基于虛擬技術(shù)的沉浸式學(xué)習(xí)是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的典型應(yīng)用場景之一。「AI+VR」化學(xué)為新課標(biāo)實施下的中學(xué)化學(xué)學(xué)科教學(xué)情景的設(shè)計和實施提供了全新的平臺和手段，推動教學(xué)模式向自主體驗升級，支持自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)的沉浸式VR虛擬現(xiàn)實課堂！結(jié)合近年的化學(xué)教研培活動，我們一起回顧常態(tài)化化學(xué)學(xué)科應(yīng)用與虛擬現(xiàn)實課堂的融合創(chuàng)新實踐！
01 素養(yǎng)導(dǎo)向，創(chuàng)新實驗課堂
直擊實驗痛點，以虛補實
聚焦素養(yǎng)，化學(xué)實驗教學(xué)革故鼎新
2025年1月3日，北京市教育學(xué)會信息化專委會在北京宏志中學(xué)舉辦主題為“打造教育新質(zhì)生產(chǎn)力 人工智能教育賦能學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展”的北京市教育學(xué)會2024年學(xué)術(shù)年會的分論壇，28節(jié)精心打磨的“素養(yǎng)成長型課堂”研究課精彩呈現(xiàn)。北京宏志中學(xué)的呂老師，在高中化學(xué)課程《水的電離和溶液 pH》的講授過程中展現(xiàn)出了極具創(chuàng)新性的教學(xué)風(fēng)采。通過VR實驗探究把微觀粒子行為擴大化，讓學(xué)生直觀的觀察、學(xué)習(xí)、理解微粒的性質(zhì)。
2025年，滿洲里市第二中學(xué)的馮老師借助化學(xué)虛擬仿真實驗室軟件在化學(xué)實驗室開展了《一定物質(zhì)的量溶液的配制》的實驗教學(xué)，探索“虛實教學(xué)融通聯(lián)動 — 學(xué)生素養(yǎng)進階發(fā)展”的教學(xué)新路徑。高中化學(xué)虛擬仿真實驗，以虛補實，虛實融通，高效安全的實驗課堂，驅(qū)動傳統(tǒng)化學(xué)實驗課堂的數(shù)智進階。
2024年5月，江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革實驗項目- “基于高質(zhì)量教育體系的化學(xué)學(xué)科建設(shè)跨區(qū)域行動”調(diào)研視導(dǎo)活動開展。徐州市第一中學(xué)的在校師生參與了項目階段成果的交流環(huán)節(jié)，深入體驗高中化學(xué)VR/3D虛擬仿真實驗室。高危、微觀、難實現(xiàn)、難觀察的實驗，通過VR數(shù)智課程直觀可交互的呈現(xiàn)在眼前。
在化學(xué)虛擬現(xiàn)實課堂中，依據(jù)新課程標(biāo)準設(shè)計的化學(xué)虛擬仿真實驗，涵蓋了教師演示實驗和學(xué)生分組實驗。既能滿足日常實驗教學(xué)，又能彌補傳統(tǒng)實驗不足，達到以虛補實的效果。能生動直觀地呈現(xiàn)微觀實驗原理，有效避免危險實驗操作對學(xué)生造成的傷害及有毒有害物質(zhì)對環(huán)境造成的污染，讓化學(xué)實驗教學(xué)革故鼎新。
化學(xué)實驗新課堂·新助力
實驗室取用規(guī)則與實驗用品輔助高效實驗教學(xué)
02 素養(yǎng)進階，探究協(xié)作課堂
探究化學(xué)反應(yīng)變化與平衡，探究實踐
融通探究，兼顧教學(xué)深度與廣度
2025年6月，北京交通大學(xué)附屬中學(xué)的谷怡老師帶來了一節(jié)生動高效、虛實結(jié)合的高中化學(xué)課堂《玩轉(zhuǎn)電池》。在課堂中，谷老師借助VR技術(shù)解決了傳統(tǒng)課堂中電化學(xué)專題抽象、枯燥、難懂的困境。矩道VR數(shù)智課程借助沉浸式交互場景，為電化學(xué)原理的教學(xué)提供可重復(fù)驗證的數(shù)字化實驗范本，讓同學(xué)們直觀觀察原電池工作的微觀反應(yīng)原理，原電池正負極的得失電子過程清晰呈現(xiàn)，電子轉(zhuǎn)移的動態(tài)軌跡一目了然，直觀展現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的底層邏輯。
化學(xué)探究平臺，在學(xué)生純粹地化學(xué)原理學(xué)習(xí)，與進階到沉浸式應(yīng)用化學(xué)原理之間搭建起了橋梁，以虛補實，讓學(xué)生在“做中練”，學(xué)生知識應(yīng)用的情境可視化、過程可視化。促進小組自主合作探討、自糾自查的同時，老師更好的引導(dǎo)學(xué)生“練中評”，檢測教與學(xué)的效果，有利于發(fā)展深度學(xué)習(xí)，思維進階，逐步養(yǎng)成素養(yǎng)導(dǎo)向的高階思維。
03 深度學(xué)習(xí)，思維建構(gòu)課堂
創(chuàng)設(shè)可視化互動探究情境，深度學(xué)習(xí)
發(fā)展證據(jù)與推理與模型與解釋為特征的高階思維
在贛州市第十二屆中小學(xué)教師信息化教學(xué)應(yīng)用成果展示活動暨中小學(xué)骨干教師信息技術(shù)與課程融合培訓(xùn)活動中，高中化學(xué)展示課《晶體結(jié)構(gòu)》榮獲一等獎，課程中使用矩道高中化學(xué)VR數(shù)智課程中的「物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)」特色專題，使得教學(xué)內(nèi)容更加直觀、生動，極大地降低了學(xué)習(xí)難度，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗、助力高質(zhì)量課堂建設(shè)。
高中化學(xué)「物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)」專題中豐富的VR教學(xué)資源，提供豐富的原子、分子、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的微觀原理與思維模型可視化情境，解決了實際教學(xué)中這部分知識專題「難教、難學(xué)、得分率低、可利用的教學(xué)素材少」的痛點。讓老師輕松教、高效教，讓學(xué)生喜歡學(xué)、自主學(xué)！
「新課標(biāo)·新高考·新課程」→ 剛需
AI+VR與學(xué)科教學(xué)融合創(chuàng)新，是智慧校園建設(shè)和學(xué)校教育數(shù)字化變革的新引擎。「化學(xué)虛擬現(xiàn)實課堂」中，綜合應(yīng)用化學(xué)VR/3D虛擬仿真實驗室可以更高效開展啟發(fā)式、探究式、開放式教學(xué)，為推動“教-學(xué)-評”一體化的中學(xué)化學(xué)教學(xué)模式改革提供了新力量！新的一年，矩道科技將繼續(xù)專注常態(tài)化學(xué)科應(yīng)用與虛擬現(xiàn)實課堂融合創(chuàng)新，為學(xué)校、老師、學(xué)生提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)！
