虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)教育中的應(yīng)用

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1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)上的應(yīng)用化學(xué)學(xué)科有分析化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)等眾多分支學(xué)科。關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)上的應(yīng)用，我們可以從這些學(xué)科的教學(xué)、科研兩方面來討論。首先，在教學(xué)方面，化學(xué)學(xué)科既然研究的是各種物質(zhì)元素的性質(zhì)，就必然涉及到肉眼不可見微觀世界。這其中包括物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、空間模型，分子和電子等基本粒子的運動狀態(tài)等等。我們可以利用3Dsmax等三維建模軟件將微小世界放大呈現(xiàn)給學(xué)生，或者把極高速的運動降到可視的范圍內(nèi)，這樣能給學(xué)生以更直觀的感受。對于一些空間想象能力稍弱的同學(xué)，3D軟件有其不可替代的優(yōu)越性。這里有個簡單的例子，現(xiàn)今教學(xué)中一般靠小鐵棒和塑料

2、小球組裝有機(jī)大分子的結(jié)構(gòu)模型，但由于材料的限制，不可能每個學(xué)生人手一副。如果virtools做出3D模型，學(xué)生則可以直接用鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動模型觀察。在化學(xué)研究方面，許多的化學(xué)實驗都是在高危險的環(huán)境中進(jìn)行的，這樣無疑對化學(xué)實驗工作者的生命安全構(gòu)成了威脅。但是如果我們利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)采集各種實驗信息并通過傳感設(shè)備輸出，組建成一個虛擬化學(xué)實驗室，便可將這種威脅減到最低。像如今的計算機(jī)模擬核試驗就是這樣進(jìn)行的。所以說，利用該技術(shù)可以進(jìn)行出于某種原因無法親身進(jìn)行的化學(xué)實驗。這樣不僅解決了安全方面的問題，還能夠避免工作的重復(fù)性和盲目性帶來的不便?；瘜W(xué)研究和教學(xué)是彼此聯(lián)系的，其中實驗技能的培

3、訓(xùn)就是一個教學(xué)與研究交織的體現(xiàn)。在化學(xué)實驗技能培訓(xùn)中接觸到的，一般是驗證性的實驗而非探索性的。驗證實驗和探索實驗的不同就在于，驗證實驗只需將一些實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，當(dāng)培訓(xùn)者進(jìn)行某些操作時，計算機(jī)會顯示出相應(yīng)的實驗結(jié)果。這種利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬培訓(xùn)的方法，不僅節(jié)省了大量的人力物力，還保護(hù)了環(huán)境、同時也有很強(qiáng)的可重復(fù)性。對于探索性的實驗，因為會出現(xiàn)很多無法預(yù)料的實驗現(xiàn)象，所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)有些愛莫能助。但在一些特定的研究中，它還是可以發(fā)揮很重要的作用的。比如用各種建模軟件，模擬出電子的各軌道形狀和角度，方便科學(xué)家觀察和推理原子間成鍵的可能性等等?？傮w上來說，教學(xué)方面，我們

4、可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)給學(xué)生更直觀更安全的感受，比如3D效果的分子原子結(jié)構(gòu)、高仿真的有毒氣體的氣味等等。在實驗技能培訓(xùn)方面（而非探索性質(zhì)的實驗），我們可以利用計算機(jī)訓(xùn)練培訓(xùn)者的技能，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，不影響效果，又能夠方便地重復(fù)進(jìn)行。在探索性研究方面，解決信息采集和呈現(xiàn)問題后，我們可以利用它進(jìn)行很多原本難以進(jìn)行的實驗。