前言

　　近期，教育部发布关于加强和改进中小学实验教学的意见，提出2023年前要将实验操作纳入初中学业水平考试，考试成绩纳入高中阶段学校招生录取依据。实验教学是国家课程方案和课程标准规定的重要教学内容，是培养创新人才的重要途径。

　　在各类学校的教学活动中，实验教学与课堂教学一样，是培养人才的重要环节。如何改进实验教学，提高实验教学的有效性，充分发挥实验培养学生的自主学习能力、实验精神等优势，是我们必须思考的重要问题。

　　实验操作过程是一个培养学生动手、动眼、动脑的过程，可以通过实验探索发掘学生的巨大潜能。同时，实验是理论知识的验证，实验操作不仅增强学生对理论知识的可信度，更重要的是培养学生实事求是、尊重事实的科学探究能力。

　　传统实验教学的弊端

　　我国传统实验教学中，普遍存在着重理论、轻实验，虽然近年来知识的积累与能力的差距逐渐拉小，但还是存在着些许的问题。

　　1、演示实验占比过大，教师占主导地位

　　由于实验条件等因素的限制，在传统实验教学中，教师演示实验及小组实验居多，没有对学生的动手能力、实验技能等进行有效的培养。

　　2、实验效果不易观察，演示效果不好

　　部分实验的直观性比较差，演示时往往后排的同学看不清楚，或者有些实验现象转瞬即逝，坐在前排的同学也难以观察。

　　3、实验趣味性低，教学组织难

　　有些实验做起来照本宣科，缺少趣味性，学生缺乏对实验探究的热情和实验的原理分析。同时又有些同学在教师演示实验时异常活跃，课堂如闹市一般，影响教学效率及质量。

　　4、验证性实验居多，设计性、综合性实验较少

　　传统课堂实验教学中，多为验证实验，教师按照教材中的实验步骤或提示进行演示，学生按照教师的演示进行操作，学生不必思考和分析，按图索骥，使学生缺乏对实验的理性思考。

　　5、实验复习内容繁多，再现成本高

　　实验内容繁多，使用传统教学手段进行复习，需要将实验重新展示，再现成本较高，有些实验不便于重新展示，造成实验复习效果不好。

　　实验技术化，教学有效化

　　《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》指出“拓展创新，不断将科技前沿知识和最新技术成果融入实验教学，丰富内容，改进方式。……对于因受时空限制而在现实世界中无法观察和控制的事物和现象、变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，可用增强现实、虚拟现实等技术手段呈现。”

　　现代信息技术的应用，使实验教学的成本大大的降低了，一些难以实现、难以操作的实验变得可以实现，现代信息技术的效果和作用变得尤为突出。其中增强现实、虚拟现实技术有着重要的作用。其不仅仅给学生提供了众多的实验操作，还给学生提供了一个犹如真实的实验空间，让学生像在做真实的实验一样。“听十遍不如动手做一遍”，增强现实、虚拟现实等技术构建模拟的实践环境在实现教学方面有着重要的作用，促进实验教学有效化。

　　AR仿真实验应用，提高教学质量

　　云幻科教AR仿真实验按照国家课程标准实验要求，将中学难懂的抽象的复杂的实验运用3D建模及AR技术营造虚实合一的实验场景，可以提升学生的观察能力、探究能力、逻辑思维能力及团队合作能力，培养学生实验探索的兴趣。

　　1、丰富安全的实践探索空间

　　AR仿真实验为师生提供一个虚拟的实践空间，加深对实验安全规范的认识，让学生亲自感受错误操作的危险性，提醒学生避免这些错误的发生，给学生留下深刻的印象，对实验中的安全规范操作引起高度重视，降低化学实验室事故发生的概率。

　　2、模拟真实实验操作，直观再现实验现象

　　AR仿真实验使复杂实验、反应周期过长实验、危险系数高实验能够便捷地展示出来，满足实际课堂教学的需要，丰富了课堂教学形式。同时通过大屏幕展示，可以让教室内的同学们都观察到实验现象，习得实验知识。

　　3、趣味化实验操作，提高学生学习兴趣

　　托尔斯泰曾经说过：“成功的教学，所需的不是强制，而是激发学生学习的兴趣。”AR仿真实验模拟真实内容，虚拟与真实的叠加，学生犹如操作真实的实验，开放性的实验内容，让学生乐于探索。

　　4、实验自由性强，用户可随意操作

　　实验器材无固定操作，当教师想要演示不操作某一步骤会导致什么现象的时候，可以省去部分实验器材的操作，为学生直观展现现象。实验的器材及实验操作的自由性强，予以学生探索的空间。

　　5、可反复操作实验，避免资源浪费

　　虚拟仿真的实验器材不会产生实验素材的消耗，损坏时只需要点击菜单里的“重做”即可获取新的实验素材，避免了实验仪器和药品的浪费，教师及学生可以进行多次实验操作，随时预习、复习、操作实验。

　　AR仿真实验搭桥传统实验实现教学最优化

　　虚拟实验是常规实验的补充、完善和拓展，其能够缓解很多学校的场地、经费等问题，无论是教师还是学生都可以自由的操作，其与常规实验操作也会有各种各样的区别。教师可以结合教材内容及两种实验各自的优势，将两者灵活结合，相辅相成，实现实验教学的最优化，提高实验教学质量。

　　AR仿真实验室的建设和应用，可以让学生掌握基本的实验操作技能，虚拟实验器材可以解决安全顾虑、满足学生对未知的探索，使学生学会独立思考，获得科学探究的方法，同时可以推动实验教学改革和创新，促进教师的教学方法现代化，提高课堂实验教学有效性。