D建模及虛擬仿真技術營造虛實合一的實驗場景，提升學生的觀察能力、探究能力、邏輯思維能力及團隊合作能力，培養學生實驗探索的興趣。

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，加深對實驗安全規范的認識，讓學生親自感受錯誤操作的危險性，給學生留下深刻的印象，對實驗中的安全規范操作引起高度重視，降低化學實驗室事故發生的概率。

2、模擬真實實驗操作，直觀再現實驗現象

虛擬仿真實驗使復雜的、反應周期過長的、危險系數高的實驗能夠便捷地展示出來，滿足實際課堂教學的需要，豐富了課堂教學形式。同時通過大屏幕展示，可以讓教室內的同學們都觀察到實驗現象，直觀明了。

3、趣味化實驗操作，提高學生學習興趣

托爾斯泰曾經說過：“成功的教學，所需的不是強制，而是激發學生學習的興趣。”虛擬仿真實驗模擬真實內容，虛擬與真實的魔幻疊加，開放性的實驗內容，讓學生樂于探索。

4、實驗自由性強，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生什么實驗現象。實驗器材及實驗操作的自由性強，予以學生探索的空間。

5、可反復操作實驗，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，教師及學生可以進行多次實驗操作，隨時預習、復習、操作實驗。

虛擬仿真實驗是常規實驗的補充、完善和拓展，能夠緩解學校場地、經費有限等問題，無論是教師還是學生都可以自由的操作，其發揮的作用與常規實驗操作也各不相同。教師可結合教材授課內容需求及兩種實驗操作教學方式各自的優勢，靈活結合，相輔相成，實現實驗教學的最優化，改革和創新實驗教學方式，提高課堂實驗教學有效性。

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