淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

韓素敏

【摘要】隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與迭代，VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。本文設(shè)計(jì)了一項(xiàng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在初中化學(xué)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)示例，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)靈活運(yùn)用在初中課堂教學(xué)中，并進(jìn)一步總結(jié)了虛擬現(xiàn)實(shí)在初中化學(xué)課堂的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);初中化學(xué);教學(xué)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)是一種匯集計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)等多種技術(shù)，創(chuàng)建模擬仿真環(huán)境，讓用戶體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也被稱為“沉浸式多媒體”，具有沉浸感、交互性、想象性三大特征。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)走進(jìn)了課堂。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以有效補(bǔ)充初中化學(xué)課堂傳統(tǒng)教學(xué)方法（如，板書、PPT、記錄視頻）等的缺陷，給予學(xué)生更加直觀的認(rèn)識(shí)，幫助他們快速理解原有的抽象知識(shí)點(diǎn)，從而提升化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于學(xué)生理解教學(xué)重難點(diǎn)

以初三化學(xué)課程《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》為課程設(shè)計(jì)范例，本節(jié)課程主要在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生了解原子核外電子是如何排布的，課程重點(diǎn)與難點(diǎn)在于如何引導(dǎo)學(xué)生理解原子核外電子是具有分層排布的特點(diǎn)及規(guī)律。較傳統(tǒng)的教學(xué)方法而言，利用VR技術(shù)進(jìn)行本次課程的教學(xué)，更能直接地讓學(xué)生觀察并理解課程重點(diǎn)難點(diǎn)、引導(dǎo)思考上具有更大優(yōu)勢(shì)。課程教學(xué)設(shè)計(jì)如下：

首先，通過對(duì)原子結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)生可以初步掌握原子的一些特性，如電子占據(jù)著原子核外的空間，并且電子就在這個(gè)空間里作高速的運(yùn)動(dòng)等。然后，引導(dǎo)學(xué)生思考“原子核外電子排布和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”，這時(shí)借助VR設(shè)備，讓學(xué)生觀察通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬的微觀原子結(jié)構(gòu)和核外電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來的沉浸式體驗(yàn)，學(xué)生仿佛能夠近距離觸碰原子，觀察原子核外電子排布的成像，描述電子排布規(guī)律。再之后，由教師切換觀察的元素類型，讓學(xué)生觀察并描述原子最外層電子數(shù)與元素類別的關(guān)系。最后，由教師總結(jié)原子核外電子分層排布的特點(diǎn)，歸納電子排布規(guī)律，并向?qū)W生教學(xué)原子結(jié)構(gòu)示意圖。

VR課程設(shè)計(jì)總結(jié)：初中化學(xué)知識(shí)中，原子的結(jié)構(gòu)屬于化學(xué)基本理論，闡述的是微觀世界的規(guī)律，難以開展直觀形象的實(shí)驗(yàn)。在以往的教學(xué)中，該課時(shí)內(nèi)容往往只能憑借有限的動(dòng)畫資源和圖片資源來解釋原子的結(jié)構(gòu)，顯得比較枯燥。現(xiàn)在利用VR技術(shù)，就可以讓學(xué)生進(jìn)入微觀世界進(jìn)行沉浸式、近距離觀察原子核、電子、中子和質(zhì)子等原子的結(jié)構(gòu)，這樣的沉浸式體驗(yàn)比觀看視頻、平面動(dòng)畫的帶入感要強(qiáng)很多，能夠集中學(xué)生的注意力，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解

化學(xué)是中學(xué)階段較為重要的一門學(xué)科。在化學(xué)學(xué)習(xí)中，需要宏觀辨識(shí)與微觀探析，這對(duì)學(xué)生的邏輯思維和抽象思維的綜合運(yùn)用有著一定要求。但初中的學(xué)生剛剛接觸化學(xué)，課程知識(shí)儲(chǔ)備有限，學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)難以了解。但提供直觀的體驗(yàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)中是很容易實(shí)現(xiàn)的，利用VR技術(shù)，可以讓學(xué)生對(duì)化學(xué)進(jìn)行直觀體驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高課堂的教學(xué)效果。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性

傳統(tǒng)化學(xué)授課過程中在新時(shí)代已經(jīng)通過引入信息技術(shù)，在教學(xué)過程中增加大量的多媒體元素。但在新階段，信息量較為稀疏的多媒體教學(xué)已經(jīng)難以集中學(xué)生們的注意力，對(duì)于教師的授課效果和教學(xué)效率存在不利影響。而通過將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)與中學(xué)化學(xué)課堂進(jìn)行結(jié)合，能夠大幅提高學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的探究興趣，深入激發(fā)他們的主動(dòng)積極性性，實(shí)現(xiàn)提高課堂知識(shí)講解的信息量、優(yōu)化整體課堂教學(xué)效果的目的。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)

在中學(xué)化學(xué)課程，尤其是初中化學(xué)課程授課的過程中，存在著大量的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，如何將微觀難懂的知識(shí)化為直觀真實(shí)的感受，是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵所在。這在傳統(tǒng)課堂模式中，教師需要通過教材以及相關(guān)多媒體課件，為學(xué)生解答難點(diǎn)問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在練習(xí)式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，能夠發(fā)揮最大程度的輔助效果。教師還能夠在化學(xué)課堂中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過模擬反饋?zhàn)寣W(xué)生能夠通過直觀地虛擬現(xiàn)實(shí)感受，增強(qiáng)對(duì)于知識(shí)的了解程度，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)知。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與迭代，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中，有助于學(xué)生理解教學(xué)重難點(diǎn)，有助于加深學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，從而提高教育教學(xué)的效果。筆者相信，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)靈活運(yùn)用在初中課堂教學(xué)中，將進(jìn)一步提高虛擬現(xiàn)實(shí)在初中化學(xué)課堂教學(xué)的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì)。

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責(zé)任編輯? 李海濤FCB909F9-F4EC-4CFB-9467-697996E1C3A6