羅永霞　羅仁甜　馬明慧　趙龍

摘 要 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展腳步也不斷加快，跟隨人們生活的方方面面，尤其在教育領(lǐng)域相關(guān)的科技產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展日新月異。VR 技術(shù)在當(dāng)今已經(jīng)不是什么新鮮事，對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用無(wú)論是教育、醫(yī)療、教學(xué)都越來(lái)越廣泛，但其應(yīng)用仍處于探索階段。由于 VR 技術(shù)本身具有交互性、構(gòu)想性等3I特征，使VR技術(shù)在教育中經(jīng)常能夠使受教育者身臨其境，展開聯(lián)想，獲得最優(yōu)的教學(xué)效果。因此，設(shè)想 VR 技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，不但涉及到該技術(shù)本身應(yīng)用前景的拓展，更能夠?yàn)閷W(xué)生和教師提供多種手段更好的學(xué)習(xí)和教育。VR是影響深遠(yuǎn)的、有潛在應(yīng)用價(jià)值的新技術(shù)，能夠縮小教育與社會(huì)需求之間的差距，改變學(xué)習(xí)者的思維方式，甚至?xí)绊憣W(xué)習(xí)者對(duì)世界、時(shí)空和自我的看法。它是繼多媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)后的一種全新的新技術(shù)，是一種非常適合于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，并能實(shí)現(xiàn)教育內(nèi)容從虛擬到現(xiàn)實(shí)的教育新技術(shù)。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí) 3I特性 虛擬實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

筆者通過(guò)拜讀近三年（2015年-2017年）的文獻(xiàn)，了解到VR技術(shù)介入使得教育的教學(xué)模式、教學(xué)形式、教學(xué)評(píng)價(jià)方式發(fā)展?jié)撛诘淖兓⑹菇膛c學(xué)相關(guān)的過(guò)程也變得多元化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人們提供了一種理想的教學(xué)手段，目前在國(guó)外己被廣泛應(yīng)用在軍事教學(xué)、體育訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)和一些普通中學(xué)的實(shí)際教學(xué)中。國(guó)內(nèi)一些高校在虛擬現(xiàn)實(shí)的許多領(lǐng)域都進(jìn)行了相關(guān)的課題研究。筆者通過(guò)閱讀相應(yīng)的文獻(xiàn)，總結(jié)一下VR技術(shù)的定義并基于已有文獻(xiàn)提出VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)劣勢(shì)。

1介紹

本文第一部分主要對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行基本的概述，第二部分主要VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)與弊端進(jìn)行了分析，并總結(jié)了VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用，剩余部分筆者提出了個(gè)人展望及建議。

筆者通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外與VR技術(shù)的相關(guān)概述和其在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用的文獻(xiàn)，然后對(duì)VR技術(shù)概述和化學(xué)教學(xué)應(yīng)用（化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用為主）做了整理和簡(jiǎn)要分析，并對(duì)20篇參考文獻(xiàn)做了歸納。

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)定義

虛擬現(xiàn)實(shí)的英文簡(jiǎn)寫Virtual Reality。它是一種仿真模擬技術(shù)，讓用戶有一種身臨其境的感覺。

虛擬現(xiàn)實(shí)定義沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)學(xué)者都統(tǒng)一認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種模擬仿真技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡(jiǎn)稱為VR技術(shù)，它是集計(jì)算機(jī)圖形與多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)于一體綜合發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)；也是由計(jì)算機(jī)生成的、模擬人類感覺的世界的實(shí)時(shí)表表達(dá)，有時(shí)也稱為虛擬環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種虛擬的場(chǎng)景，使用戶有種交互-想象-沉浸的感覺。VR的核心是人工智能和計(jì)算機(jī)視覺，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)工具應(yīng)用技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)是VR的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 VR應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)劣勢(shì)

1.2.1優(yōu)勢(shì)

VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)：

（1）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也培養(yǎng)學(xué)生的思維和探索能力；

（2）因人施教、因材施教，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；

（3）拓展化學(xué)學(xué)習(xí)的多維度空間，徹底打破時(shí)間、空間的限制；

（4）通過(guò)虛擬實(shí)踐獲得隱性知識(shí)；

（5）彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，避免危險(xiǎn)；

（6）創(chuàng)設(shè)良好的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“真實(shí)情景”下的形象化教學(xué).

