VR实验室：让学生成为“头号玩家”案例学校：华中师大一附中

文 杨 国 李鼎盛

在九年级第一学期的实验课“测定空气中氧气的含量”中，一名学生大胆地站在实验室里展开一场实验。他连接直角玻璃导管、双孔橡皮塞等装置，同时检查装置气密性，并亲自动手用弹簧夹夹紧乳胶管。随后，点燃燃烧勺中的红磷，并立即伸入瓶中，塞紧橡皮塞。

没有毒气泄漏，也没有空气进入，实验取得成功。不过，学生手里却没有任何实验器材，头顶也没有冒汗！原来，学生佩戴VR眼镜模拟了一场颇为危险的化学实验。

在基础教育阶段，动手实践操作是学生学习、理解教学内容所必需的活动，而这正是VR实验室最擅长的功能。VR技术的高沉浸度、交互性与自主性等特点也使其成为数字化教学手段中的最优选择之一。不过，目前运用广泛的还是理化生实验室。

物理、化学、生物是基础教育中最注重操作的3门课程。在普通实验室中，学生往往受设备、实验环境、实验危险性等诸多制约。例如化学、生物实验课中的实验耗材多为一次性材料，费用较高，很多普通学校经费有限，要想让每个学生都亲自操作实验是比较困难的。

此外，在一些化学实验中，由于化学反应激烈，操作过程存在高危险，教师一般会让学生观看实验视频，或由教师操作演示，学生只能观摩。学生因此缺乏兴趣，较难真正掌握实验教学的内容。

VR技术与教育结合，有效地规避了很多难题。

以我们学校的VR实验室为例，其课程库中共包含213个初中理化生实验，能够为3门初中课程提供教学支持以及沉浸式实验教学环境。实验室还配备1套教师机和30套学生机，保证上课时学生人手一套。

在VR实验室内，师生可实现联机互动：教师可向学生发放实验器材，演示或监督实验操作；学生可观摩教师和其他学生的实验过程并亲自完成实验；实验器材可无限重复使用，实验过程既能让学生体验燃烧等实验效果，又消除了安全隐患。

例如，前文的实验中，装置不漏气是实验成功的关键。如果其气密性不够好，外界空气会进入容器，影响实验结果。学生在完成虚拟实验的过程中，系统内有语音会提醒操作者规范地检查装置气密性，帮助学生更好地理解实验原理，达到实验目的。

同时，由于红磷在真实燃烧过程中会释放出有毒刺激性烟雾，学生很容易吸入而对健康产生不良影响。通过VR技术搭建的虚拟实验室则能有效规避这一问题，让学生放心、大胆地动手实验。

对于某些实验现象不易观察、实验周期长的实验，虚拟实验室可直观、立体、动态地展示实验过程，并给予学生更多实践时间和机会。

此外，通过虚拟实验室进行生物教学，可以使微观现象放大，让学生亲身感受体内的每一个器官，感受血液在眼前循环，使实验教学效果更为直观、真切。同时增强了学生的学习兴趣，他们主动上手操作，尝试在虚拟实验室中完成理化生实验。两位未曾接触过高中课程的八年级学生，在虚拟实验室中可以很快完成高中教材上的化学实验。

在虚拟现实实验室，实验者无须接触危险品，解决了安全问题。虚拟现实实验室让接受速度较慢的学生重复实验直到掌握知识。学生在实验过程中出现误操作，教师也能够及时发现指出问题。多人联机交互实验的特点帮助学生更加及时地发现问题、提出问题，因此在课堂上更加积极主动。

如今，学生是数字化环境的原住民，他们希望把一维或二维的授课展示形式，转变为三维立体和情景化教学。将虚拟现实技术应用于现代教学中，能够推动教学实践与教学资源的更新，为提高教学质量提供新的解决方案。

我们将借助最先进的现代信息技术，帮助学生最大程度提高自身能力——技术只是手段，培养学生自主自立、动手实践能力才是终极目标。