文 楊 國 李鼎盛

在九年級第一學(xué)期的實驗課“測定空氣中氧氣的含量”中，一名學(xué)生大膽地站在實驗室里展開一場實驗。他連接直角玻璃導(dǎo)管、雙孔橡皮塞等裝置，同時檢查裝置氣密性，并親自動手用彈簧夾夾緊乳膠管。隨后，點燃燃燒勺中的紅磷，并立即伸入瓶中，塞緊橡皮塞。

沒有毒氣泄漏，也沒有空氣進(jìn)入，實驗取得成功。不過，學(xué)生手里卻沒有任何實驗器材，頭頂也沒有冒汗！原來，學(xué)生佩戴VR眼鏡模擬了一場頗為危險的化學(xué)實驗。

在基礎(chǔ)教育階段，動手實踐操作是學(xué)生學(xué)習(xí)、理解教學(xué)內(nèi)容所必需的活動，而這正是VR實驗室最擅長的功能。VR技術(shù)的高沉浸度、交互性與自主性等特點也使其成為數(shù)字化教學(xué)手段中的最優(yōu)選擇之一。不過，目前運(yùn)用廣泛的還是理化生實驗室。

物理、化學(xué)、生物是基礎(chǔ)教育中最注重操作的3門課程。在普通實驗室中，學(xué)生往往受設(shè)備、實驗環(huán)境、實驗危險性等諸多制約。例如化學(xué)、生物實驗課中的實驗耗材多為一次性材料，費用較高，很多普通學(xué)校經(jīng)費有限，要想讓每個學(xué)生都親自操作實驗是比較困難的。

此外，在一些化學(xué)實驗中，由于化學(xué)反應(yīng)激烈，操作過程存在高危險，教師一般會讓學(xué)生觀看實驗視頻，或由教師操作演示，學(xué)生只能觀摩。學(xué)生因此缺乏興趣，較難真正掌握實驗教學(xué)的內(nèi)容。

VR技術(shù)與教育結(jié)合，有效地規(guī)避了很多難題。

以我們學(xué)校的VR實驗室為例，其課程庫中共包含213個初中理化生實驗，能夠為3門初中課程提供教學(xué)支持以及沉浸式實驗教學(xué)環(huán)境。實驗室還配備1套教師機(jī)和30套學(xué)生機(jī)，保證上課時學(xué)生人手一套。

在VR實驗室內(nèi)，師生可實現(xiàn)聯(lián)機(jī)互動：教師可向?qū)W生發(fā)放實驗器材，演示或監(jiān)督實驗操作；學(xué)生可觀摩教師和其他學(xué)生的實驗過程并親自完成實驗；實驗器材可無限重復(fù)使用，實驗過程既能讓學(xué)生體驗燃燒等實驗效果，又消除了安全隱患。

例如，前文的實驗中，裝置不漏氣是實驗成功的關(guān)鍵。如果其氣密性不夠好，外界空氣會進(jìn)入容器，影響實驗結(jié)果。學(xué)生在完成虛擬實驗的過程中，系統(tǒng)內(nèi)有語音會提醒操作者規(guī)范地檢查裝置氣密性，幫助學(xué)生更好地理解實驗原理，達(dá)到實驗?zāi)康摹?/p>

同時，由于紅磷在真實燃燒過程中會釋放出有毒刺激性煙霧，學(xué)生很容易吸入而對健康產(chǎn)生不良影響。通過VR技術(shù)搭建的虛擬實驗室則能有效規(guī)避這一問題，讓學(xué)生放心、大膽地動手實驗。

對于某些實驗現(xiàn)象不易觀察、實驗周期長的實驗，虛擬實驗室可直觀、立體、動態(tài)地展示實驗過程，并給予學(xué)生更多實踐時間和機(jī)會。

此外，通過虛擬實驗室進(jìn)行生物教學(xué)，可以使微觀現(xiàn)象放大，讓學(xué)生親身感受體內(nèi)的每一個器官，感受血液在眼前循環(huán)，使實驗教學(xué)效果更為直觀、真切。同時增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，他們主動上手操作，嘗試在虛擬實驗室中完成理化生實驗。兩位未曾接觸過高中課程的八年級學(xué)生，在虛擬實驗室中可以很快完成高中教材上的化學(xué)實驗。

在虛擬現(xiàn)實實驗室，實驗者無須接觸危險品，解決了安全問題。虛擬現(xiàn)實實驗室讓接受速度較慢的學(xué)生重復(fù)實驗直到掌握知識。學(xué)生在實驗過程中出現(xiàn)誤操作，教師也能夠及時發(fā)現(xiàn)指出問題。多人聯(lián)機(jī)交互實驗的特點幫助學(xué)生更加及時地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，因此在課堂上更加積極主動。

如今，學(xué)生是數(shù)字化環(huán)境的原住民，他們希望把一維或二維的授課展示形式，轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體和情景化教學(xué)。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代教學(xué)中，能夠推動教學(xué)實踐與教學(xué)資源的更新，為提高教學(xué)質(zhì)量提供新的解決方案。

我們將借助最先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)，幫助學(xué)生最大程度提高自身能力——技術(shù)只是手段，培養(yǎng)學(xué)生自主自立、動手實踐能力才是終極目標(biāo)。