第一篇：虛擬現實技術在中學化學 實驗教學中的應用

虛擬現實技術在中學化學 實驗教學中的應用

班級：化學1001班 姓名：代有來

學號：2010254030107虛擬現實技術在中學化學實驗教學中的應用

摘要：化學式自然科學的重要組成部分，著重研究物質的組成、結構和性質的關系，以及物質轉化的規律和調控手段?；瘜W課程可以幫助學生從化學的視角去認識科學技術和社會生活方面的問題，在基礎教育階段，化學課程的教學呈現出“通過實驗學化學”的發展趨勢，將實驗貫穿整個化學課程實施。目前，中學化學課程中探究性試驗占有重要地位，是學生積極主動的獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動，也是構建化學基礎知識和提高學生素質的需要。隨著信息技術的發展和課程整合成果的不斷涌現，將虛擬實驗系統引入中學課程教學，成為教育工作者關注的熱點。在化學學科教學過程中合理運用虛擬現實技術，將虛擬實驗室與化學學科實驗課程有機整合，根據虛擬實驗室特有的優勢，應用虛擬實驗室進行探究性試驗教學。

關鍵詞：虛擬現實；實驗教學；探究實驗 正文：

一、中學化學實驗的分類

化學是一門比較成熟的基礎自然科學，實驗是化學事實的重要組成部分，也是化學 基本理論和觀點的重要支撐點，化學科學領域的任何一項重大突破，無一例外地都要經 過化學實驗這一環節，化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎，因此，化學實驗也 是化學教學的重要內容。

中學化學實驗是根據培養目標和教學任務，遵循學生認知規律，體現化學學科發展

特點而精選的基礎實驗，其內容豐富，形式多樣。為了研究方便，按照不同的分類維度，對中學化學實驗有不同的分類方法。

按照實驗的主體不同，可將實驗劃分為：演示實驗、學生實驗、實驗習題、家庭小 實驗；按照實驗內容分類，可分為：化學基本操作實驗、元素化合物性質和制備實驗、闡明化學概念和基礎理論的實驗、化學反應應用于化工生產中的實驗、解釋日?，F象或 解答化學問題的實驗、趣味實驗；按照實驗中質與量的關系分類可分為定性實驗和定量 實驗。

以上分類標準是按照不同的研究目的、不同的研究方法等對化學實驗進行的不同維 度分類，在這里我們按照建構主義思想，從學生的認識出發，按照實驗在認識過程中的 作用分類，將中學化學實驗分為：驗證型實驗、探究型實驗、模擬型實驗和對照型實驗。驗證型實驗：驗證型實驗是為檢驗化學理論、驗證化學假設、提供實驗事實而進行 的一種實驗。驗證實驗是科學的研究方法和科學的研究態度的重要組成部分，在化學研 究中沒有被驗證的理論、假說或者事實都被認為是不確定的。在化學課程的教學過程中，驗證型實驗通常用來驗證或證實所學的化學知識。這種類型的實驗在中學化學中如：碘 升華實驗、完全燃燒和不完全燃燒等。

探究型實驗：探究，是指圍繞問題展開的活動，是逐步分析和解決問題的過程。探 究學習是指運用探究的方式進行的學習活動和過程，亦即學生在教師的指導下，主動發 現問題，以一種類似科學研究的方法對問題進行分析和研究，從而達到問題解決和知識 獲得的過程與活動¨。通過以上對于探究學習的研究可知，探究型實驗是指圍繞某一化 學研究對象，在觀察和總結研究實驗現象和實驗數據的基礎上，歸納總結出結論的一種 學習模式。探究型實驗以實驗作為基礎，啟發引導學生獨立的探索知識，是學生了解知 識的產生和發現過程，讓學生通過自身的努力，通過積極的思維活動，概括得出有關的 結論，并進行科學探究過程和探究方法的系統訓練。新的化學課程標準中指出“化學實 驗是進行科學探究的主要方式，教師應改變傳統的實驗教學，精心設計各種探究型實驗，促使學生主動的學習，逐步學會探究”通過這種教學方式，既激發學生學習興趣，使學 生掌握實驗技能，又能夠改變學生傳統的學習方式，是學生主動學習、自主探究，逐步 形成科學探究的能力。我們這里將詳細探討探究型實驗在中學化學實驗中的應用。模擬型實驗：由于受到實驗條件限制、安全性制約、常規環境下反應現象不明顯等 因素的約束，通常教師借助模擬的方法，選定替代物對實驗進行模擬。這種實驗在中學 化學實驗中如實驗室里用模擬接觸法制硫酸等。

對照型實驗：這種實驗通過對比或對照來研究物質的某種屬性的一種實驗。這種實 驗要設計兩個或兩個以上的對比組實驗，一個作為標準組；另一個為實驗組，通過對比 實驗對比、對照判定實驗組是否有相同或類似的性質。

二、虛擬環境下的教學模式選擇

教學模式這一概念最早是由美國學提出，它是指在一定的教育思想、教育理念指導 下，結合大量的教學經驗，將教學四要素有機的組織起來，形成相對穩定的教學活動框 架。也就是在相應的教育思想、教育理論、學習理論的指導下，結合一線教師的實踐經 驗，將教師、學生、教學媒體、教學內容有效組織起來。教學設計的過程模式可以作為 學校和委托教學培訓機構的溝通手段，還可以作為管理教學系統設計活動的指南，以及 作為整個教學設計過程的依據。

