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AR技术可以降低化学实验风险吗?
发布时间:2018-09-18  关注度:1656   
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  化学实验是化学教学的重要组成部分,能极大地调动学生的学习积极性。然而,化学实验具有一定危险性,学生经常在化学实验中出现受伤、乱用药品、仪器损坏等事故。虽然学校对实验室管理越来越完善,也对学生进行科学实验安全教育,但由于一些学生粗心大意、思想麻痹、操作失误、自我保护意识差等原因,化学实验事故仍层出不穷。AR(增强现实)技术的出现,能否降低化学实验风险呢?

  AR是Augmented Reality的字母缩写,中文名字是“增强现实”,是一种全新人机交互技术。通过AR技术,让参与者与虚拟对象进行实时互动,从而获得一种奇妙的视觉体验,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。AR技术具有将真实世界和虚拟世界信息集成、实时交互性、在三维空间增加虚拟物体等特点。那么,将AR技术应用到化学实验教学中,让真实的学生在虚拟的实验场景中进行实验操作,是否降低化学实验风险?

  答案是肯定的。

  以一氧化碳还原氧化铁实验为例,可能出现装盛氧化铁的玻璃管因受热而破裂的危险;操作不当在通气前就对装置进行加热,一氧化碳和空气的混合气在加热时会有爆炸的危险;还有加热过程中,实验者对酒精喷灯的不熟悉,也有意外烧伤的危险。把AR技术应用到一氧化碳还原氧化铁的实验中,实验者置身于虚拟仿真的实验场所,在虚拟环境中通过手势操作进行实验,把上述实验风险都杜绝了。如果实验者先在虚拟仿真实验中熟练操作,然后再进行真实实验操作,将大大降低实验风险。

  那么,AR技术是如何在实现实验目的的同时,降低化学实验风险的?

  化学实验的目的是让学生掌握实验的基本技术和技能,加深对基本原理知识的理解,增强解决实际问题的能力,更是培养学生动手能力、观察能力和数据记录能力,初步学会数据分析能力,让学生得到综合训练。那么就要求AR技术应用到化学实验的时候,能在实现上述目的的同时,降低化学实验风险。

  创设虚拟仿真实验场景,高度还原真实实验。

  根据每个实验的要求和实验准备,创设虚拟仿真实验场景,高度还原真实实验。在这个虚拟环境中如置身于真实实验场所,唯一不同在于,因为场景的虚拟性,虚拟实验中的危险效果不能作用于真实的实验者。此实验场景可在常规教学设备展示,如一体机、投影机等。

  纯手势实现人机实时交互,培养学生动手操作能力

  教学实验需要培养学生的动手能力,因此借助kinect设备,将真实的实验者与虚拟仿真的实验场景合二为一。实验者无需佩戴任何体感设备即可进行手势操作,通过抓取、移动、添加、减少、旋转、拆除、组合等动作,进行实验操作。

  实验现象放大化,不可见气体标注可视化,培养学生观察能力

  在实际化学实验中,有些实验现象不是很明显,学生还来不及观察或者观察不到位就消失了。还有一些化学实验,制作产生出无色无味的气体,难以观察出现象。在虚拟仿真实验中,通过微观观察,可将实验现象放大化,把实验现象放大观察到位。还可以将氧气等不可视气体加注颜色让学生观察实验现象,加深知识点的理解,全面培养观察能力。

  由此可见,通过AR技术在化学实验的应用,创设虚拟仿真实验场景进行虚实实验操作,能有效规避化学实验风险,降低实际实验操作的风险。除了化学实验外,还有物理、生物等学科的实验,也可以通过AR技术来降低风险,提高实验观察的效果,还有科学学科难以观察的天文地理知识,也可运用AR技术辅助教学。随着AR技术的完善和提升,未来AR+教育必然影响主流教学方式,让教学更便捷有效。

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