虛擬現(xiàn)實技術(shù)助力高中生物教學(xué)初探

唐歡

摘要：教師利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多感知性、交互性、自主性等特點，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于高中生物課堂教學(xué)與實驗教學(xué)過程中，與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機結(jié)合起來，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，養(yǎng)成科學(xué)思維，培養(yǎng)探究精神。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)? ?高中生物? ?實驗教學(xué)

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念和特點

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，簡稱VR技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)。它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合，交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，讓用戶沉浸于虛擬環(huán)境中，對用戶的輸入做出實時響應(yīng)，并分別反饋到用戶的感官。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征包括：多感知性、存在感、交互性和自主性。

二、VR技術(shù)對高中生物教學(xué)的影響

VR技術(shù)是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)?？v觀生物科學(xué)發(fā)展歷史，技術(shù)的進步對生物科學(xué)的發(fā)展起著促進作用。如光學(xué)顯微鏡的發(fā)明，讓虎克看到了細胞的形態(tài);電子顯微鏡的發(fā)明，使人們能夠進一步觀察到細胞內(nèi)部的亞顯微結(jié)構(gòu);由于空氣成分的發(fā)現(xiàn)，人們才能夠更進一步地研究植物光合作用等。筆者相信，VR技術(shù)的發(fā)展也會對生物科學(xué)、生物教學(xué)的發(fā)展帶來深刻的影響。

高中生物學(xué)課程的精要是展示生物學(xué)基本內(nèi)容，讓學(xué)生領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中持有的觀點、解決問題的思路和方法。結(jié)合VR技術(shù)獨有的特點，筆者發(fā)現(xiàn)它對高中生物教學(xué)的影響主要包括以下幾個方面。

1.對生物課堂教學(xué)的影響

高中生物課程中有部分內(nèi)容是微觀或宏觀方面的，教師如果利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以更直觀展示教學(xué)場景，幫助學(xué)生更好地理解微觀或宏觀方面的知識。如在教學(xué)關(guān)于生物膜流動鑲嵌模型時，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師講授，并結(jié)合圖片、FLASH動畫等幫助學(xué)生理解這一模型。在這種學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生存在認知差異、認知不夠深刻等問題。如果教師利用VR技術(shù)進行教學(xué)，學(xué)生進入生物膜的微觀三維動態(tài)視景，不僅能夠直觀觀察，還能夠嘗試動手改變這一模型。比如學(xué)生將原本尾尾相對的磷脂雙分子層換成頭頭相對，看看生物膜會發(fā)生怎樣的變化，有助于學(xué)生深入理解生物膜的流動鑲嵌模型。由此看來，VR技術(shù)有利于培養(yǎng)學(xué)生主動探索的精神，養(yǎng)成科學(xué)思維，形成探究精神。

2.對生物實驗教學(xué)的影響

生物是一門實驗學(xué)科，很多結(jié)論都是通過實驗得出的。然而，由于受到實驗時間過長、實驗材料難覓、實驗場地受限、實驗過程危險等因素的影響，很多高中生物實驗難以開展和實現(xiàn)。比如DNA半保留復(fù)制的驗證實驗在高中實驗室是難以完成的，因為基因工程基本步驟中每一步都過于微觀和抽象。如果教師利用VR技術(shù)生成模擬實驗環(huán)境，模擬實驗時間、實驗材料、實驗場地、實驗危險等，每一位學(xué)生都可以在模擬實驗環(huán)境中親手完成實驗。同時，由于VR技術(shù)具有交互性和自主性的特點，學(xué)生在這一技術(shù)的幫助下，不僅可以完成實驗，還可以自行設(shè)計實驗，進一步探究相關(guān)實驗，有利于學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，完成生物知識的學(xué)習(xí)。

三、VR技術(shù)的不足

首先，由于VR技術(shù)是一門前沿學(xué)科，其設(shè)備無論從硬件還是軟件上都有待發(fā)展和優(yōu)化。高中生物教師在使用VR技術(shù)完成教學(xué)工作的過程中，需要和VR技術(shù)工程師共同配合，以便完善VR技術(shù)在高中生物教學(xué)領(lǐng)域的運用。

其次，VR技術(shù)僅僅是模擬相關(guān)環(huán)境，這種模擬出來的環(huán)境即使再逼真，也會與真實情況有所差異。如在模擬實驗環(huán)境的過程中，學(xué)生動手操作的實驗過程可能會與真實情況，如時間、材料、手感等各方面存在一定的差異。因此，筆者認為沒有必要將VR技術(shù)運用到所有的高中生物課堂和實驗中。如“利用高倍顯微鏡觀察各種細胞”的實驗就完全沒有必要運用VR技術(shù)，畢竟學(xué)生要實實在在地學(xué)會如何使用高倍顯微鏡。筆者認為，VR技術(shù)應(yīng)該是為高中生物教學(xué)服務(wù)的，高中生物教師不能為了使用這個技術(shù)而運用它，應(yīng)該結(jié)合教學(xué)設(shè)計和教學(xué)目的有選擇地使用。

四、結(jié)語

將VR技術(shù)應(yīng)用于高中生物教學(xué)過程中，學(xué)生能更好地提高學(xué)習(xí)自主性，養(yǎng)成科學(xué)思維，培養(yǎng)探究精神;將VR技術(shù)應(yīng)用于高中生物實驗，教師可以充分利用優(yōu)勢更好地完成教學(xué)任務(wù)。

參考文獻：

[1]曾凡偉.虛擬實驗在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用及評價[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016，（11）.

[2]王金淑.網(wǎng)絡(luò)資源助推高中生物高效教學(xué)研究[J].成才之路，2016，（9）.

（作者單位：南昌市第三中學(xué)）