為了更好的分析中學化學的教學情況，從而總結歸納出實踐性好并且符合學生認知 規律的中學化學實驗課程的教學模式及教學設計過程，我觀察并分析了2007年、2008 年和2009年全國中學信息技術與課程整合優質課大賽(化學部分)的視頻、音頻、幻 燈片及說課稿等資源，其中涉及來自全國12個省市的45名中學教師，從中總結出信息 技術支持下探究型教學模式的教學設計過程和學生探究學習流程。首先對教師教學模式 的選擇和教學的支撐環境情況進行分析

多數教師在教學過程中采用探究型的教學，其中在分析 的45節獲獎課程中，有27節應用的探究型教學模式。義務教育階段，化學課程中的探 究型實驗教學，是一種重要的學習方式，也是義務教育階段化學課程的重要內容，對發 展學生的科學素養、化學基礎知識和技能的培養具有不可替代的作用。多數一線教師已 經意識到信息技術在教學過程中的重要作用，大多采用多媒體環境下的教學，少數教師 結合網絡平臺開展探究教學活動。

與探究活動的一般過程相同，中學化學的探究型教學過程仍然在教師和學生兩個方 面研究教學過程。所不同的是，中學化學的探究過程首先是教師的教學準備階段，這一 階段無學生參與，教學準備階段由教學分析階段、探究準備階段和設置并說明問題階段 組成。教學分析階段又包括學習者特征分析、學習任務分析、解決問題可行性分析、三 維教學目標分析階段等；探究準備階段是教師為學生的學習過程提供必要的前提，包括 先行組織者的準備、探究平臺準備、探究工具準備等；學生的探究學習是在教師預先設 定的范圍內開展探究活動，在學生探究活動開始前，教師要設置探究問題，并對探究主 題作簡要說明。

進入教學過程階段，這一階段分為教師活動和學生活動兩個方面進行，這兩個方面 是同一教學過程下的兩個方面，而不是分開的教學過程。教學過程方面，教師在探究活 動開始前對學生學習進行啟發、引導。教師在整個教學過程中引導、監控整個學習過程，并適時的組織討論，并對實驗現象作出解釋，最后教師對整個虛擬探究過程進行總結，對探究活動進行總體說明，講虛擬實驗回歸真實實驗，促進學生知識的拓展和遷移，促 使學生能力的提高。

學生方面，由于是在虛擬環境下開展的學習活動，首先進行虛擬儀器的使用練習和 對于先行組織者的學習，然后是整個探究學習過程，在學習過程結束后與同伴交流，并 反思探究過程，最后進行自我評價和教師評價，對學習結果升華。

我們將在此教學模式的指導下，運用相關教學設計思想，從教師和學生兩個方面設 計探究過程：

三、虛擬環境下學與教的教學系統化設計過程

在這種教學模式下，對于教學過程的系統化設計也與傳統的教學設計流程有較大的 差異。在建構主義思想和新課程理念及素質教育思想的指導下，我們根據我國一線教師 的教學經驗，并結合“主導一主體”的教學設計思想，以“學教并重’’理念為指導設 計出適合虛擬環境下中學化學探究型實驗教學的教學系統化設計流程。

對教學過程進行分析可以反映出中學化學實驗課程教學的基本情況，最終目的是要 得出出在初中化學教學中教學設計過程和學生自主探究流程。由此我們選擇了觀察法、數據統計法、內容分析等方法對優質課大賽資源進行分析。根據教學過程中探究活動的 開展情況，再結合科學的教學理論和新課程及素質教育理念，歸納出適合于探究型實驗 教學的教學模式和教學設計流程。我們分別在教學分析階段、教學目標分析、教學準備、教學指導、平臺利用、評價反思等幾個方面進行了分析。

對于信息技術與課程整合大賽中的資源進行分析，我們得出，在教師方面探究過程 基本包含以下基本環節：學習者分析、教學內容分析、學習目標分析、學習指導、教學 媒體設計、數字化學習資源的利用、教學評價和教學反思等。對以上問題的對研究虛擬 環境下中學化學課程探究實驗的過程和步驟提供了良好的依據。

通過教師教學過程表的分析，可以看出一線教師在教學過程中，著重對學習者分析、教學內容分析、學習目標分析、學習指導、教學媒體設計、和教學反思等；多數教師在 教學過程中涉及數字化學習資源的利用、教學評價；較少教師在教學過程中使用先行組 織者策略；幾乎沒有教師對解決問題的可行性分析進行分析。然而在實際的教學中先行 組織者策略和解決問題的可行性分析是教學過程中的重要內容，尤其是在虛擬環境下的 探究實驗中，這兩方面顯得格外重要。

其中，先行組織者策略是能促進有意義學習的發生和保持的最有效策略，是利用適 當的引導性材料傳遞當前所學的新內容加以定向與引導。這些引導性材料通常和新知識 間存在著包容性、概括性、和抽象性上的聯系，便于新舊知識間建立聯系，從而促進新 知識的學習。這種策略尤其適合探究型學習，在學生進行探究學習前，將先行組織者呈 現給學生，便于學生探究學習的進行。

解決問題的可行性分析，在處理教學中遇到的問題時，分析造成這種問題的原因是 什么，這種問題是什么性質的，運用虛擬環境下的探究實驗以及教學系統化設計是否能 解決這一問題，這一步驟在教學過程中是極為重要的一步。然而，通過分析我們得知，在實際的教學中，教師很少考慮這一問題，造成了人力及資源的浪費。

對于虛擬環境下的探究型教學實驗，與以往的教學方式有很大差異，教師在整個實 驗過程中起到引導和輔助學生學習的作用，由此，教學設計環節也較傳統的教學設計有 很大差異，下面我們從教師角度探討一下虛擬環境下中學化學實驗課程的教學設計流 程：

