试论 VR 技术在物理课程实验教学中的应用
发布时间：2019-07-27
摘 要：随着科技的发展，虚拟现实技术(VR 技术)应运而生。VR 技术是上世纪末出现的一种综合性信息技术，在物理课程实验教学中扮演了重要角色。本文试论 VR 技术在物理课程实验教学中的应用，望能够为相关从业者提供参考意见。
关键词：VR 技术;物理课程;实验教学;应用
VR 技术是二十世纪末出现的一种综合性信息技术，包含了多媒体技术、模式识别、计算机图形学、人工智能、网络技术等，而且在计算技术与三位显示方面具有极大优势，在人机交互方面十分丰富。与传统的计算机教学软件进行比较，VR 技术能够带来更加强烈的视觉冲击以及良好的人机交互性。通过 VR 系统能够给体验者带来与真实环境相同的感受，让体验者沉浸在虚拟环境中无法分辨出与真实世界的差别。物理实验课程是学好物理学的基础，而且具备一定的科学意义。目前我国对于物理实验课程缺乏重视，师资队伍不足，还在使用较为滞后的实验设备等。VR 技术所兼具的优势，将其应用在物理课程实验教学中，可提升教学质量，弥补传统物理实验教学中的不足，加深了学生对于知识的理解，对培养学生创新与科研能力都有极大帮助。
1 VR 技术在物理实验教学中的应用
1.1 有利于实验教学组织
通过将 VR 技术应用与物理实验教学中，能够提高教室的使用率。在一个物理实验室中，可同时进行不同的实验项目，能够解决一些院校物理实验室缺乏的窘境。而且教师不用考虑移动实验设备，有利于实验教学组织。此外，通过计算机进行的 VR 技术实验，可实现形式多样的教学组织，学生不但能够自主进行实验，还可分组进行，在条件允许的情况下，还能利用互联网与教师或其他学生进行讨论，能够借助互联网搜索需要的资料，为顺利开展实验提供便利条件。
1.2 借助虚拟实验提供替代经验
VR 技术能够让使用者产生“身临其境”之感，并带来更加直观的视觉冲击，将其应用在物理课程实验教学中，能够让学生更加真实的体验实验内容，能够弥补现实实验中不可能进行的实验内容，包括放射性物质实验、核反应堆实验等等，通过虚拟实验能够为学生找到替代品。对于那些能够在课程中开展的实验内容，通过 VR 技术能够提高实验的趣味性，激发学生的学习热情。例如在进行浮力实验的过程中，教师一般是让学生将木头放置在盛满水的容器中，并通过增加木头的负重量来观察实验效果。但如果利用 VR 技术进行同样的实验，效果就会大不一样。可设置一个虚拟的空间，学生幻想自己处于海中的帆船之中，利用计算机设备，同学能够自主进行帆船的沉浮与进退，在帆船上浮中，学生能够直观看到排水量，重量显著降低，在帆船下降时，能够观察到吃水量，重量也会得到相应增加。通过 VR 技术能够使实验更加生动，加深学生对于浮力知识的理解，此外，还能够增加学生的学习欲望，培养学生的丰富想象力，为学生分析问题、解决问题的能力提供必要帮助。
1.3 扩大实验规模，节约教学经费
VR 技术在物理课程实验教学中，通过电脑软件能够完成大部分的实验教学。可先在电脑上找到能够替代的经验，之后便可安排相关的实验内容，这样能够使实验设备得到缩减，节约了教学经费的支出。学生既可以在实验室进行实验，也可将场地转移至宿舍或是家中，能够灵活转变实验地点，使组织形式更加丰富，对扩大实验规模有较大好处。
1.4 提高实验教学质量与效率
VR 技术在物理课程实验教学中可让学生进行大胆尝试，增加学生的学习积极性，而且 VR 技术实验趣味性更高，能够有效提高实验教学的质量与效率。此外，在进行实验中，学生可将注意力更多的放在理解实验原理与实验设计方面，不会由于某个环节的操作不当而影响整体实验结果。VR 软件还能帮助学生及时解决实验中遇到的难题，能够处理好因为教师数量少而出现的指导不及时。
2 VR 技术在物理课程实验教学中的应用方式
2.1 演示实验
实验教师可通过 VR 技术在课堂上对实验内容进行演示，让学生获得更多的替代经验，为日后学生自主进行实验打下基础。这种实验方式与传统操作实验相比，可利用大屏幕将实验全部过程直观的展示在学生眼前，学生会观察的更加仔细，而且虚拟现实软件能够创建真实场景无法实现的环境。因此，通过 VR 技术演示实验有其特有的优势。
2.2 实操型实验
学生能够通过 VR 技术进行实际物理实验。虚拟现实系统能够为学生们提高更加丰富、便捷的交互方式，学生可在虚拟环境中开展实时实验操作，可在虚拟环境中第一时间获得反馈信息，掌握实验结果，对设计方案进行适当改进，提高学生对于实验内容与实验原理的应用与理解。
2.3 复习回顾实验
通过虚拟现实软件，学生能够对实验场景进行回顾，对知识点进行复习，与传统物理实验相比，操作也更加便捷与方便。
结束语
现阶段，VR 技术在物理课程实验教学中的得到了广泛应用，而且取得了一定的效果。通过 VR 技术能够让物理实验更具趣味性，提高学生对于学习的积极性，使物理实验效果进一步提升。
参考文献
[1]胡小波.虚拟现实技术在物理教学中的应用[J].武汉教育学院学报，2017(3).
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