前言

    近期，教育部發布關于加強和改進中小學實驗教學的意見，提出2023年前要將實驗操作納入初中學業水平考試，考試成績納入高中階段學校招生錄取依據。實驗教學是國家課程方案和課程標準規定的重要教學內容，是培養創新人才的重要途徑。

    在各類學校的教學活動中，實驗教學與課堂教學一樣，是培養人才的重要環節。如何改進實驗教學，提高實驗教學的有效性，充分發揮實驗培養學生的自主學習能力、實驗精神等優勢，是我們必須思考的重要問題。

實驗操作過程是一個培養學生動手、動眼、動腦的過程，可以通過實驗探索發掘學生的巨大潛能。同時，實驗是理論知識的驗證，實驗操作不僅增強學生對理論知識的可信度，更重要的是培養學生實事求是、尊重事實的科學探究能力。

傳統實驗教學的弊端

    我國傳統實驗教學中，普遍存在著重理論、輕實驗，雖然近年來知識的積累與能力的差距逐漸拉小，但還是存在著些許的問題。

1、演示實驗占比過大，教師占主導地位

由于實驗條件等因素的限制，在傳統實驗教學中，教師演示實驗及小組實驗居多，沒有對學生的動手能力、實驗技能等進行有效的培養。

2、實驗效果不易觀察，演示效果不好

部分實驗的直觀性比較差，演示時往往后排的同學看不清楚，或者有些實驗現象轉瞬即逝，坐在前排的同學也難以觀察。

3、實驗趣味性低，教學組織難

有些實驗做起來照本宣科，缺少趣味性，學生缺乏對實驗探究的熱情和實驗的原理分析。同時又有些同學在教師演示實驗時異常活躍，課堂如鬧市一般，影響教學效率及質量。

4、驗證性實驗居多，設計性、綜合性實驗較少

    傳統課堂實驗教學中，多為驗證實驗，教師按照教材中的實驗步驟或提示進行演示，學生按照教師的演示進行操作，學生不必思考和分析，按圖索驥，使學生缺乏對實驗的理性思考。

5、實驗復習內容繁多，再現成本高

實驗內容繁多，使用傳統教學手段進行復習，需要將實驗重新展示，再現成本較高，有些實驗不便于重新展示，造成實驗復習效果不好。

實驗技術化，教學有效化

《教育部關于加強和改進中小學實驗教學的意見》指出“拓展創新，不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學，豐富內容，改進方式。……對于因受時空限制而在現實世界中無法觀察和控制的事物和現象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環境有危害的實驗，可用增強現實、虛擬現實等技術手段呈現。”

現代信息技術的應用，使實驗教學的成本大大的降低了，一些難以實現、難以操作的實驗變得可以實現，現代信息技術的效果和作用變得尤為突出。其中增強現實、虛擬現實技術有著重要的作用。其不僅僅給學生提供了眾多的實驗操作，還給學生提供了一個猶如真實的實驗空間，讓學生像在做真實的實驗一樣。“聽十遍不如動手做一遍”，增強現實、虛擬現實等技術構建模擬的實踐環境在實現教學方面有著重要的作用，促進實驗教學有效化。

AR仿真實驗應用，提高教學質量

云幻科教AR仿真實驗按照國家課程標準實驗要求，將中學難懂的抽象的復雜的實驗運用3D建模及AR技術營造虛實合一的實驗場景，可以提升學生的觀察能力、探究能力、邏輯思維能力及團隊合作能力，培養學生實驗探索的興趣。

1、豐富安全的實踐探索空間

    AR仿真實驗為師生提供一個虛擬的實踐空間，加深對實驗安全規范的認識，讓學生親自感受錯誤操作的危險性，提醒學生避免這些錯誤的發生，給學生留下深刻的印象，對實驗中的安全規范操作引起高度重視，降低化學實驗室事故發生的概率。

2、模擬真實實驗操作，直觀再現實驗現象

AR仿真實驗使復雜實驗、反應周期過長實驗、危險系數高實驗能夠便捷地展示出來，滿足實際課堂教學的需要，豐富了課堂教學形式。同時通過大屏幕展示，可以讓教室內的同學們都觀察到實驗現象，習得實驗知識。

3、趣味化實驗操作，提高學生學習興趣

托爾斯泰曾經說過：“成功的教學，所需的不是強制，而是激發學生學習的興趣。”AR仿真實驗模擬真實內容，虛擬與真實的疊加，學生猶如操作真實的實驗，開放性的實驗內容，讓學生樂于探索。

4、實驗自由性強，用戶可隨意操作

實驗器材無固定操作，當教師想要演示不操作某一步驟會導致什么現象的時候，可以省去部分實驗器材的操作，為學生直觀展現現象。實驗的器材及實驗操作的自由性強，予以學生探索的空間。

5、可反復操作實驗，避免資源浪費

虛擬仿真的實驗器材不會產生實驗素材的消耗，損壞時只需要點擊菜單里的“重做”即可獲取新的實驗素材，避免了實驗儀器和藥品的浪費，教師及學生可以進行多次實驗操作，隨時預習、復習、操作實驗。

AR仿真實驗搭橋傳統實驗實現教學最優化

虛擬實驗是常規實驗的補充、完善和拓展，其能夠緩解很多學校的場地、經費等問題，無論是教師還是學生都可以自由的操作，其與常規實驗操作也會有各種各樣的區別。教師可以結合教材內容及兩種實驗各自的優勢，將兩者靈活結合，相輔相成，實現實驗教學的最優化，提高實驗教學質量。

AR仿真實驗室的建設和應用，可以讓學生掌握基本的實驗操作技能，虛擬實驗器材可以解決安全顧慮、滿足學生對未知的探索，使學生學會獨立思考，獲得科學探究的方法，同時可以推動實驗教學改革和創新，促進教師的教學方法現代化，提高課堂實驗教學有效性。