整個教學設計環節分為三個階段進行，其中包括教學分析階段、教學目標確定階段、準備階段、指導階段和探究型實驗的總結性評價階段。

教學分析階段包括學習者分析、學習任務分析和解決問題的可行性分析。

學習者分析：教學的最終目的是為了有效促進學生的學習，學生的原有認知結構和 認知風格對學習的結果起到至關重要的作用，對教學設計起到重要作用的心理因素進行 分析，為后續的教學系統設計步驟提供依據。

學習任務分析：探究型教學是以學習任務為基礎的，教師在探究活動開始前對學習任務進行分析，找出其中的重難點及學生難以解決的問題，在探究活動開始前向學生說 明。探究問題的可行性分析：了解并掌握學生已有的知識同本次探究活動的相關性以及 學生對以往知識的掌握情況，判斷學生探究活動的可行性。

教學目標分析階段，新課程標準下，將學習過程的目標分為三個維度：知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀目標。教學無論是探究型的實驗教學還是其他形式的教 學，其目標都是促使學習者朝著目標所規定的方向發生變化，在教學的系統化設計中，教學目標是否明確、規范、具體，直接影響到學習活動能否沿著正確的方向進行，它是 縱貫整個學習、探究活動的整個過程的一種指導思想，是對教學活動的一種原則性規定。準備階段：是教師對于學生探究活動的準備，其中包括準備并提供給學生探究新知 識的先行組織者、實驗平臺的提供、探究工具的提供。盡管這一過程是在虛擬環境下完 成，但這些步驟仍必不可少，尤其是虛擬環境下探究平臺的準備和探究工具的提供，是 學生在虛擬環境中進行探究的必要前提。

提供先行組織者：先行組織者是利用適當的引導性材料對當前所學的新內容加以引 導，這類引導性材料與當前所學新內容之間存在包容性、概括性和抽象性符合同化理論 的要求。

探究平臺的準備：在虛擬實驗室中完成探究實驗，實驗平臺是完成探究過程的必要 前提。虛擬實驗同實物的操作實驗相同，需要教師做大量的準備工作，包括實驗虛擬實 驗平臺的使用和調試等。

探究工具的準備：探究工具包括相關資料的搜索工具，實驗記錄工具、數據處理工 具以及實驗過程的協作交流工具等。這些工具在虛擬環境的探究實驗中顯得尤為重要，也是探究過程必不可少的條件之一。

指導階段：這一階段是學生實施探究活動的過程，也就是課堂教學過程。在這一階 段教師的教學功能已經轉變為指導、輔助功能，教師在這個過程中回答學生的疑問，對 所有同學都遇到的共性問題做及時的糾正。真正做到“以學生為中心"的教學，所有虛 擬資源和非虛擬資源都是為了支持學生的“學”，而非教師的“教”，教學的中心已經從 教師向學生轉變。逐漸形成以教師為“主導”，學生為“主體”的新型教學結構，以適 應新型教學環境，實現信息技術與學科教學的深層次整合，實驗教育改革的跨越式發展，最終實現培養創新型人才的目標。

探究的成果評價：對于探究學習過程的評價要基于三維教學目標，從多個角度出發，尤其是實驗課程的探究過程，涉及到各種實驗過程、步驟的規范性、探究過程的態度、協作交流情況等涉及到所有探究過程的環節。對于課堂教學的評價通常是總結性評價，總結學生探究過程的不足。將學生學習過程中的表現即時的反饋給學生，供學生修正自 己的探究模式，便于學生更好地進行以后的學習。

教師是整個探究活動的指導者和促進者，涉及到給學習者指定方向，通過各種手段 提升學習者的興趣；為學生解釋任務和對實驗資源的基本操作做出解釋；對整個探究過 程作基本的描述，使學生不至于漫無邊際的探究，為學生提供完成探究所需的所有策略、步驟等；最終在同學問完成評價后，教師對整個探究過程做最后的總結性評價。學生是整個探究式學習活動的主體，一切問題的出發點和歸宿都是促進學生學習，學生的探究學習過程可參照科學探究的一般過程：發現或提出問題、提出猜想和假設、制定研究計劃與設計實驗、進行實驗搜索證據和分析數據得出結論。與一般的探究活動 所不同的是，學生的所有探究活動都是在教師的指導和監控下進行的；學生的探究活動 不同于科學探究，其目的在于通過探究活動獲取知識，學習過程要在教師設定的總體目 標下進行，進行探究活動前，學生要仔細閱讀教師對探究活動的總體要求；鑒于學生探 究活動的學習目的，在完成探究活動后要進行小組或組間的交流協作，教師對整個探究 活動給予評價反饋，最終實現學生學習目標的實現。總體說明：學生在教師的指導下進行探究活動，根據三維教學目標，并且結合多數 學生的認知特點和思維習慣，分析學習任務，給學生探究實驗指定方向，通過各種手段 提升學習者的興趣。并向學生提供先行組織者，使學生掌握與新的知識相關或相近的知 識；對實驗的目標作概括性的描述，必要時要向學生說明該實驗的注意事項，把實驗的 難度控制在合理的范圍內，既激發了學生探究知識的興趣，又不至于是學生由于無法完 成實驗而產生挫折感。

猜想與假設：學生根據已掌握的知識和技能，對新問題提出假設。這一過程中可以 和同伴或教師交流，以優化自己的假設，為自己下一步設計實驗奠定基礎。

設計實驗：根據上一步自己的假設，設計自己實驗步驟和過程，其中包括儀器的連 接、藥品的選取等。

實驗過程：這一步是進行實驗的過程，學生獨立或者小組跟組設計的實驗步驟實施 實驗方案。在虛擬環境下的實驗，可以充分滿足學生的探索欲望，適當擴大學生藥品的 使用范圍和儀器數量，在實驗過程中學生要認知觀察實驗現象。

