化學分子的形狀及立體結構對其反應性有著直接的關聯。在傳統教學中，學生通常只能透過靜態的二維平面圖像來想像這些分子的立體結構。對於空間感較弱的學生來說，理解這些立體結構往往會遇到困難，更不用說完整理解複雜分子內及分子間在空間中的精細互動了。然而，隨著電腦科技的高度發展和網路數位資源的興起，大量的動畫和模型操作影片開始湧現，幫助學生更好地理解複雜分子的立體結構。這相較於傳統的二維靜態平面展示，無疑是一大進步。
此外，更具互動性的三維數位資源，雖然在生物研究中已經應用多年，但隨著硬體技術的進步和成本的下降，這些資源也開始廣泛應用於教學中。特別是虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術的引入，為化學及生物分子教學帶來了革命性的突破。想像一下，當學生戴上VR設備後，他們可以隨心所欲地放大DNA雙螺旋結構，親眼目睹鹼基配對的精確性；他們可以伸手觸摸蛋白質的立體構象，感受二級結構的空間排列；甚至可以觀看醣類分子的代謝合成過程，並觀察其結構的立體細節。這種沉浸式的學習體驗，讓原本抽象的分子概念變得具體且易於感知，極大地提升了學生的學習效果。
自2020年起，在陳振中主任的帶領下，化學系開始嘗試將VR工具整合到生物有機教學中，探索其在化學教育中的新教學方法的潛力。借助本系范原嘉博士在物化組軟體及程式開發方面的專長，以及本人在教學場所的實務經驗，我們嘗試讓初學生物分子的學生利用VR工具來輔助學習。核酸與蛋白質的立體結構較為常見，網路上的共享資源也較多。相比之下，醣類分子的立體化學結構複雜，加上單醣可以通過不同形式的醣苷鍵形成寡醣與多醣類，這些因素使得醣類的立體結構極為複雜，對學生學習來說並不友善。因此，在初期計畫中，我們選擇以醣類作為建模的生物分子。
目前計畫的參與人員以化學系與生物科技系的學生為主要測試對象，並以課堂學生體驗作業的形式實施。在課程中，本人首先講授醣類的基本性質、化學結構等內容，隨後讓學生在學期中分批體驗VR設備（如圖一所示），並與複雜的醣類分子進行互動，例如：澱粉（starch）與纖維素（cellulose）。這兩者的單體皆為葡萄糖，但由於醣苷鍵的立體位向不同，導致其立體結構有所差異（如圖二所示）。初步評估結果顯示，學生對VR這種新穎工具表現出極大的興趣，並認為其對複雜三維結構的學習有顯著的幫助。然而，也有部分學生出現頭暈或眼睛疲勞等常見反應，這在設計教學內容時需要特別考慮，以確保學習體驗的舒適性和穩定性。然而，VR應用也面臨一些挑戰。首先是技術成本問題，VR設備和軟體的開發與維護需要大量資金，可能限制其在教育中的普及。其次是教師培訓問題，許多教師缺乏使用VR技術的經驗，需要進行專門培訓才能有效整合VR到教學中。 |
