浅谈虚拟现实技术相结合在实验教学中的效果评价

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  【摘 要】虚拟现实技术是目前在计算机领域中一项发展最快的多学科综合技术,已经被广泛地应用于许多领域。本文通过对比研究,阐述了虚拟现实技术相结合的教学方法在实验教学中的重要作用。
  【关键词】虚拟现实技术;虚拟实验室;效果评价
  一、虚拟现实技术概述
  随着计算机技术的飞速发展,虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域。计算机变成实验台,软件变成仪器,网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容, 有效地营造随技术发展的教学环境,提高教学质量。
  同时实验教学,在现代教育中有着非常重要的地位,它可以使学生通过实验来加深对理论知识的认识和理解。通过一些形象生动的实验,使学生可以更好的消化吸收理论知识,熟练的掌握实验操作技能,为未来的工作实践打好坚实的基础。虚拟实验作为信息技术和学科实验教学整合的产物,是为了弥补常规实验教学的不足。那么虚拟实验在化学实验技能培养中起到什么作用呢?
  二、虚拟实验应用与否的对比研究
  把研制好的虚拟实验应用在实际教学中,并通过不同控制方法检测其对实验技能培养的作用。
  (一)准备两个平行班,分为甲班和乙班。
  (二)控制实验条件。甲班学生在虚拟实验室练习后进行实际实验操作; 乙班学生在进行实验预习的前提下进行实际实验操作。
  (三)评定方法。通过实验考查表进行评定。分别统计甲、乙班学生重点考查内容的平均值。重點考查内容包括实验操作熟练程度,实验数据的精密度,准确度等方面。 以实验氧化钙含量的测定为例,具体结果如下:
  三、虚拟实验的应用结果
  从实验评定结果发现:化学实验操作技能和实验数据的精密度,准确度的考核中表现最佳的为在虚拟实验室练习后的甲班学生。
  四、虚拟现实技术相结合在实验教学中的效果评价
  (一)充分发挥学生的主观能动性,实现学生是学习的主体。
  教师由原来的处于中心地位的知识传授者转变为学生学习的指导者。学生由被动的知识容器和知识受体转变为知识的主宰、学习的主体。教师与学生、学生与学生之间可以平等地进行学习。
  (二)能有效地帮助学生掌握实验原理、目的和步骤,熟练操作技能。
  学生普遍认为,虚拟实验有助于加深对动作技能要领的认识并在一定程度上培养实验技能,加深对实验原理、规则的理解,使得实际实验的效率大大提高。 通过虚拟实验,学生可以在实验室之外对实验的整体环境和所用仪器的结构、功能建立起直观的认识。而后,学生亦可用这种虚拟实验进行复习,进一步巩固实验所学,使实验在空间和时间上得到了延伸。
  (三)能帮助学生培养自学能力,体现个性化教学。
  学生通过实验课件,靠自己自学,摆脱了传统实验教学教师做一遍,学生跟着做一遍的弊端。同时,学生更能灵活地掌握运用自己的实验时间, 重点攻克自己的难点, 学生能按照自己的进度、自主地选择自己所需要的实验内容。不受传统真实实验室关闭和开放时间的限制,不必受实验课程和实验指导书的限制。
  (四)虚拟实验的应用充分提高了学生的学习效率。
  虚拟实验利用现代信息技术,以动画模拟、声音、图文等多种手段,提供大脑丰富的形象刺激,从而有效地刺激大脑右半球的运作,使左右大脑的不同机能及对信息的不同加工方式有机结合,从而使学生的学习达到事半功倍的效果。
  (五)既能实现一些难以在课堂实现的实验,又可节约教学成本。
  既避免了实验可能带来的危险又能起到很好的教学效果。还可以利用Flash很强的制作和播放动画能力将一些模糊的实验进行清晰化的演示。更可贵的是巧借多媒体能将化学中一些比较抽象的内容直观化。大大减少实验室建设的资金投入和实验室用房面积, 节省实验消耗材料,降低教学成本。
  (六)真实实验与虚拟实验,互为补充,相辅相成。
  虽然我们认为虚拟实验在培养化学实验技能中扮演着重要的角色,但无论虚拟实验有多么“真实”,它都不应该取代真实实验。学生在真实实验中对各种误差的产生、分析及排除等具体操作的体会和掌握,是在虚拟实验中不可能完全做到的。所以,在实验教学中应该让学生明白,养成实际实验技能才是根本之所在,虚拟实验的应用只是提高实际实验技能一种辅助手段。虚拟实验可以作为真实实验的完善和补充,两者互有优势,互为补充,相辅相成。
  参考文献;
  [1] 杜胜,化学实验教学中的学生兴趣[J].硅谷;2009年08期
  [2]宁超,张世英,高巍然,韦素媛.网络虚拟实验的研究与开发[J].实验技术与管理,2005,22(4):76-801
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