收集數據：實驗過程中不斷的對實驗現象和實驗數據進行記錄，這一過程培養學生 對待科學的態度，絕不錯過任何一個實驗現象，也絕不漏掉任何一個實驗數據，為之后 的實驗分析打下良好的基礎，進一步培養自己科學探究的能力。

驗證假設并解釋結論：通過對收集到的數據和實驗現象的認真分析，得出自己的結 論，并回頭驗證自己的假設。這是一個反復的過程，學生可以根據得到的數據修正自己 的實驗過程重新設計自己的實驗。同時，這一階段完成后可以和同伴交流，并且形成最 終的匯報，將最終的結果反饋給教師，作為教師評定探究過程的一項依據。

反思與評價：整個實驗過程結束，學生對自己的實驗過程反思，總結自己在探究過 程中的得失同時進行自身評價、小組間的評價和教師的總結性評價。

表達與交流；這一環節是總結與提高的過程，同學間通過不同的假設與步驟，通過 不同的途徑，探究完成了實驗任務。通過表達與交流可以取長補短，為以后的實驗學習和科學研究奠定良好的基礎。

形成性評價：這一過程由教師完成，教師在觀察分析整個實驗組的探究過程后，對 實驗進行相對性評價，總結學生探究過程的不足。將學生學習過程中的表現即時的反饋 給學生，供學生修證自己的探究模式。

在實際的探究學習過程中，并不是所有的探究虛席活動都完全遵照以上探究過程，進行探究實驗的目的主要是使學生模仿科學家在進行科學探究過程中的過程，完成教學 目標，學習科學探究的各種技能，提高學生的科學探索素養。在整個探究過程中，學生 的探究活動表現為：學生是整個探究活動的主體；利用虛擬環境為學生提供盡可能多的 探究條件和實踐探究思想的機會；充分發揮學生探究活動的主觀能動性。

第二篇：多媒體技術在中學化學實驗教學中的應用

多媒體技術在中學化學實驗教學中的應用

摘要：化學實驗是中學化學教學中最普遍采用的手段。但由于實驗條件的限制，實驗的科學性、直觀性、探索性和操作性的特點在教學中不一定能完全體現。因此，把現代信息教學技術應用于化學實驗教學中，克服實驗條件的限制，旨在對以下幾方面有所突破，提高演示實驗的可見度性。增加演示實驗的時效性，保障演示實驗的安全性，加強學生實驗操作的規范性，為創造學生進行實驗設計的條件，豐富學生實驗知識等，都能最大限度地發揮實驗的作用。

關鍵詞：中學化學實驗；多媒體教學技術

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)36-0091-02 投影技術對化學實驗教學中的應用

化學課的演示實驗，其目的是通過實驗讓全體學生觀察到物質變化的全過程，有理性上有一定的認識，從而提出疑問，獲得結論。演示實驗可提高學生對化學的學習積極性和參與程度，體現實驗過程的真實性、科學性，讓學生信服，是培養學生觀察能力的重要途徑，也為引出課題、問題，進行討論、探索、發現，創造條件。因此，演示實驗要真正起到演示作用，不能演而不示，使演示實驗變成講述實驗，觀察實驗現象變成講解實驗現象。為了提高演示實驗的可見度，傳統的方法一般采用放大實驗儀器，抬高實驗裝置，增加實驗藥品的用量，巡回展示實驗結果，然而實驗儀器的放大是有限的，巡回展示實驗結果又浪費時間，且有些現象是在實驗中瞬間產生的而無法觀察到，以至影響教學效果。采用投影技術，可克服上述缺陷，大大提高演示實驗的效果。例如：濃H2SO4稀釋實驗時，對實驗中關鍵性的觀察點――溫度計讀數的變化，通過投影技術進行擴大，使驗證性實驗的驗證更具科學性，用實物投影儀對氫氧化鈉固體表面潮解現象進行放大，激勵學生注意觀察生活中的化學現象。上述實驗在教師講課時感到很流暢，學生對知識的理解、掌握感到很輕松。攝像、放像技術在化學實驗教學中的應用

演示實驗的全過程需要較長的時間，且伴隨著一些無關緊要的現象，干擾學生正確觀察實驗現象，影響實驗的效果。由于學生課堂學習時間是有限的，要讓學生在有限的時間內盡可能多地獲得信息，給予學生信息要有選擇，使學生觀察到的現象對所學得的知識有價值。因此，采用攝像、剪輯技術，對實驗全過程進行加工，既為學生提供實驗全過程，又突出重要的實驗現象，同時也不失實驗的真實性。例如：演示實驗教學中，有些實驗具有一定的危害性和危險性，在課堂上無法實施演示，借助于錄像教學，既保證學生的安全，保護環境，又達到良好的教學效果。通過錄像技術還可以對實驗中的錯誤操作引起的危害進行真實再現，引起學生的重視，幫助學生掌握正確的實驗操作步驟和操作技能。例如：濃H2SO4實驗，課堂上一般演示正確的操作，對不正確的操作進行講解，通過錄像對濃H2SO4滴入水中放出大量熱量使H2SO4液飛濺現象進行演示，使學生加深對這一知識點的理解，這樣的教學可以使學生正確掌握實驗操作規則和正確認識實驗裝置，對實驗的成功起到一定的作用。

利用錄像技術中的功能效應，促使演示實驗真實性，如：高速成或緩慢的攝像技術和放像的快、慢、倒等功能不僅使學生緩慢地看到快速成反應的變化，還能使學生快速地觀察到緩慢的反應變化，讓學生迅速感知易觀察到的細節，提高學生觀察的敏捷性，同時縮短了教學時間，增加了演示實驗的時效性，提高了教學效益。

