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        AR技術可以降低化學實驗風險嗎?
        發布時間:2018-09-18  關注度:2913   
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          化學實驗是化學教學的重要組成部分,能極大地調動學生的學習積極性。然而,化學實驗具有一定危險性,學生經常在化學實驗中出現受傷、亂用藥品、儀器損壞等事故。雖然學校對實驗室管理越來越完善,也對學生進行科學實驗安全教育,但由于一些學生粗心大意、思想麻痹、操作失誤、自我保護意識差等原因,化學實驗事故仍層出不窮。AR(增強現實)技術的出現,能否降低化學實驗風險呢?

          AR是Augmented Reality的字母縮寫,中文名字是“增強現實”,是一種全新人機交互技術。通過AR技術,讓參與者與虛擬對象進行實時互動,從而獲得一種奇妙的視覺體驗,而且能夠突破空間、時間以及其它客觀限制,感受到在真實世界中無法親身經歷的體驗。AR技術具有將真實世界和虛擬世界信息集成、實時交互性、在三維空間增加虛擬物體等特點。那么,將AR技術應用到化學實驗教學中,讓真實的學生在虛擬的實驗場景中進行實驗操作,是否降低化學實驗風險?

          答案是肯定的。

          以一氧化碳還原氧化鐵實驗為例,可能出現裝盛氧化鐵的玻璃管因受熱而破裂的危險;操作不當在通氣前就對裝置進行加熱,一氧化碳和空氣的混合氣在加熱時會有爆炸的危險;還有加熱過程中,實驗者對酒精噴燈的不熟悉,也有意外燒傷的危險。把AR技術應用到一氧化碳還原氧化鐵的實驗中,實驗者置身于虛擬仿真的實驗場所,在虛擬環境中通過手勢操作進行實驗,把上述實驗風險都杜絕了。如果實驗者先在虛擬仿真實驗中熟練操作,然后再進行真實實驗操作,將大大降低實驗風險。

          那么,AR技術是如何在實現實驗目的的同時,降低化學實驗風險的?

          化學實驗的目的是讓學生掌握實驗的基本技術和技能,加深對基本原理知識的理解,增強解決實際問題的能力,更是培養學生動手能力、觀察能力和數據記錄能力,初步學會數據分析能力,讓學生得到綜合訓練。那么就要求AR技術應用到化學實驗的時候,能在實現上述目的的同時,降低化學實驗風險。

          創設虛擬仿真實驗場景,高度還原真實實驗。

          根據每個實驗的要求和實驗準備,創設虛擬仿真實驗場景,高度還原真實實驗。在這個虛擬環境中如置身于真實實驗場所,唯一不同在于,因為場景的虛擬性,虛擬實驗中的危險效果不能作用于真實的實驗者。此實驗場景可在常規教學設備展示,如一體機、投影機等。

          純手勢實現人機實時交互,培養學生動手操作能力

          教學實驗需要培養學生的動手能力,因此借助kinect設備,將真實的實驗者與虛擬仿真的實驗場景合二為一。實驗者無需佩戴任何體感設備即可進行手勢操作,通過抓取、移動、添加、減少、旋轉、拆除、組合等動作,進行實驗操作。

          實驗現象放大化,不可見氣體標注可視化,培養學生觀察能力

          在實際化學實驗中,有些實驗現象不是很明顯,學生還來不及觀察或者觀察不到位就消失了。還有一些化學實驗,制作產生出無色無味的氣體,難以觀察出現象。在虛擬仿真實驗中,通過微觀觀察,可將實驗現象放大化,把實驗現象放大觀察到位。還可以將氧氣等不可視氣體加注顏色讓學生觀察實驗現象,加深知識點的理解,全面培養觀察能力。

          由此可見,通過AR技術在化學實驗的應用,創設虛擬仿真實驗場景進行虛實實驗操作,能有效規避化學實驗風險,降低實際實驗操作的風險。除了化學實驗外,還有物理、生物等學科的實驗,也可以通過AR技術來降低風險,提高實驗觀察的效果,還有科學學科難以觀察的天文地理知識,也可運用AR技術輔助教學。隨著AR技術的完善和提升,未來AR+教育必然影響主流教學方式,讓教學更便捷有效。

        3D智能教室、3D多媒體教室、3D創新實驗室、創客教育、STEAM教育、3D資源公共服務平臺、3D教育/3D教學產品硬軟件、AR實驗、VR實驗、仿真實驗等教育軟件的技術研發、技術推廣、投資興辦實業、國內貿易、經營進出口業務等
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