化學實驗具有高度危險性,,尤其是大學實驗的規(guī)模,、精細程度和藥品的使用量都非常接近真實,相應的更加大了實驗的風險,。即使是一些能夠親身參與的安全實驗,,也常常受制于實驗場地,、設備、經(jīng)費等硬件因素,,給予學生很少的鍛煉機會,。導致學生在實際操作的實驗的時候,效率低,,時間和材料損耗嚴重,,這些都是大學實驗教學環(huán)節(jié)一個亟待解決的問題,。
化學虛擬實驗系統(tǒng),有效解決了以上問題,?;瘜W虛擬實驗系統(tǒng)將實驗室環(huán)境、設備,、儀器和試劑進行三維數(shù)字建模,,創(chuàng)建一個逼真的實驗室環(huán)境。然后,,學生通過設定的實驗步驟,,以交互方式操作三維儀器設備、實驗對象,,完成整個實驗流程,。最后,系統(tǒng)根據(jù)實驗完成情況來檢驗學生對實驗的掌握程度,,做出操作評分,。
化學虛擬實驗系統(tǒng)高度模擬真實的實驗室,營造了一個逼真的實驗環(huán)境,,學生在當中控制試管,、滴管、燒杯,、酒精燈等儀器,,就如同在現(xiàn)實的實驗室中進行實驗一樣,獲得生動直觀的感性認識,,增進對抽象的化學反應的理解,。同時,化學虛擬實驗系統(tǒng)豐富了實驗設備的種類,,形式更生動,、實驗形式更加多樣,作為一種創(chuàng)新性的學習形式,,有助于調(diào)動學生自主學習的積極性,,提升學習興趣。
化學虛擬實驗系統(tǒng),,制定出一套符合考評要求的實驗訓練和考核系統(tǒng),。提供具體到每一步的完整操作記錄,使得訓練性更好,。學生在虛擬平臺中選取需要的實驗設備和藥品,,根據(jù)實驗要求和操作步驟添加藥品以及計量完成實驗。系統(tǒng)將根據(jù)學生操作過程中的表現(xiàn)判斷實驗是否成功以及成功的程度。在虛擬操作完成后為學生給出錯誤操作指示,,例如步驟一,、藥品加入量不準確等等。
交互性作為虛擬現(xiàn)實的重要特性之一,,也成為該技術應用于化學虛擬實驗教學的一個主要優(yōu)勢,,使得化學實驗教學不再紙上談兵。
化學實驗過程中需要接觸各種化學藥品,,藥品可能帶有刺激性氣味,、腐蝕性等危害性特性,若操作不當,,有可能造成人員傷害和財務損失,。化學虛擬實驗系統(tǒng)可以避免真實實驗或誤操作帶來的各種諸如燃燒,、爆炸的危害,,可以使得學生放心的去做各種實驗,提升知識和技能,。
另一方面,,在傳統(tǒng)教學中,準備,、貯藏和管理實驗所需的設備和藥品原材料,,也需要人力物力的長期投入。借助虛擬現(xiàn)實技術的化學虛擬實驗系統(tǒng),,使得實驗操作突破設備,、材料、場地等條件的限制,,隨時提供給學生實驗的機會,學生可以反復操作控制設備,,達到熟練實驗的目的,,保證教學效果的同時,極大的節(jié)省了成本,。