攝像、錄像技術還可以顯示較復雜的化工生產過程，使抽象的教學內容直觀化，便于學生對這類知識的理解和掌握，對一些價格昂貴的實驗、危險性大的實驗，定性的實驗，要求較多的操作技術，或裝置復雜的實驗也可以借助教學錄像來完成保障演示實驗的安全性、正確性、有效性、規范性。多媒體網絡技術在化學實驗教學中的應用

化學實驗的操作步驟和操作規范都有一定的要求，一旦學生操作失誤，不僅會引起實驗失敗，也可能引起實驗事故，更會引起學生的恐懼心理，影響學生學習化學的興趣，采用多媒體網絡技術，應用典型的軟件資料，對操作易出錯的后果進行模擬。這樣，讓學生在計算機前先進行模擬操作，以掌握正確的操作和對不正確的操作的理解，再進行實驗，將大大提高學生實驗的有效性。例如：高錳酸鉀制氧氣的實驗室制法中，實驗結束后應先將導管移出水面再移去酒精燈的操作，一旦失誤，有一定的危險性。為了解決這一難題，通過多媒體技術，設計、制作了氧氣的實驗室制法的軟件，對這一操作做了一些特別的處理，在課堂上，讓學生進行反復模擬實驗，一旦操作正確，計算機給予獎勵提示，鼓勵學生，而一旦學生操作錯誤，計算機則對水倒流試管底部，試管破裂的危險場面進行模擬。再如：對點燃未檢驗純度的氫氣發生爆炸進行模擬，使學生加深對操作錯誤引起危害的認識，然后再進行正確的實驗，通過多媒體技術的模擬，不僅提高了實驗的成功率，更深刻理解正確操作的重要性。

多媒體技術在化學實驗中，起到實驗設計教學，對學生進行化學知識和實驗操作技能的演示教學，有利于培養學生的遷移能力、解決問題的能力、相互協作能力和創造能力，在多媒體“實驗室”中讓學生在實驗室中暢游，發揮自己的才能，去探索化學世界的實驗。例如：物質的鑒別，通過多媒體“實驗室”提供學生所需試劑，由學生設計各種方法進行實驗并加以判斷。計算機對各種方法所產生的各種現象都會模擬，并正確判斷加以正確提示，有利于培養學生對知識的鞏固、應用和發展，培養學生的創造精神和創造能力。

在計算機多媒體技術上，我們可以通過聲音、畫面、文字于一體來展示微觀世界，微縮的客觀世界，模擬化學反應，打破了學生認識中的時空限制，用各種感官來感知信息有利于學生的主動參與，激發學習興趣，更符合現代學生的思維學習習慣，在通過交互功能和模擬技術，對一些危險性、危害性的實驗，放心的讓學生大膽操作，為學生的探索和創造提供條件。

當今是網絡化時代，網絡技術的發展，將為學生的自主學習提供最豐富的信息資源，使學生的知識來源更廣泛、更豐富，使學生可以不受時間、空間的限制，對有關實驗問題進行探討、推理，同時培養學生獲取信息分析、歸納、整理信息、運用信息解決問題的能力。

總之，化學實驗是中學化學教學最常用和最重要的教學手段，對幫助學生理解和掌握化學知識，有著舉足輕重的作用，隨著科學技術的發展，把現代教學技術與實驗相結合必將豐富實驗的內涵，增強實驗功能。

參考文獻

1王屹、韋海偉、黃敬東.教育信息資源在化學教學中的應用.中學化學教學參考，2003.(1～2)

2張建新.中學化學實驗教學反思.中學化學教學參考，2003.(1～2)

第三篇：虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用研究

虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用研究

【摘要】虛擬現實技術所具有的沉浸性、交互性、構想性和全息性，使它在實驗教學領域顯示出獨特的優勢。將虛擬現實技術應用在會展實驗教學中，改變了傳統會展實驗教學的模式，給教學過程帶來劃時代的變革，這為培養專業的會展應用型人才起到了重要的促進作用。

【關鍵詞】虛擬現實會展實驗教學

【基金項目】廣西高等教育教學改革工程項目(項目編號:2013JGA292)；桂林旅游高等?？茖W校重點項目（項目編號:2013JGA292）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）05-0225-02

一、引言

會展專業是一門實踐性和應用性較強的專業，會展實驗教學是會展專業教學的重要組成部分。目前，除一些教學條件較好的高校擁有自己的會展實訓室外，很多高校的會展實驗教學還只是局限于教師講解、幻燈片演示、視頻播放和實地參觀的教學模式，很難發揮學生的主觀能動性。當前我國會展業發展迅速，對會展專業人才需求迫切，而會展業的競爭對會展從業人員的質量會提出更高的要求，現階段高校中的會展專業學生都偏重于書本知識，學生的實踐能力相對欠缺。如何更大、更好地發揮會展實驗教學的作用，提高學生的實踐能力，使知識積累和實踐能力相結合，培養出真正的會展專業應用型人才，滿足會展業發展的需要，是今后會展實驗教學的改革和發展方向。

隨著信息技術的飛速發展，虛擬現實技術得到不斷成熟和完善，這是一門利用計算機對真實世界進行仿真的一項技術，用戶借助一些專業設備就可以利用虛擬現實系統融入虛擬空間，成為虛擬環境的一員，實時感知和操作虛擬世界中的各種對象。虛擬現實技術的出現改變了以往一些教學觀念和教學方式，對現代教育產生了深遠的影響。它打破了時間和空間的限制，使用學生處于一種虛擬的環境之中，使之成為課堂主角，發揮主觀能動性，學生在虛擬的多信息的環境中主動探索，能夠真正培養他們的實踐能力[1]。

