前言

    近期，教育部發(fā)布關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見，提出2023年前要將實驗操作納入初中學(xué)業(yè)水平考試，考試成績納入高中階段學(xué)校招生錄取依據(jù)。實驗教學(xué)是國家課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重要教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。

    在各類學(xué)校的教學(xué)活動中，實驗教學(xué)與課堂教學(xué)一樣，是培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)。如何改進(jìn)實驗教學(xué)，提高實驗教學(xué)的有效性，充分發(fā)揮實驗培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實驗精神等優(yōu)勢，是我們必須思考的重要問題。

實驗操作過程是一個培養(yǎng)學(xué)生動手、動眼、動腦的過程，可以通過實驗探索發(fā)掘?qū)W生的巨大潛能。同時，實驗是理論知識的驗證，實驗操作不僅增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的可信度，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生實事求是、尊重事實的科學(xué)探究能力。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端

    我國傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，普遍存在著重理論、輕實驗，雖然近年來知識的積累與能力的差距逐漸拉小，但還是存在著些許的問題。

1、演示實驗占比過大，教師占主導(dǎo)地位

由于實驗條件等因素的限制，在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中，教師演示實驗及小組實驗居多，沒有對學(xué)生的動手能力、實驗技能等進(jìn)行有效的培養(yǎng)。

2、實驗效果不易觀察，演示效果不好

部分實驗的直觀性比較差，演示時往往后排的同學(xué)看不清楚，或者有些實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，坐在前排的同學(xué)也難以觀察。

3、實驗趣味性低，教學(xué)組織難

有些實驗做起來照本宣科，缺少趣味性，學(xué)生缺乏對實驗探究的熱情和實驗的原理分析。同時又有些同學(xué)在教師演示實驗時異?；钴S，課堂如鬧市一般，影響教學(xué)效率及質(zhì)量。

4、驗證性實驗居多，設(shè)計性、綜合性實驗較少

    傳統(tǒng)課堂實驗教學(xué)中，多為驗證實驗，教師按照教材中的實驗步驟或提示進(jìn)行演示，學(xué)生按照教師的演示進(jìn)行操作，學(xué)生不必思考和分析，按圖索驥，使學(xué)生缺乏對實驗的理性思考。

5、實驗復(fù)習(xí)內(nèi)容繁多，再現(xiàn)成本高

實驗內(nèi)容繁多，使用傳統(tǒng)教學(xué)手段進(jìn)行復(fù)習(xí)，需要將實驗重新展示，再現(xiàn)成本較高，有些實驗不便于重新展示，造成實驗復(fù)習(xí)效果不好。

實驗技術(shù)化，教學(xué)有效化

《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》指出“拓展創(chuàng)新，不斷將科技前沿知識和最新技術(shù)成果融入實驗教學(xué)，豐富內(nèi)容，改進(jìn)方式?！瓕τ谝蚴軙r空限制而在現(xiàn)實世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環(huán)境有危害的實驗，可用增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段呈現(xiàn)?！?/span>

現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，使實驗教學(xué)的成本大大的降低了，一些難以實現(xiàn)、難以操作的實驗變得可以實現(xiàn)，現(xiàn)代信息技術(shù)的效果和作用變得尤為突出。其中增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著重要的作用。其不僅僅給學(xué)生提供了眾多的實驗操作，還給學(xué)生提供了一個猶如真實的實驗空間，讓學(xué)生像在做真實的實驗一樣?！奥犑椴蝗鐒邮肿鲆槐椤?，增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)構(gòu)建模擬的實踐環(huán)境在實現(xiàn)教學(xué)方面有著重要的作用，促進(jìn)實驗教學(xué)有效化。

AR仿真實驗應(yīng)用，提高教學(xué)質(zhì)量

云幻科教AR仿真實驗按照國家課程標(biāo)準(zhǔn)實驗要求，將中學(xué)難懂的抽象的復(fù)雜的實驗運(yùn)用3D建模及AR技術(shù)營造虛實合一的實驗場景，可以提升學(xué)生的觀察能力、探究能力、邏輯思維能力及團(tuán)隊合作能力，培養(yǎng)學(xué)生實驗探索的興趣。

1、豐富安全的實踐探索空間

    AR仿真實驗為師生提供一個虛擬的實踐空間，加深對實驗安全規(guī)范的認(rèn)識，讓學(xué)生親自感受錯誤操作的危險性，提醒學(xué)生避免這些錯誤的發(fā)生，給學(xué)生留下深刻的印象，對實驗中的安全規(guī)范操作引起高度重視，降低化學(xué)實驗室事故發(fā)生的概率。

2、模擬真實實驗操作，直觀再現(xiàn)實驗現(xiàn)象

AR仿真實驗使復(fù)雜實驗、反應(yīng)周期過長實驗、危險系數(shù)高實驗?zāi)軌虮憬莸卣故境鰜?，滿足實際課堂教學(xué)的需要，豐富了課堂教學(xué)形式。同時通過大屏幕展示，可以讓教室內(nèi)的同學(xué)們都觀察到實驗現(xiàn)象，習(xí)得實驗知識。

3、趣味化實驗操作，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

托爾斯泰曾經(jīng)說過：“成功的教學(xué)，所需的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣?！盇R仿真實驗?zāi)M真實內(nèi)容，虛擬與真實的疊加，學(xué)生猶如操作真實的實驗，開放性的實驗內(nèi)容，讓學(xué)生樂于探索。

4、實驗自由性強(qiáng)，用戶可隨意操作

實驗器材無固定操作，當(dāng)教師想要演示不操作某一步驟會導(dǎo)致什么現(xiàn)象的時候，可以省去部分實驗器材的操作，為學(xué)生直觀展現(xiàn)現(xiàn)象。實驗的器材及實驗操作的自由性強(qiáng)，予以學(xué)生探索的空間。

5、可反復(fù)操作實驗，避免資源浪費(fèi)

虛擬仿真的實驗器材不會產(chǎn)生實驗素材的消耗，損壞時只需要點(diǎn)擊菜單里的“重做”即可獲取新的實驗素材，避免了實驗儀器和藥品的浪費(fèi)，教師及學(xué)生可以進(jìn)行多次實驗操作，隨時預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、操作實驗。

AR仿真實驗搭橋傳統(tǒng)實驗實現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化

虛擬實驗是常規(guī)實驗的補(bǔ)充、完善和拓展，其能夠緩解很多學(xué)校的場地、經(jīng)費(fèi)等問題，無論是教師還是學(xué)生都可以自由的操作，其與常規(guī)實驗操作也會有各種各樣的區(qū)別。教師可以結(jié)合教材內(nèi)容及兩種實驗各自的優(yōu)勢，將兩者靈活結(jié)合，相輔相成，實現(xiàn)實驗教學(xué)的最優(yōu)化，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

AR仿真實驗室的建設(shè)和應(yīng)用，可以讓學(xué)生掌握基本的實驗操作技能，虛擬實驗器材可以解決安全顧慮、滿足學(xué)生對未知的探索，使學(xué)生學(xué)會獨(dú)立思考，獲得科學(xué)探究的方法，同時可以推動實驗教學(xué)改革和創(chuàng)新，促進(jìn)教師的教學(xué)方法現(xiàn)代化，提高課堂實驗教學(xué)有效性。