虚拟现实技术在化学教育中的应用

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1、虚拟现实技术在化学上的应用化学学科有分析化学、结构化学、有机化学、无机化学、材料化学等众多分支学科。关于虚拟现实技术在化学上的应用，我们可以从这些学科的教学、科研两方面来讨论。首先，在教学方面，化学学科既然研究的是各种物质元素的性质，就必然涉及到肉眼不可见微观世界。这其中包括物质的微观结构、空间模型，分子和电子等基本粒子的运动状态等等。我们可以利用3Dsmax等三维建模软件将微小世界放大呈现给学生，或者把极高速的运动降到可视的范围内，这样能给学生以更直观的感受。对于一些空间想象能力稍弱的同学，3D软件有其不可替代的优越性。这里有个简单的例子，现今教学中一般靠小铁棒和塑料

2、小球组装有机大分子的结构模型，但由于材料的限制，不可能每个学生人手一副。如果virtools做出3D模型，学生则可以直接用鼠标转动模型观察。在化学研究方面，许多的化学实验都是在高危险的环境中进行的，这样无疑对化学实验工作者的生命安全构成了威胁。但是如果我们利用虚拟现实技术采集各种实验信息并通过传感设备输出，组建成一个虚拟化学实验室，便可将这种威胁减到最低。像如今的计算机模拟核试验就是这样进行的。所以说，利用该技术可以进行出于某种原因无法亲身进行的化学实验。这样不仅解决了安全方面的问题，还能够避免工作的重复性和盲目性带来的不便。化学研究和教学是彼此联系的，其中实验技能的培

3、训就是一个教学与研究交织的体现。在化学实验技能培训中接触到的，一般是验证性的实验而非探索性的。验证实验和探索实验的不同就在于，验证实验只需将一些实验现象和数据输入系统，当培训者进行某些操作时，计算机会显示出相应的实验结果。这种利用虚拟现实技术模拟培训的方法，不仅节省了大量的人力物力，还保护了环境、同时也有很强的可重复性。对于探索性的实验，因为会出现很多无法预料的实验现象，所以虚拟现实技术有些爱莫能助。但在一些特定的研究中，它还是可以发挥很重要的作用的。比如用各种建模软件，模拟出电子的各轨道形状和角度，方便科学家观察和推理原子间成键的可能性等等。总体上来说，教学方面，我们

4、可以利用虚拟现实技术给学生更直观更安全的感受，比如3D效果的分子原子结构、高仿真的有毒气体的气味等等。在实验技能培训方面（而非探索性质的实验），我们可以利用计算机训练培训者的技能，既经济又环保，不影响效果，又能够方便地重复进行。在探索性研究方面，解决信息采集和呈现问题后，我们可以利用它进行很多原本难以进行的实验。