二、虛擬現實技術概念及特點

（一）概念

虛擬現實技術最早由美國學者J.anier提出，他將虛擬現實定義為：用計算機運算生成一個逼真的鼠標、鍵盤等設備“進入”虛擬世界，在“虛擬世界”中瀏覽和交互。虛擬現實技術是融合計算機圖形學、智能接口技術、傳感器技術、模式識別、多媒體技術和網絡技術等綜合性高新技術，虛擬現實系統應具備與用戶交互、實時反映所交互的結果等功能[2]。虛擬現實技術是一項計算機圖形技術、人機接口技術、傳感技術、顯示技術、心理學及人工智能等技術相結合的綜合技術。

（二）虛擬現實技術的特點

1.沉浸性

沉浸性是虛擬現實技術的最主要特點，是指使用者利用交互設備能夠沉浸到計算機所創造的虛擬環境中，所體驗到的真實程度。在虛擬環境中用戶不但能夠聽到和看到，還可以觸到及嗅到這個虛擬環境中所發生的一切，如同真實的世界一樣，這是虛擬現實的最主要特點。

2.交互性

交互性是指用戶與計算機構建的虛擬場景進行交互，產生一種參與感。在虛擬世界中用戶可以使用鼠標、鍵盤、立體顯示頭盔、數據手套、立體眼鏡、嗅覺傳感器等設備進行交互，依據用戶的頭、手、腳等身體的動作和語言的變化，虛擬現實系統能夠給用戶呈現出不同的聲音與圖像，同時用戶通過調節自身動作和語言，就可以輕松實現對虛擬世界中各種物體的觀察與操作。

3.構想性

構想性是指用戶借助虛擬現實技術，能夠在虛擬世界中感知使抽象概念具像化的程度。例如在要建造一座體育場館或博物館，那么首先在設計階段要對外形和內部結構進行詳細的構思，如果讓一般的外行人來讀懂復雜的設計圖紙是非常困難的，借助虛擬現實技術人們可以直觀的看到建筑的外形以及內部結構，這比看圖紙更加形象和生動。

4.全息性

全息性是指虛擬現實系統能提供的感覺通道和獲取信息的廣度和深度。虛擬現實旨在提供多維感覺通道和類似現實的全面的信息，讓參與者通過全息傳感及反應裝置，在虛擬環境中獲得視覺、聽覺、觸覺及嗅覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。全息性是人們全身心沉浸到虛擬現實最基本的前提條件和技術基礎[3]。

三、虛擬現實技術在會展實驗中的應用形式

（一）構建了虛擬會展知識學習系統

虛擬會展知識學習系統是指在利用虛擬現實技術所構建虛擬環境中，學生進行會展相關知識學習的系統。該系統為學生提供了網上學習的服務技能，學生可在任何一臺聯網的計算機上進行課程學習，可幫助學生進行課前預習和課后的分析檢驗，課上實踐不了的內容可在課下通過網絡繼續完成。

（二）構建了虛擬會展實驗教學系統

虛擬現實技術構建了虛擬的實驗場所，學生可以通過網絡“走進”會展中心、會議中心和展覽館，使學生產生身臨其境的效果；同時學生可以像在現實中一樣，與虛擬世界中的各種對象進行交互；教師可以像在真實的場景里上課一樣，進行課程的講解和布置作業。不受空間和時間的限制，而更好地完成實驗教學。

四、虛擬現實技術在會展實驗教學中的應用優勢

（一）節省教學成本

實驗教學最重要的目的是讓學生能夠親自實踐，這樣才能對理論知識有深刻體會，達到理論與實踐相結合，從而為學生在今后的工作中能夠快速進入角色，盡快適應工作崗位打下基礎。在以往的會展實驗教學中，教師必須要帶領學生到會展中心、會議中心和展覽館等去實地上課，但受到教學經費，以及各種天氣、安全等條件的限制，不可能多次上這樣的實驗課，特別是外地以及外國的會展中心等場所那更加是不能去的，這嚴重制約了會展實驗課的教學效果。而虛擬現實技術構建的虛擬教學環境，可以突破時間和空間的限制，讓教師和學生足不出戶，隨時隨地通過網絡走便可以“走進”會展中心、會議中心和展覽館，在虛擬的教學環境中，虛擬的場地和虛擬的設備可以重復使用，而不會產生損耗，虛擬的實驗地點可以隨意前往，這最大程度上節省了教學成本。

（二）實現體驗式教學

目前國內高校會展專業實驗教學中，大多還是采用單一的圖像、視頻展示和走訪參觀的教學手段，而虛擬現實技術的應用，使教學手段向互動啟發式教學、發現式教學和協同工作式教學發展，從而推動了教學手段的科學化和智能化。采用虛擬現實技術可以使學生完全沉浸到教學所需要的會展場館和會議室中去，實現“體驗式”學習，身臨其境地熟悉整個會展場館和會議室其周圍環境，從而可以針對具體的內容進行體驗學習。虛擬現實技術通過逼真的聲音、圖像構建真實的學習場景，從而幫助學生獲得示范性知識、把握概念原理的實質，展現了學生不能直接觀察到的事物[4]。

如圖1所示，在模擬回旋式會議室與課桌式會議室布置中，學生可以全角度、全方位地了解兩種會議室的區別，不僅能在學生頭腦中建立這兩種會議室的構成，而且可以讓學生看得見、聽得見，從而全方位地了解兩種會議室中桌子和椅子擺設的位置等。這種類似于游戲式的沉浸感會使學生對相關知識點記憶深刻。體驗式的教學方式完全區別于傳統的授課方式，是一種教學方式的革新，適合其他學科領域推廣。

