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...... VR實驗室正在進行虛擬實驗。福建日報記者陳旻 攝 東南網4月7日訊（福建日報記者陳旻 文/圖） 虛擬現實(VR)、增強現實(AR)被列為最有潛力的教育技術之一。它們不僅能改良學習環境，還可節約教育成本、規避實際操作風險、激發學生創新潛能。 儘管前景巨大，但VR在教育領域的應用遇到不少挑戰，如行業發展還處於初級階段、教學效果缺乏評判標準等。此外，由於硬體設施難以快速普及，VR與課程結合度還有待提升。 而這樣的結合，在實驗教學領域卻很緊迫。根據教育部發布的《關於加強和改進中小學實驗教學的意見》，2023年前，實驗操作將全面納入中考。面對傳統實驗教學的難點和痛點，如何在短時間內提高學生實驗操作水平？虛擬實驗室成為路徑。 《助創》記者了解到，運用VR技術，創新實驗教學，推動行業變革，我省企業正發力實踐—— 虛擬實驗， 讓實操更有趣高效 在教師帶領下，學生們戴上VR眼鏡，手持VR手柄，進入虛擬的「化學實驗室」，操控試管、酒精燈、藥匙等實驗儀器，開始化學實驗。這樣的虛擬實驗室教學場景，常常出現的福州第十中學的化學課堂上。 查、裝、定、點、收、離、熄……在「101虛擬實驗室」軟體中，學生每一步操作都實時呈現，教師能隨時記錄指導。進入這個高中經典實驗的虛擬課程中，在VR眼鏡的視野里可以看到各種實驗器材，左上方還漂浮著提示條，按照提示，可以像VR遊戲一樣操作手柄，一步步完成實驗。 當玻璃瓶蓋被隨手放在實驗臺上時，紅色的提示跳了出來——「錯誤！玻璃瓶蓋不能正放於桌面上！」原來，一個形似小機器人的「AI實驗助教」全程在線，會提示詳細的實驗步驟和操作細節，每一個步驟結束後還會提示「正確」或「錯誤」；操作不規範或觸發危險現象時，它也會發出提醒。 「虛擬實驗讓人印象深刻，之後再進行實物實驗，常常能避免發生低級錯誤，比如點燃酒精燈的方法和順序，在實際操作中有時難免忘記，在電腦上操作一次後更容易記住。」學生陳毅說。 學生藍欣萍說，以前的實驗課，一般是通過書面預習後進行實物操作，預習如果不夠充分，關鍵點和細節可能會有疏漏，但經過虛擬實驗的操作之後，各個細節都實際感受了一遍，實物實驗的時候就更順利了。 這款「101虛擬實驗室」由網龍網絡公司開發，應用了AI、3D、VR等技術，涵蓋人教版初高中物理、化學教學大綱內所有實驗資源，並與考綱同步更新。在這裡，學生可以實現高精度擬真的實驗操作和實驗規則，實現視覺、聽覺、觸覺的全方位沉浸式體驗。 據介紹，虛擬實驗室涵蓋力學、電學、磁學、化學反應等多個引擎，老師與學生還可以自由拼裝創新實驗，滿足師生實驗探索的需求。據統計，目前已有福州第八中學、福州第十中學、福州屏東中學、福州第四十中學和鼓山中學等學校開始使用虛擬實驗室。 彌補缺陷， 新技術帶來產業革新 這樣的技術革新，是應時代之需。 根據教育部發布的《關於加強和改進中小學實驗教學的意見》，學生實驗操作情況和能力表現要納入綜合素質評價，2023年前，要將實驗操作納入初中學業水平考試。有數據顯示，全國已有七成省份將初中實驗操作納入中考。 網龍網絡公司CEO熊立告訴記者，教育部對學生實驗能力提出了更高要求，但傳統實驗存在採購、維護成本高，「複雜實驗做不好，困難實驗不好做，危險實驗做不了」，以及實驗風險不易把控，易受時間、空間限制等局限。 他介紹說，開發「101虛擬實驗室」這一創新產品，就是想在傳統實操實驗的基礎上，提供一種信息化的實驗解決方案，彌補傳統實操實驗的局限。 2018年，工信部《關於加快推進虛擬現實產業發展的指導意見》明確指出，要推進虛擬現實技術在物理、化學、生物、地理等實驗性、演示性課程中的應用，構建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學環境。 「部分地區還存在儀器設備、教學等資源不足的困境，虛擬實驗室提供了新的技術手段與模式，只需要VR設備和平臺應用軟體。」熊立介紹說，對學校而言，虛擬實驗室，無需大量採購、無需專業安裝、無需專人維護，是一種低成本、信息化、快速便捷的實驗解決方案。 據介紹，虛擬實驗室包括從實驗操作到現象的全面擬真，自由拼裝多個實驗引擎，AI助教進行預習、複習全程指導，大數據精確採集學情等功能。 「我們初高中物理組已經嘗試使用了一年多虛擬實驗室，並不是完全替代實物實驗，而是把它作為實物實驗的一個良好補充。」福州十中的物理老師林潔清說，「有不少實驗現象持續時間很短，或者不容易觀測，或者比較難操作，運用虛擬實驗來展示實驗過程、結果和數據處理等方面，就很有幫助。科技感更強，學生也不容易走神。」 化學老師徐金華認為，在虛擬的仿真實驗環境裡，一些危險大、成本高的實驗有了操作的可能，以提升學生們的學習興趣與熱情。「對老師來說，在傳統實驗課堂中，缺乏信息化工具的輔助，一個教師同時指導幾十個學生，很難快速發現、及時指導每個學生的個性問題。」她說。 面向未來， 成為教育新業態 記者了解到，由於改善教學效果明顯，許多歐美國家已將VR技術深入應用到了教育中。如美國耶魯大學在分子生物學、發育生物學和細胞生物學等專業上利用PAD產品完成實驗；英國OpenUniversity的開放科學實驗室，可開放所有在線實驗室的實驗功能，還可以通過遙控儀器實現遠程實驗；西班牙IE學院注重發展教育遊戲類軟體等。 在我國，國家已經在戰略層面給予VR教育支持，VR已被有關部門確立為教育信息化的重要技術支撐。教育部發布《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》，明確指出推動大數據、虛擬現實、人工智慧等新技術在教育教學中的深入應用。 VR技術也逐漸受到了教育界人士的青睞。記者了解到，以西南交通大學龍緒明團隊開發的SMT虛擬實踐平臺已於2015年初完成，目前被西南交通大學、北京理工學院等使用；北京化工大學成立的化工安全與裝備中心，中心在虛擬仿真實踐平臺上開設了超過100個實踐項目，惠及20多個專業的學生；杭州電子科技大學則成立了物聯網虛擬實驗平臺等。 網龍，則是國內最早將VR技術帶到教育領域的企業之一。熊立表示：「多數網際網路公司把VR等技術與遊戲結合，而我們發現這些新技術不管硬體還是圖像技術，恰恰適合用於教育教學中一些重點、難點知識的解析，可以讓學生更身臨其境地感受教學過程。」 在熊立眼裡，5G的應用將是虛擬實驗室的發展契機。他認為，隨著5G建設步入快車道，VR教育將作為最主要的應用場景之一，不斷推動解決教學實際落地難點，為教育信息化帶來更普惠的價值。「我相信，在國家不斷重視數位技術發展的今天，虛擬實驗室等數字教育產品和解決方案將成為未來的發展趨勢，我們將繼續探索5G時代數字教育的創新應用，幫助孩子們更高效、更快速地學習知識」。 ... 掃一掃，看VR實驗室操作視頻

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/education/254gxze.html

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