VR虚拟仿真实验在高职化学实验教学中的实践与应用
摘要
关键词
VR虚拟仿真实验;高职化学;实验教学;运用研究
正文
引言:随着信息时代的发展,教师教学模式也在紧跟潮流。对于高职化学实验教学来说,需要结合实验才可以让学生深化对理论知识掌握。但是化学实验存在一定的危险性,并且实验的仪器和药品也存在局限性,由此就导致学生不能通过实际的实验操作对化学知识进行了解,这在根本上降低了学生的学习质量。为了更好地解决教学中所遇到的问题,在教学开展阶段可以运用VR虚拟仿真实验的教学方式,让学生可以将理论知识与实验进行整合,从而加深学生的印象,熟练地掌握化学的相关实验步骤,不仅减轻了教师的教学压力,同时还可以提升教学质量,方便学生更加直观的观看化学实验。
一、虚拟化实验的特点
(一)开放性特点
VR虚拟仿真实验的开放性主要体现在资源与平台的开放。一是可以给实验者提供更为丰富的仪器、设备,并且实验环境与实验模式也可以自行调整,每一种实验的资源都可以由实验者自行选择;二是可以面向每一位有需要的实验者开放,不管是教师、学生还是科研人员,都可以享受VR虚拟仿真实验所带来的优势。
(二)交互性特点
VR虚拟仿真实验的特点——交互性。交互性所指的就是实验者在进行实际操作期间,处于虚拟的环境下,实验现象可以通过多媒体终端直接反馈给实验者,这就是实验者在操作实验过程当中所捕捉到每时每刻的实验现象。优秀的虚拟实验平台,需要具备丰富多彩的人机交互方式,由此才可以完完整整地展现出真实的虚拟模拟实验。
(三)自主性特点
VR虚拟仿真实验室与真实实验室存在一定的差别,并不会受到时间和空间的限制,可以方便实验者,随时随地地运用多媒体技术进行模拟实验、实验操作以及实验分析等。只要是VR虚拟仿真实验室可以提供条件,都可以实现灵活选择,并不会担心成本以及安全的问题。如果实验出现失误,实验者可以更换存在问题的部分,从而在最短的时间内重新开展实验,不仅省事,并且省力。
(四)共享性特点
实验者可以通过互联网与各地使用虚拟实验的用户进行交流,并且分享实验资源以及作品等等,还可以通过他人在互联网上进行实验的合作。
二、虚拟实验在高职化学实验教学中的实践
在化学学科中,实验是重要组成部分,教师应高效落实实验教学工作,以促进学生对知识的自主发现并实现对其科学探究、实践操作等能力、素质的培养。但是传统教学模式与方法呈现出了一定落后性,与学生发展和学习需要不符,要求教师及时创新教学。在实际的实验教学开展中全面落实虚拟实验,从而认识到虚拟实验的重要性,进而彰显VR虚拟仿真实验的独特价值。
(一)依照实验播放相关的视频
虚拟实验的主要教学方式就是视频,但是在教学中单一的依靠教学视频,就会让学生产生疑惑,并且不能全面地了解实验的内容。为了可以避免此类问题的出现,教师可以结合实验为学生播放视频,结合化学实验的相关步骤制作合理的教学视频。例如乙酸乙酯的制备,在VR虚拟仿真实验的帮助下,学生就可以更加直观的看到相关的实验现象,并且认识实验的原理以及理念。虚拟实验在完成之后,教师可以面向学生提出问题,问题回答可以在视频当中了解。由此不仅发展了学生兴趣,还可以提升学生学习的专注度,对学生学习的发展有着积极的意义。
(二)虚拟实验安全可靠,实现环境保护
化学实验室系大多具有易燃、危害、腐蚀性。传统的实验室实验教学中,在实验过程中因为学生自身的操作失误,不能清楚明确实验相关要求,长时间损耗实验仪器会难以达到预期的实验目的,并且在根本上也威胁了学生的人身安全。损坏实验仪器,浪费实验药品,从而造成不必要的损失,对环境也会造成污染。VR虚拟仿真实验主要结合了文字、图像、声音等各种信息,对整个实验的过程和现象进行模拟,保证学生可以在安全的环境中了解实验原理。例如,模拟出实验当中未反应完的剩余金属钠颗粒,直接倒入在有易燃液体的废液缸当中,由此金属钠就会在废液中进行反应,钠颗粒在液面中不断的翻滚,从而产生火星,导致废液缸单中的易燃液体引燃。结合化学虚拟实验室计算机模拟出实验当中的操作错误,在实验过程中,通过图像和声音,让学生意识到错误操作造成的危险,提醒学生在实验过程中避免错误的发生,从而留下深刻的印象,重视实验过程的规范性,避免化学实验室发生事故。在化学虚拟实验中,即使出现危险情况,也可以对学生进行及时的处理。
通常情况下,化学实验当中不可避免的会耗费药品和水资源,实验过程中也会产生有毒气体以及残渣或者是有害物质,不利于环境的保护。害物质例如铜与浓硝酸、稀硝酸、浓硫酸作用时会产生一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫气体,都是有毒害的气体。为了保证实验教学可以顺利开展,可以创建模拟实验画面,生动逼真的画面可以将过程慢放或者重放,让学生可以清楚地观察到实验的现象,掌握知识的同时强化环保意识。
(三)运用信息技术演示实验步骤
在信息化时代发展下,信息技术教学所彰显的功能逐渐增大,可以运用VR虚拟仿真实验,将实验分成为各个步骤,让学生结合实验操作进行虚拟实验的模拟,从而达到实验的目的。例如在萃取实验中虽然没有化学反应,但是操作不规范会对结果产生影响,如果在实验室进行操作,学生存在失误,那么就会导致实验药剂的浪费。由此可以通过训练实验为学生创建模拟的场景,让学生掌握相关的知识。
(四)运用信息技术开展化学实验
信息技术在教学中的运用十分广泛,可以更好地提升学生学习效率,方便掌握更多的化学实验知识。教师可以通过信息技术创建良好的教学情境,加深学生印象。例如运用VR虚拟仿真实验,学生可以选择不同的化学实验,通过手柄进行药品的选择、仪器的准备、进行实验操作。由此不仅可以让学生的兴趣提升,并且还可以了解到实验所需要的条件,提升学生积极性,让学生通过信息技术的帮助对实验有更深的了解。
三、结束语
总而言之,虚拟实验在化学实验教学中的运用,可以克服实验当中存在的问题,对化学实验的提升有较大的帮助,前景十分被看好。但是结合实际的理论发现,这项研究存在较大的差距,把虚拟实验落实到实处才是虚拟实验最好的归宿。在当前科技技术全面发展中,可视化软件逐渐得到了运用,虚拟实验从传统的二维平面化逐渐面向了三维立体化,教师与学生只有运用合理的资源、正确的实施教学策略与学习方式,才可以更好地提升学习质量,保证课堂教学面向自己的发展方向。
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