VR技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中，不僅有效地解決了學(xué)校經(jīng)費(fèi)，而且還及時(shí)地緩解了學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、老化、更新度不夠的問(wèn)題。同時(shí)排除了化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的諸多制約條件，例如反應(yīng)物質(zhì)有毒有害，污染環(huán)境，反應(yīng)現(xiàn)象過(guò)于劇烈，有危險(xiǎn)性，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不利于學(xué)生觀察反應(yīng)現(xiàn)象等，VR技術(shù)使微觀實(shí)驗(yàn)宏觀化、靜態(tài)現(xiàn)象動(dòng)態(tài)化、抽象知識(shí)形象化、復(fù)雜工藝簡(jiǎn)潔化、昂貴實(shí)驗(yàn)仿真化，給傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)新的生機(jī)和活力。

1.2.2弊端

（1）學(xué)習(xí)者完全沉浸在游戲的世界里，容易引起學(xué)習(xí)者沉迷，增加了設(shè)計(jì)的難度；

（2）VR 技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，作為一種新環(huán)境使教學(xué)設(shè)計(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)；

（3）VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)處于萌芽階段，由于技術(shù)難度使資源開發(fā)與設(shè)計(jì)成熟度不夠高，應(yīng)用于教學(xué)中效果達(dá)不到預(yù)期效果；

（4）需要投入大筆的資金購(gòu)置相應(yīng)的設(shè)備，而且教師要想應(yīng)用還這項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)行培訓(xùn)，使教師掌握這些技術(shù)，然后幫助學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)；

1.3個(gè)人展望及建議

筆者認(rèn)為VR技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員、學(xué)校以及使用者應(yīng)該遵從一下幾點(diǎn)：

（1）老師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀念，并增強(qiáng)軟件應(yīng)用能力；

（2）學(xué)校應(yīng)該不斷提高學(xué)校自身的硬件實(shí)施水平，來(lái)滿足學(xué)生需求；

（3）從事教育的設(shè)計(jì)者和教育者轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育模式，才能設(shè)計(jì)出更高效的產(chǎn)品供教學(xué)使用，提升學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力。

隨著時(shí)代的快速發(fā)展和不斷進(jìn)步，VR技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用必將會(huì)越來(lái)越廣泛，對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可能是其中的一種，教師要想應(yīng)用好這些新技術(shù)，必須樹立終身學(xué)習(xí)理念，不斷的學(xué)習(xí)新知識(shí)，提升自己的教學(xué)能力，有效的應(yīng)用這些技術(shù)，從而促進(jìn)了學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展。

2 Method

2.1研究方法

由于VR技術(shù)本身應(yīng)用還處于初級(jí)階段，國(guó)內(nèi)尚沒有幾篇關(guān)于VR技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用文獻(xiàn)，所以筆者從其他相關(guān)方面著手進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。比如：以“VR技術(shù)”、“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”、“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”等內(nèi)容為重點(diǎn)，進(jìn)行檢索，通過(guò)搜集并整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，以挖掘可用的資料，為基本概念的界定以及應(yīng)用狀況也提供了有力的依據(jù)。

3 Conclusion

學(xué)校應(yīng)用 VR 技術(shù)，不僅有效地解決了學(xué)校經(jīng)費(fèi)，而且還及時(shí)地緩解了學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、老化、更新度不夠的問(wèn)題。VR技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)中，不僅能更好地營(yíng)造良好的教學(xué)氛圍，還能最大程度地提高學(xué)生的實(shí)踐能力以及掌握知識(shí)技能的能力。而VR技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生能最大限度地參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行知識(shí)的探究，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的參與熱情，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能激發(fā)學(xué)生的啟發(fā)思維，真正成為學(xué)習(xí)的參與者，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力得到培養(yǎng)，培養(yǎng)一種科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

將VR技術(shù)引入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，第一，由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地有限、設(shè)備費(fèi)用高昂、材料消耗較大運(yùn)用。不僅可以在計(jì)算機(jī)上建立虛擬儀器設(shè)備、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)踐基地，創(chuàng)造接近于實(shí)際的技能仿真訓(xùn)練環(huán)境，還能夠借助計(jì)算機(jī)優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)的環(huán)境。VR 技術(shù)，使實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的虛擬化，能夠較好地解決實(shí)踐場(chǎng)地限制、裝備損耗等一些列問(wèn)題；第二，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)由于時(shí)空限制較大，不能使學(xué)生反復(fù)操作實(shí)驗(yàn)，突破實(shí)踐教學(xué)的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)反復(fù)的、無(wú)危險(xiǎn)的情境式實(shí)踐教學(xué)；可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)將特定的對(duì)象和發(fā)生的事件單獨(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行有機(jī)組合的教學(xué)內(nèi)容與虛擬環(huán)境。同時(shí)學(xué)習(xí)者不受時(shí)空的制約，隨時(shí)隨地可進(jìn)入學(xué)習(xí)環(huán)境，自主安排學(xué)習(xí)的進(jìn)度，進(jìn)行“虛擬”的實(shí)踐體驗(yàn)并從中獲取經(jīng)驗(yàn)，在反復(fù)探索中充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主體性與實(shí)踐的積極性；第三， VR 具備的聲、圖、文并茂功能，可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)逼真的學(xué)習(xí)場(chǎng)景、可以給予多重感官刺激，還可以提供太懂得人機(jī)交互，既增強(qiáng)了體驗(yàn)者的沉浸感，又使學(xué)生得到了放松，并獲得了愉悅、有趣的心情，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，更便于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

作者簡(jiǎn)介：羅永霞（1994-04），女，回族，寧夏中衛(wèi)人，西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院，研究方向虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

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