吴明珠 朱佩仪 陈瑛

摘   要：文章针对目前在中学实验教学中存在的安全隐患、实验耗材昂贵和浪费，以及实验过程不可逆等问题，提出将虚拟现实技术与自然科学实验教学相融合，设计与实现一个高效、安全可逆的高仿真实验场景平台。该实验室平台的设计实现包括了PC端和手机App端，从而打破了传统实验课堂的局限，重构了学习情境，以沉浸式的交互体验方式提高了学生学习的积极性与创新性。

关键词：VR自然科学;实验室;高仿真;沉浸式;安全

中图分类号：G710 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）14-0045-04

一、引言

VR技术又称为虚拟现实技术，该技术于20世纪80年代在美国兴起[1]。这种新型的交互手段是利用计算机生成高仿真的三维虚拟环境，并结合传感器让人们沉浸在虚拟的现实环境中。近几年，VR技术不断发展，不仅应用于游戏、影视行业，在军事训练、工业制造、建筑设计、医疗诊断、展馆展示等各个领域中都有广泛的应用[2]。当然，如何利用该技术为教育教学提供更好的帮助，也是教育工作者们所关注的问题。

2019年11月，《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》（教基〔2019〕16号）[3]要求，各地各校要丰富实验教学实施形式，促进传统教学和现代新兴科技有机融合，切实增强实验教学的趣味性和吸引力。对于有危险性、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[4]。2020年新冠肺炎疫情期间，很多学校“停课不停学”，学生采取在家学习的方式，如果能够在线开展化学、物理等相关实验操作，将有助于学习效果的提升，而VR实验室能够让学生有更强的参与性。……