（三）實現互動式教學

虛擬現實技術的沉浸性、交互性、構想性和全息性等特征，可以使學生融入到虛擬的世界中，實現教師、學生與計算機的互動、教師和學生的互動以及學生與學生之間的互動。

圖2特裝展臺

在如圖2中所示的特裝展臺布置課中，通常情況下，老師只能告訴學生如何布置展臺，但在虛擬現實中，學生可以根據身臨其境的體驗，自行設計布置展臺，然后在計算機上共享，教師和同學之間還可以就此方案進行討論。在這樣實驗教學環境中，從而充分激發與調動每一位學生學習的熱情和主動性。

五、結束語

虛擬現實技術是二十世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，將虛擬現實技術應用于會展實驗教學，是對傳統教學的有力補充，虛擬現實技術將展覽館、會議室等“搬進”了教室，實現學生足不出戶就能體驗實景的效果，大大提高了學生的實踐能力，節省了教學成本。目前已有一些院校將虛擬現實技術應用于會展實驗教學，并取得了不錯的效果，這為培養專業的會展應用型人才起到了重要的促進作用。

參考文獻：

[1]湯躍明.虛擬現實技術在教育中的應用[M].北京:科學出版社,2007.[2]高矚;吉曉民.基于虛擬現實技術的工業設計方法論的探尋[J].機電產品開發與創新,2009(1).[3]叢海勃.淺析虛擬現實技術在旅游實驗教學中的應用[J].遼寧教育行政學院學報,2013(1).[4]張玉茹,楊鏡.虛擬現實技術在實驗教學中的應用[J].軟件導刊,2013(2).作者簡介：

董彥佼（1980-），男，廣西桂林人，碩士研究生，講師，研究方向：會展信息化。

第四篇：虛擬現實技術在博物館中的應用探討

虛擬現實技術在博物館中的應用探討

摘要：虛擬現實技術是利用計算機科技，將編輯好的三維數據通過各種不同的傳輸途徑呈現在人們面前的新興科技。博物館是征集、典藏、陳列和研究代表自然和人類文化遺產的實物的場所，是對公眾開放的非營利的，為社會發展提供服務，以學習、教育、娛樂為目的的永久性機構。本文將從虛擬現實技術的特點和博物館應用方面探析二者的結合。關鍵詞：虛擬現實技術；博物館；技術應用

一、虛擬現實技術

虛擬現實技術（簡稱VR），又稱靈境技術，是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。將編輯好的三維數據輸入到虛擬現實軟件的程序中，然后用直觀的方式將信息展現到人們眼前，使人們能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，讓人們可視、可知、可感，甚至是可嗅。

虛擬現實技術可跨越地域的限制，將人們無法親臨的景物呈現在人們的眼前，更可直觀的剖析很多無法拆卸和展示的事物。使人們更深入的了解事物的本質和內涵。

二、虛擬現實技術的應用

虛擬現實技術已經廣泛應用在我們生活的各個角落。應用在商業上，可以縮短開發周期，減少投資費用。應用在醫學研究上，可以數字化人體結構，虛擬手術過程，很好的解決了人體實驗對象資源匱乏的問題。應用在娛樂行業，虛擬滑雪場、4D電影等更是豐富了消費者的娛樂生活。

現在虛擬現實技術更進一步深入到了教育行業。虛擬校園、虛擬教學、虛擬博物館的出現，改善了傳統語言教學的略顯枯燥的教育方式。使人們更直觀、更深刻的獲取知識信息。

三、虛擬現實技術在博物館中的應用

博物館是人們學習知識、參觀文物、感受文化的地方，其社會意義強、教育功能直接，國家重視博物館建設，主張更多的博物館向社會開放。把虛擬現實技術應用到博物館中，不僅能夠加強博物館的社會功能和教育功能，同時也為博物館新的運作模式提供了可實踐的方式，轉變傳統博物館隨走隨看、走不到看不見的情況。故宮文化資產數字化應用研究所利用虛擬現實技術制作了四部大型虛擬現實作品，利用虛擬現實打造的互動展示、自主選取視角等技術，讓人們感受到了虛擬現實博物館的奇妙。

虛擬現實技術可以應用到博物館數字技術的各個層面，它可用于館內展品和古建筑的數字展示與數字保存、也可用于展品和古建筑的虛擬修復與文化遺產監測、還可用于博物館展品隨展以及博物館之間的展覽合作。虛擬現實技術應用到博物館中意義重大，能夠在保護文化遺產不受損害的同時，更好的滿足觀眾和游人的參觀游覽需求。

（一）.基于文物保護目的的虛擬現實技術應用

基于文物保護的目的，博物館內的展品都收藏在展柜中，受到展柜空間的限制，觀眾無法近距離觀看展品細節，也看不到文物被展柜遮擋的部分，虛擬現實技術解決了這一難題。它將文物的信息利用計算機數據化展示，逼真的呈現在觀

眾面前。更可外接感應終端，模擬文物形態、重量等外部特征。觀眾可通過對感應終端的操作，實現對虛擬文物的旋轉、放大縮小等操作。從而實現了真實文物無法提供的新穎的交互式參觀模式。

