虛擬仿真實驗在高等院校生物化學實驗教學中應用模式探索

朱迪夫

【摘 要】在高等院校生物化學實驗教學中，由于信息技術(shù)的發(fā)展運用，虛擬仿真成為主要的實驗方式，相比傳統(tǒng)實驗教學更符合現(xiàn)代高等教育需求，在教學過程中可以實現(xiàn)自主探究、資源共享，為學生創(chuàng)造了開放性教學平臺。虛擬仿真實驗主要依靠信息技術(shù)、多媒體、數(shù)據(jù)庫等，構(gòu)建高度仿真實驗環(huán)境，并且不會受到時間、空間的限制，因此被廣泛應用在生物化學實驗教學中。為了能夠進一步完善應用模式，教師必須分析教學中的問題，結(jié)合教學經(jīng)驗進行優(yōu)化改進。本文會對虛擬仿真實驗在高等院校生物化學實驗教學中應用模式展開探索，推動虛擬仿真實驗技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;高等院校;生物化學;實驗教學

引言：

近些年科學不斷發(fā)展進步，越來越多新的技術(shù)應用在教育工作中，虛擬仿真實驗就是其中之一，打破傳統(tǒng)實驗教學中的限制，大大提高了高等院校生物化學實驗教學效率。以往實驗教學動態(tài)過程很難實時觀察，因此在教學過程中很多知識不能詳細展示，而虛擬仿真實驗的應用，徹底解決了這個問題，促使高等院校生物化學實驗教學更加全面。目前很多高等院校已經(jīng)把虛擬仿真實驗，融入到傳統(tǒng)實驗教學，并且取得了良好的成果，促使高等教育實驗教學不受限制，利用虛擬結(jié)合隨時隨地進行實驗學習，幫助學生打下扎實基礎(chǔ)。

一、虛擬仿真實驗概念特點

虛擬仿真實驗主要由計算機技術(shù)實現(xiàn)，因此也可以說虛擬仿真實驗，就是利用計算機、信息網(wǎng)絡構(gòu)建的實驗環(huán)境，學生可以通過鼠標鍵盤等設(shè)備，展開實驗對象、實驗過程的模擬，所以需要教師精心設(shè)計，能夠充分體現(xiàn)出實驗原理。相比傳統(tǒng)的生物化學實驗教學，虛擬仿真實驗教學具有多媒體、人機交互的特點，能夠高度模仿實驗環(huán)境與實驗對象，學生在計算機上通過真實的人機交互完成實驗，從而達到實驗教學需求。虛擬仿真實驗的數(shù)據(jù)運算能力非常突出，這也是傳統(tǒng)實驗教學所不具備的優(yōu)勢，學生可以從虛擬仿真實驗的過程中，了解相關(guān)知識的原理、實驗步驟以及方法，促使學生更好的熟悉知識內(nèi)容，把理論與實踐相結(jié)合。另外在虛擬仿真實驗過程中，學生可以獨立思考、分析、解決問題，在一定程度上培養(yǎng)了學生的綜合能力，不過需要注意需與現(xiàn)實操作要相互結(jié)合、補充，這樣才能有效的服務于教學。

二、虛擬仿真實驗在高等院校生物化學實驗教學中的應用模式

1.生物化學實驗模塊

對于虛擬仿真實驗來說，在應用模式上首先要開發(fā)生物化學實驗模塊，例如比較常見的生物化學實驗內(nèi)容，細胞核的分離純化、DNA提取等，實驗過程包括目的、原理、步驟以及注意事項。學生在進入虛擬仿真實驗界面后，可以按照操作提示開展實驗，并移動工具如試劑調(diào)配、樣品添加等。通過虛擬化實驗平臺的構(gòu)建，學生能夠進一步了解基礎(chǔ)理論，同時增強自身的實踐能力，其中很多污染、經(jīng)費高的實驗，都能利用該方法教學，提高學生知識儲備的同時節(jié)約成本投入。

2.三維數(shù)字模型開發(fā)

三維數(shù)字模型主要保證視覺上的真實性，包括虛擬實驗環(huán)境的協(xié)調(diào)性，比如虛擬模型的尺寸比例、外觀等，可以利用VRML、Virtools等三維建模見軟進行設(shè)計。在設(shè)計過程中需要注意三維模型必須減少面數(shù)，刪除冗余的點面，對于同等模型可以降低設(shè)計復雜度。除此之外三維模型的編輯材質(zhì)、場景燈光等，都是比較重要的因素，最后進行模型技術(shù)渲染，從而達到虛擬仿真實驗效果。

3.虛擬仿真實驗軟件

在虛擬仿真實驗軟件方面，應該充分采取教師的建議，同時要注意學生的興趣，作為教學對象學生的興趣往往會影響最終效果。高等院校教師可以與企業(yè)進行聯(lián)合，共同開發(fā)虛擬仿真軟件，同時把設(shè)計好的軟件提供給學生，進行簡單的測試并改進，這樣才能滿足學生的需求，并在資源、操作上吸引學生。除了通用的虛擬仿真實驗軟件外，還可以設(shè)計出獨特的仿真課程，以此來加深學生的學習體驗，為學生創(chuàng)造良好學習條件。

三、虛擬仿真實驗在高等院校生物化學課堂中的實際運用

傳統(tǒng)的高等院校生物化學實驗，大多由教師進行實驗講解，而學生找本操作，并沒有發(fā)揮出學生的積極性，由于生物化學實驗內(nèi)容較為抽象，所以需要教師改變傳統(tǒng)的教學方法，能夠促使實驗內(nèi)容具象化、直觀化。隨著虛擬仿真實驗的應用，教學過程會更加豐富，并運用更多網(wǎng)絡資源，在教學前可以為學生提供虛擬仿真實驗網(wǎng)址，讓學生自主研究學習。實驗教學過程中，也可以讓學生根據(jù)相關(guān)操作進行實驗環(huán)節(jié)，課后也可以利用虛擬仿真實驗技術(shù)復習鞏固，最終取得良好的教學效果。

結(jié)束語

虛擬仿真實驗是重要的輔助教學技術(shù)，能夠充分強化高等院校生物課堂，應用過程中也能增加實驗教學的趣味性，豐富實驗教學的方法與模式，進一步提高教學效率。目前來看虛擬仿真實驗可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學方法，具有良好的教育發(fā)展趨勢，不過在運用虛擬仿真實驗時，需要注意精心設(shè)計教學模式，根據(jù)當下的教育理念，把虛擬仿真實驗融入到生物化學教學中，從而促進學生全面發(fā)展。除此之外高等院校應加快信息化建設(shè)，不斷完善虛擬仿真實驗設(shè)備，確保能夠滿足生物化學實驗教學需求。

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（作者單位：長春中醫(yī)藥大學）