清华大学化学系探索“AR+教育”模式

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日前，清华大学化学系与RealMax集团签署了AR多媒体课件项目开发合作协议，内容包括AR仪器分析实验互动教学、AR消防安全互动培训、AR实验中心简介多媒体课件等三个类别，意在推动教与学之间产生“催化反应”，促进化学教学实践的信息化改革。

    据悉，该项目中的AR仪器分析实验互动教学多媒体课件可用于WEB端和移动端APP，以3D动画形式生动呈现液相色谱质谱联用试验和液相色谱质谱联用仪的维护过程。而其中的AR消防安全互动培训课件也可用于含WEB端和移动端APP， 其内容活灵活现，如临实境，涵盖仪器起火后灭火、人触电着火后应急救助、如何正确逃离跨步电压区等教程； AR实验中心简介多媒体课件则符合AR眼镜端运行要求，以3D形式对各实验室以及公共消防设施的使用进行生动介绍。

    实际上， 在去年上半年，清华大学化学系就已开始着手酝酿创新、改革化学实验教学形态相关工作。经过充分的调研、论证，较终决定“学术联姻技术”，与RealMax开展项目研发合作。目前，项目的研发工作正在深入推进中，不久将正式上线。

    “清华大学是中国乃至亚洲较著名的高等学府之一。学校的化学系作为国内重要的化学科学研究和人才培养基地，在教育信息化2.0时代尝试将AR技术巧妙运用到实验教学中去，应该来说是一次非常有益的探索，这对全国高校来说，颇具引领和启示意义。”业内人士分析称。

    据介绍，AR技术，又称增强现实技术，被称为继语言、文字、印刷、电话和互联网之后的第六次信息革命的核心技术。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。与早已火起来的VR相比，AR由于在应用中和现实场景更为接近，所以具有更强的社交属性。它将重构互联网和移动互联网，给用户带来颠覆性的交互体验。

    清华大学化学系现有2个国家重点实验室，3个省部级实验室，同时涵盖无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与物理等5个二级学科研究所。该系开设的“有机化学及实验”和“仪器分析”课程被评为国家精品课程。该系的科研方向既涵盖现代化学的各主要领域，也包括21世纪化学发展的较新生长点，在国际上具有较大的影响力。与美国、德国、英国、日本、荷兰等国的著名大学和研究机构开展了实质性的合作研究项目，与美国、德国、英国、比利时等建立了本科生交换项目。

    清华大学化学系老师周云表示，每一次教学形态的革命，都与科技的重大进步有很大关系。清华大学化学系之所以在教学设计环节尝试将AR技术应用到实验教学中去，从宏观层面来说，是在践行混合式教学改革和信息化教育教学变革的相关精神；从微观层面来说，是因为AR技术对塑造“沉浸式”学习环境、颠覆传统教学形态、优化学科建设具有重大意义。“对于化学实践教学而言，借助AR技术或者MR技术 （VR+AR混合技术)，通过理虚结合、虚实结合的形式，可以有效解决传统教学形态中理论教学及实验教学过程的难点和痛点，使学生如临实境地‘触摸’那些难再现、难理解、难动作、难进入的抽象知识，让‘沉默’的课堂活跃起来。”

    周云还表示，AR技术和MR技术在化学教学中具有广阔的应用前景，实际上，还有非常大的空间有待于深度探讨和开发。与传统的教学形态相比，AR、MR化学教学模式的建构非常有助于打通教与学之间的“任督二脉”，实现宏观、微观、符号三重表征的概化与统合，消减学科领域与服务领域之间的认知负荷与偏差。同时，还能消除一些高危险、高成本、高污染化学品带来的教学瓶颈。譬如，在AR化学实验室，学生可不必担心近距离接触酸、碱、高温、高压等化学物质带来的危险。