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真实沉浸式虚拟现实有机化学实验室体验的制作与评估：红外光谱学

DOI：10.1021/acs.jchemed.9b00705 期刊：Journal of Chemical Education 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 在教育环境中使用虚拟现实（VR）技术日益普及。研究人员评估了用VR体验替代基于仪器的有机化学实验室的可行性。设计了一套VR实验室课程，用于教授学生如何操作红外光谱仪，并通过所得红外光谱解析未知结构。该第一人称VR体验具有高度沉浸感与真实感，实验过程中会有助教引导用户完成全部步骤，并根据需要提供反馈。该VR体验通过WondaVR平台开发，采用凝视导航方式进行操作选择。产品经学生群体测试后，将其短期与长期记忆效果与传统实验室完成相同实验的学生组进行对比。结果表明两组学习成效无显著差异，这意味着该工具可用于远程教育环境下的有机化学实验教学。体验VR课程的学生对该产品满意度很高，且未遇到显著可用性障碍。此类VR体验对因残疾、怀孕等出勤困难或安全顾虑而无法到实验室上课的学生具有实用价值。
作者： Devran A. Dannenberg，Cathi L. Dunnagan，Maria T. Gallardo-Williams，Richard M. Gurnsey，Arthur D. Earnest，Michael P. Cuales
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估采用虚拟现实（VR）学习体验替代传统基于仪器操作的面对面实验室教学（该传统实验室用于培训学生采集和分析红外光谱）的可行性，并收集有机化学实验室中使用红外光谱虚拟现实学习体验与对照组（由助教在传统实验室环境中授课）在学习成果差异方面的信息。

研究成果

这种交互式第一人称视角的红外光谱VR体验，在教授学生操作红外光谱仪及解析简单红外光谱特征方面，与面对面实验室教学效果相当。对于因各种困难无法参加实验室课程的学生，VR体验可成为合适的替代方案。

研究不足

该研究仅限于特定子集的实验室实验，尤其是基于仪器的实验室，可能无法推广到更具实践性的条件中。此外，评估未包括运动技能发展的测量指标。

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