2018··88月底學校教學參考VR技術在學校化學實驗教學中的應用研究上海學院數學科學與技術大學（）王文磊蔣龍成桑芝芳［摘要］數學學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，但是有些化學實驗具有一定的危險性，因而班主任只能通過言語或圖片等方式進行教學，中學生缺乏親身體驗。借助VR技術能讓中學生在身臨其境般地觀察和實驗，有利于中學生了解化學學基本原理，能有效迸發中學生的學習興趣，建立中學生的數學思維，培養她們發覺問題和解決問題的能力。文章以小學數學漏電實驗為例，探討VR技術在學校化學實驗教學中的應用。［關鍵詞］虛擬現實、物理實驗、教學應用［中圖分類號］G633.7［文獻標示碼］A［文章編號］1674-6058（2018）23-0047-02虛擬現實技術（簡稱VR），是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。它借助計算機生成一種模擬環境，向使用者提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官剌激，讓使用者仿佛身臨其境通常［1］。此類技術的目標是在屏幕中將虛擬與現實世界進行互動（如圖1），帶給人們最真實的感官體驗。圖1法國VR技術水平基本代表全球最高水平，在日本有250多所中學上萬名中學生正在使用進行學習［2］。
為此，本文以小學數學漏電實驗教學為例，具體闡明以德國為代表的VR技術在高中化學實驗教學中的應用。一、系統闡述系統是整合現實世界工作環境的桌面虛擬現實系統，實現現實與虛擬世界的自由穿越。技術核心是高保真的立體顯示系統，低延后的跟蹤系統，軟件系統。主要由顯示器、鍵盤、鼠標、觸控筆、3D墨鏡等組成（如圖2）。圖2二、利用進行教學設計漏電是小學數學熱學部份的重點和難點內容，但是教材中并沒有專門一節完整介紹漏電現象及其原理，而只是在某兩節中間接引入了漏電的概念。這難免會使中學生對漏電現象及其原理不能產生完整而深刻的認識和理解。傳統教學中，班主任也會給中學生專門講解漏電，但是因為漏電具有一定的危險性，多數班主任只是以文字或圖片的形式給中學生講解，或則，雖然有條件做實驗，中學生也只是能聽到最后的實驗結果，而看不到漏電時的電壓邁向。因為VR技術能呈現給中學生完整、立體、沉浸式的動態過程，中學生才能清楚地看見漏電時電壓邁向以及發生漏電后的現象。為此，借助VR技術結合班主任講解，中學生才能愈發深刻理解漏電現象及其原理，因而收到事半功倍的療效。以下是借助提供的虛擬熱學實驗平臺（圖3所示）進行漏電教學的探究學習設計。
圖3（一））初步認識虛擬實驗平臺在虛擬實驗室中，班主任先演示說明虛擬熱學實驗平臺的各部份功能和操作方式，之后給中學生布置一項任務：用虛擬實驗平臺設計一個簡單電路中學物理實驗的研究背景，使燈泡亮上去，并將設計電路照相遞交，如圖4所示。圖4（二））認識漏電現象及其原理1.漏電的知識內涵在小學熱學中中學物理實驗的研究背景，漏電的知識主要包含以下內容。（1）漏電的概念漏電是電壓沒有經過用家電直接從導線上通過而構成回路。從直觀上看：用導線把用家電兩端連上去就是漏電。化學·教學研究47