（二）.基于古建筑保護與內部展示的虛擬現實技術應用

基于古建筑保護的目的，很多時候，觀眾只能在圍欄外或者隔著玻璃參觀古建筑內景，受到室內光線和參觀距離的限制，室內陳設模糊不清，往往無法達到理想的參觀效果。虛擬現實技術引入后，可將文物古跡用數字化形式展現給觀眾，故宮博物院出品的《天子的宮殿》系列大型虛擬現實作品可帶領觀眾在太和殿、中和殿、保和殿、養心殿和倦勤齋等實際游覽中無法進入的著名宮殿建筑中無憂暢游，讓觀眾零距離觀賞宮殿內部陳設和古建筑原貌，在保護文物古跡不被損傷的同時滿足了人們的求知欲。

（三）.基于文化內涵展示的虛擬現實技術應用 內涵是指事物內部包含的實質和意義，在眾多博物館中文物古跡中蘊涵的是中華上下五千年的歷史積淀。利用虛擬現實技術可以將文物古跡背后的歷史背景、宗教文化、傳統制作工藝等文化內涵傳達給觀眾。利用虛擬現實技術的特點，將這些文化內涵形象化、具體化，并配合動畫、解說等后期效果，帶給觀眾超越視覺感受的文化體驗。

（四）.基于博物館合作的虛擬現實技術應用 隨著我國國際地位的提升，越來越多的外國友人了解并癡迷于中國的傳統文化。我國各大博物館也與許多國際知名博物館建立了友好的往來關系。在共同探討研究相關文物保護知識，交換展覽展示經驗的同時，博物館之間會定期舉辦專題性的借展展覽，以此來滿足廣大觀眾對異國文化的渴望。但是受到時間、距離以及相關條例的限制，每次參展的文物等級和數量都受到嚴格的控制，大型展品和宮殿建筑更是無法參展。虛擬現實技術掙脫上述種種束縛，它能將不可移動的宮殿建筑帶到展覽現場，也可以把宮殿建筑的建造過程和文物的制造工藝以交互式方式傳遞給觀眾。虛擬現實技術在隨展中的應用豐富了借展內容，把更多的知識信息帶給觀眾，吸引了更多參觀者，更好的完成了博物館文化傳播的社會職能。

（五）.基于文物虛擬修復與數據保存的虛擬現實技術應用

光陰荏苒，博物館中的大量文物古跡都出現脆化、脫色、剝落等現象。保護和修復這些文物古跡也是博物館日常工作的重中之重。利用虛擬現實技術可以數字化記錄文物古跡的現實狀態，跟蹤監測受損程度，還可以制定出相應的虛擬修復方案，預先模擬修復過程，檢驗修復技術和手段的可行性，從而避免直接人工操作帶來的不必要的文物損傷。同時，這些高精度的數據可以保持起來，以便日后開展更精密的研究工作?？偨Y：

虛擬現實技術的發展前景十分樂觀，它在博物館界的應用也會越來越廣泛，越來越深入。它能更好的發揮博物館的社會功能和教育功能，不斷為博物館的發展注入新的活力。參考文獻：

[1]呂曉剛.從文化遺產地的表象還原到內涵表達[J].中國傳媒大學出版社，2012 [2]姜學智，李忠華.國內外虛擬現實技術的研究現狀[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2004(23)

第五篇：虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用主要集中在桌面虛擬現實和分布式虛擬現實,沉浸型虛擬現實由于所需設備昂貴,在教學中的應用較少。虛擬現實技術在遠程教育中的應用主要有制作三維網絡課件、開設網絡實驗課程和建構虛擬教室。

1.制作三維網絡課件

在教學中,基于HTML的網絡課件在不斷地發展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現實技術,能掙脫這一枷鎖。將虛擬現實和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機結合,可以彌補二維平面課件的不足。如,用VRML設計各種三維的模型、物質結構等,可以讓學生多角度地觀察和學習,更好地理解學習內容。虛擬現實技術還可以再現現實生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程,為學生提供生動、逼真的感性學習材料,幫助學生解決學習中的知識難點。如學習物理知識時,利用虛擬現實技術,向學生展示原子核裂變、半導體導電等復雜的物理現象,供學生觀察學習。

2.開設網絡實驗課程

虛擬實驗在網絡教育中有著巨大的優勢,它可以彌補遠程教學條件的不足。虛擬現實實驗環境的開發可以真正打破空間、時間的限制,促進網絡實驗課程的開展。利用虛擬現實技術,還可以建立各種虛擬實驗室,如物理、化學、地理、生物等實驗室,在“實驗室”里,學生可以自由地做各種實驗,獲得真實的體驗。學生還可以通過虛擬實驗驗證所學的各種理論知識,提出各種假設模型進行虛擬,并通過虛擬系統觀察這一假設所產生的結果或效果。例如,在虛擬的化學系統中,學生可以按照自己的假設設計某一化學反應,通過虛擬實驗,可以看到相應的反應現象。通過這種探索式的學習方式,可以培養學生的學習興趣,有利于激發學生的創造性思維,培養學生的創新能力。

3.建構虛擬教室

目前,在網絡教育中,學生大部分是通過網絡課程來學習的。學習時,學生能在網頁上看到課程的相關文字材料和一些靜止的圖片。當然,好一點的網絡課程,還提供了教學視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應用虛擬現實技術,構建虛擬教室,能使這個問題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運用分布式虛擬現實技術構造的一個虛擬真實的教學環境,分布在各個不同地方的學生,可以通過網絡參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實多媒體教室的整個場景,是師生共同活動的一個空間,在這里,可以完成教學、答疑等各種教學活動。借助網絡通訊技術,視音頻采集、處理技術以及交互代理等技術,參與到課堂的各個對象可以看到彼此,學生可以看到老師的板書,聽到他的講解。教師也能看到學生的表情和動作,可以聽到學生的提問,并隨時解答。這種教學方式,可以增強師生之間的實時互動,激發學生的學習興趣,提高教學效率。