实验教学始终是教育教学中的重要部分，随着教育理念的革新、计算机技术的迅速发展等，借助虚拟现实技术、3D影像技术等解决教育中实验教学的不足等问题，通过虚拟实验中的正确指导，运用虚拟的实验素材进行不断的探索创新，尽可能的避免危险实验可能会带来的伤害，培养学生的动手实践能力与探索创新能力，从而提高知识学习与知识掌握程度。
在传统课堂中重视理论教学，忽视高成本、高难度的实践教学，理论与实践的脱离，学生通过教师的讲解与指导，为避免资源浪费分为小组操作实验，不是每个人都可以操作的到。实验中还必须要按照教师的实验指导机械式的操作，学生缺乏独立思考与设计实验能力，且实验课时在教学中的课时安排较少，学习有一定的局限性。
云幻科教虚拟学科实验室运用虚拟仿真技术构建高度仿真的虚拟实验环境和实验操作对象，生动形象的直观展示实验，逼真的虚拟实验教学环境让学生犹如身临其境。学生可以进行实验观摩、模拟实验、拓展训练等操作，在实验中对实验过程、实验现象等观察的很清楚，激发学生的学习兴趣，提升实验知识学习。云幻科教虚拟学科实验室包括虚拟化学实验室、虚拟物理实验室、虚拟生物实验室。
一、虚拟实验室教学的必要性
(一)强化学生在学科实验的基本知识
学科实验教学要求学生了解实验步骤、实验原理、实验现象，通过这些知识保证实验的顺利完成，提高实验的成功率，避免资源浪费。然而在实验中定会有些学生在基础知识预习不足的情况中实验难进行或失败。虚拟学科实验室打破时间与空间限制，学生可以在教学前反复的操作与练习，熟练掌握基本操作，巩固实验知识，同时避免相关实验素材的浪费，全面提升实验能力。
如在化学中，高锰酸钾加热制氧气，教师需要为避免资源浪费与器材损耗，反复强调试管口需略向下倾斜、实验结束先撤导管再灭酒精灯，学生对这样导致的后果不能理解，老师又不能损坏一个实验器材作为代价警示他们。虚拟实验教学资源就解决了这些问题，为学生提供多次体验选择，解决学生疑问，巩固知识学习。
(二)保证学生准确观察到实验效果
实验中有些微观实验不容易观察，虚拟实验将微观现象可视化，让学生能够清楚的看到实验中的各种实验现象。虚拟仿真技术高度还原实验现象，即使是细微的变化也让学生能够一目了然，可多次的实验操作让每一位学生都能观察到实验现象，掌握实验知识。
如生物实验中的观察叶绿体和细胞质的流动实验，需要在显微镜下观察，有选取的植物要求、光照要求等很多实验条件，又要慢慢的观察流动速度、最适温度等。虚拟实验在直观的展现细胞质的流动的同时，标识不同温度与计算速度的，让实验变得可控易观察。
(三)有助于学生完成难度较高或难以实现的实验
有很多的实验是学校为学生提供器材与创造的，课程难度大学生就更不容易理解了。虚拟实验通过虚拟现实技术的可塑性，制作各种各样的实验教学模具与构造教学环境，模拟现象物理过程与结果，使静态事物动态化、抽象知识形象化、难以操作的实验动画模拟化，帮助学生由形象思维转向抽象思维。
如物理实验中，声音不能在真空中传播这个课题，很难去再现一个真空的环境给学生了解，即使使用抽气盘和抽气机进行演示，也很难做出来绝对真空环境，虚拟实验器材除了营造相应环境，还将声音的传播可视化标识，学生可以很方便地进行演示实验和学生分组实验的练习，还可以自主地进行实验探究。
(四)增加学生动手实验操作机会，提升参与实验设计能力
传统的实验中，由于教学条件的限制，有很多的实验是小组操作或者无法实现的，人人动手操作的可能性较小，不能较好的对实验进行分析与观察对学习知识有所阻碍的。虚拟实验无需消耗任何实验素材，使用简单的仪器设备完成整个实验。学生可以利用虚拟实验对实验进行个性化实验设计，研究性的进行知识的学习，培养学生的自主实验设计能力与探索创新能力。
二、虚拟学科实验室的特点
(一)交互式操作，培养实践动手能力
虚拟现实技术为学生构建身临其境的虚拟教学环境，让学生自身以各种形式参与实验发生与变化的过程中去，在虚拟的实验环境中扮演主导者角色，学习者的实验设计、实验操作都将导向着实验的发展方向。学生通过动手操作完成实验，让学生在实践过程中发现问题，解决问题，鼓励学生“手脑并用”，提高学生实际操作能力。在虚拟实验中学习者的认知、动作、反应及交互技能都能够得到良好的训练。
(二)节省资源损耗，规避实验风险
随着学校学校的学生越来越多，学校实验室的应用压力不断增加，因为实验经费与实验难易程度等问题，导致实验教学活动难以开展。有了虚拟学科实验室，极大程度上解决了实验经费问题。虚拟的实验器材与实验材料可节省实验成本，即使多次操作也无需担心实验资源浪费和消耗问题。同时也不必再担心一些有毒、放射性、易燃易爆、细菌等危险实验，保证了实验室的安全与学生的健康安全，消除实验中会出现的安全隐患，让每个学生都能够操作实验。
(三)与教材相匹配，实验素材丰富全面
云幻科教初中化学虚拟学科资源库是根据国家课程标准实验要求，依据人教版(苏教版、沪教版等)九年级化学实验课程设置，综合应用3D影像、虚拟仿真技术构建高度仿真的虚拟实验环境，供学生进行模拟化学实验。资源库包含一氧化碳还原氧化铁、浓硫酸的腐蚀性与稀释、粉尘爆炸实验、甲烷燃烧等化学实验内容。
云幻科教虚拟实验资源库，将现代3D影像技术、虚拟现实技术和课程标准教学需求无缝衔接，包含初中、高中阶段，覆盖化学、物理、生物等学科，是学校实验创新教学、深度应用教学设备的最佳实验资源。运用虚拟实验资源库建设虚拟实验室，将难以进行的复杂实验或具有危险性的实验，在高度仿真的虚拟环境进行教学、操作、应用，能有效提供教育设备利用率，节省实验教学经费，规避实验风险，提高学生自主操作的主动性。
(四)打破时间与空间限制，虚拟实验环境逼真
虚拟实验室节约大量实际实验所需要的时间，比如器材的准备、实验中反应进行时间等，提供便捷安全的平台，耗时长、难演示的实验也能在课堂上展示，并且能无限次练习操作。云幻科教虚拟实验通过3D影像、虚拟仿真技术构建的虚拟实验环境，再现生活中无法观察到的、无法用简单方法再现的事件，对微观世界及客观世界的模拟，真实感强，调动学生多感官参与，给学生身临其境的感受，为学生提供更多的时间与空间去探索去研究，更快的掌握实验目标及内容、知识点等，从而达到体验式教学效果，提高学生的学习兴趣。
中学是学生创新能力与探索能力培养的最佳时期，实验教学对于培养高素质综合性人才有着重要作用。实验教学是学科教育的基础，是科学知识学习的源头，虚拟学科实验室可以提高实验效率，降低实验成本，必将更广泛地应用到教学中。
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