随着化学课程的改革和新课标的发布，化学实验教学的重要性也日益凸显，由此引出的对传统化学实验的改革研究也在紧锣密鼓地进行，常见的实验改进措施有：化学实验的绿色化、化学实验的简便化和一体化、虚拟技术改进化学实验。其中，笔者认为虚拟技术中的3D全息影像技术具有直观性、情境性、综合性等优点，有利于帮助学生将表象性知识内化和构建自身的实验知识结构，这是现代科技革新传统教学的重要一点。
3D全息影像技术是利用光波的干涉和衍射原理记录和再现物体真实的三维图像的技术。3D全息影像技术的发展过程简单来说是经丹尼斯·盖博提出并研发的全息摄影技术过渡到古德曼和劳伦斯的数字全息技术，最后随着电子科技的发展才最终诞生了3D全息影像技术。该技术因其所展示影像的可分割性、立体感和技术本身的可控性、方便性和安全性等优势被广泛应用到科研、教学、信息交流、医学、艺术等各个领域。
一、传统实验教学的缺点
化学实验教学设计的一般原则如下：目的性原则、科学性原则、安全性原则、可行性原则、简约性原则、创新性原则、趣味性原则、启发性原则。但是在传统实验教学中这些原则往往不能全部贯彻落实。
大致来说，传统的实验教学按照讲解方式可分为以下三种：第一种，用多媒体展示相关教学内容，并在课堂上进行实验演示，这也是传统意义上完备的实验讲解体系，这种情况下学生对实验及相关知识能够很好地理解;第二种，只使用多媒体展示相关教学内容或只进行实验演示，由于缺少二者的相互辅助作用，教学效果往往差强人意;第三种，单凭教师的口述和书本上的图解进行实验讲解教学，这种情况下很依赖学生自身的能力去理解实验及相关知识，教学效果常常不尽如人意。
传统的课堂实验由于描述抽象且缺乏直观的呈现方式，导致学生对本该极具吸引力的实验过程及现象未呈现出所期望的反应。除此之外，在一些实验操作演示或讲解中，教师也可能会出现一些问题。比如，教师可能会在进行多次实验教学操作的过程中出现失误，让学生感到人身安全受到威胁继而导致对教师的不信任。就具体实例而言，有：钠与水反应的实验中钠的处理过程、浓硫酸等腐蚀性物质的性质实验、稀硝酸与铁等金属反应实验中气体的变化过程现象异常、亚铁离子与碱反应生成氢氧化亚铁实验中氢氧化亚铁被缓慢氧化现象异常等等，并且有机化学实验中随机因素造成的副产物过多会导致原本的实验现象或应有的产物消失。而且，有些实验的反应过程异常迅速，导致教师还来不及讲解，实验现象就已经消失。
二、3D全息影像技术在化学实验教学方面的优势
3D全息影像技术在化学实验教学中的作用非常明显。具体有以下八点：第一，在实验知识点的导入上可以用3D全息影像技术将要导入的内容进行3D化放映，使原本二维的内容升级成三维，由于变得立体化，因此更具导入性;第二，在实验仪器的介绍和讲解实验操作的过程中，立体感官上对仪器有充分的了解;第三，3D全息影像技术投影所制作的视频可以反复使用，不会因为现场直播的形式造成意外情况，不会有多次现场制造氯气等有害气体造成污染或要进行有害产物的处理，更容易渗透绿色化学的理念;第四，应用了3D全息影像技术后，实验演示过程的可调控性变得更强，在实验演示的过程中可以人为控制放映速度和方式，减少实体实验过程中控制的不便性;第五，在枯燥的学习生活中，3D全息影像技术作为高科技辅助教学工具可以充分调动学生学习的兴趣，增强出学生自主学习的意识;第六，由于学生学习兴趣得到激发，使得课堂气氛活跃，如此有益于加强师生之间的课堂交流，并减少填鸭式教学;第七，在科技急速发展的新时代中，学生不仅要掌握传统学科知识，还要了解各种新兴科技的相关知识，而3D全息影像技术在教学中的使用就可以使学生在传统实验学习中了解到科技知识;第八，3D全息影像技术可以配合教师在教学中将各个细微知识点展现和讲解得非常立体透彻，譬如选修3中的物质结构、选修4中的化学平衡的理解、选修5中的有机反应过程和有机物的结构等，这类很抽象的知识点不太适合采用讲述法授课，故教师可以将物质结构的模型投影出来。比如，中学化学涉及到的有机物可以球棍模型去讲解，用3D全息影像技术将具有代表性的有机物是如何反应的整个微观历程用球棍模型模拟展现，使学生更直观了解有机反应的过程，从而深入掌握这一知识点，有利于学生构建自身的知识体系。
三、3D全息影像技术在中学化学实验教学中的应用阐述
综上所述优点，笔者将举例说明该技术如何在化学实验教学中应用。首先，需要改变传统教室座位安排，能让所有学生都清楚看见所投影出来的立体影像，以便进行后续教学。
（1）在中学化学实验中有一些化学反应的速度过快或者过慢。例如，人教版必修1中钠与水的反应实验，现象简单概括为“浮、熔、游、响、红”，由于“钠与水反应剧烈，为了安全起见钠的用量是较少的”这两方面原因，导致实验现象转瞬即逝。教师可以利用3D全息影像技术，将取钠处理的过程进行缓慢并于平行水平面方向旋转放映，方便教师讲解各个微小角落的注意事项，钠和水反应过程亦可以如此进行放映操作，方便教师讲解现象和注意事项，减少传统实验教学中因学生视角不同而不能完全展现的实验注意点。
（2）由于实验条件难满足所导致未能在课堂进行实验操作演示的实验，比如铁与水蒸气反应生成四氧化三铁、燃料电池、涉及难熔固体物质熔融状态的反应（如铝热反应）、反应条件比较苛刻的反应（如氮气与氢气生成氨需要高温高压催化剂）。教师可以利用3D全息影像技术，将这类需要在特殊仪器加持下的实验过程从内部全方位完整地展现在学生眼前，如此不单单是单纯放映或者口头描述，还可以使学生更容易去理解其中反应过程。
（3）一些流程式的大型实验过程难以在课堂上进行讲解，如氯气的制取、除杂、性质 、收集、尾气处理的一体化实验。尽管很多人都在努力改进这类化学实验使其简单化，但是这种类型的实验受到仪器影响的可能性仍然较高，何况大多情况下教师组装的实验装置是未简化的。3D全息影像技术可以保证实验过程的真实性和可控制性，方便教师讲解正在进行的各个流程反应中值得注意的细微之处，学生也更容易去掌握这类难点实验。
总的来说，教师可以控制放映速度和放映方式，使投影出来的3D立体影像的展示角度和方式更易配合講解，同时学生也更方便以直观感受去建立实验相关的知识体系。教师也可以投影错误实验操作去提问学生错在哪里，该如何去改正，并且引起学生对该方面的警惕;也可以投影繁琐可简化的实验装置去启发学生的创新性思维。 新时代科技大发展的社会环境，使得智能化科技逐渐融入教学领域，其中3D全息影像技术优秀的可控性、安全性和情境渲染能力为改进传统实验教学提供了工具，同时该技术也可以用于物理、生物等学科的授课中。在教育领域中3D全息影像技术等虚拟技术应用于实验方面还未完全成熟，比如说为了保证投影的质量导致投影所用的设备要求较高、耗资较大，但在一些高校中已经存在这类虚拟实验室，所以应该尽早去建立一个完整的虚拟教学理论体系，培养这方面的人才，努力将3D全息影像技术应用到中学化学实验教学。
（收稿日期：2019-02-15）
