虛擬實(shí)驗(yàn)室在中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

王茹

【摘要】目前，鑒于虛擬實(shí)驗(yàn)室具備能夠逼真的構(gòu)建三維實(shí)驗(yàn)環(huán)境、儀器設(shè)備的能力而被逐步引入到中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一。本文分析了虛擬實(shí)驗(yàn)室在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以期為廣大中小學(xué)校及一線(xiàn)教師提供參考。

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn)室;生物實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷發(fā)展，將虛擬實(shí)驗(yàn)室引入傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)課堂已成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一，虛擬實(shí)驗(yàn)室通過(guò)構(gòu)建逼真的三維實(shí)驗(yàn)環(huán)境、儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)資源可有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)質(zhì)量，還能節(jié)省學(xué)校開(kāi)支，減少實(shí)驗(yàn)廢棄物排放產(chǎn)生的環(huán)境污染。

1 虛擬實(shí)驗(yàn)室在中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)多采取學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，分組實(shí)驗(yàn)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)又可以分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)和同步性實(shí)驗(yàn)。

1.1虛擬實(shí)驗(yàn)室在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在新課結(jié)束后進(jìn)行，以驗(yàn)證為目的，通常以形態(tài)和現(xiàn)象的觀察為主，如觀察葉片的結(jié)構(gòu)，觀察花的結(jié)構(gòu)等。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度要求較高，操作復(fù)雜且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多。在虛擬實(shí)驗(yàn)室可以利用虛擬切片系統(tǒng)選擇合適的組織切片，也可通過(guò)虛擬操作來(lái)完成切片的制作和觀察，模擬實(shí)驗(yàn)操作的各個(gè)環(huán)節(jié)，最后觀察驗(yàn)證相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

1.2虛擬實(shí)驗(yàn)在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞煮w現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)的思想，由教師向?qū)W生提出課題和實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生通過(guò)思考、討論提出自己的方案，然后主動(dòng)的去操作、觀察最后得出結(jié)論。如高中生物必修一探究細(xì)胞的吸水和失水及探究酶的專(zhuān)一性?xún)蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)程序?yàn)椋孩偬摂M實(shí)驗(yàn)室預(yù)習(xí)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程;②實(shí)體實(shí)驗(yàn)室正式開(kāi)展實(shí)驗(yàn);③分析討論;④得出結(jié)論。在此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中虛擬實(shí)驗(yàn)室主要用于預(yù)習(xí)操作，使學(xué)生充分了解將要操作的實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，和實(shí)體實(shí)驗(yàn)室得出的結(jié)果有出入的，再進(jìn)行討論分析，從而總結(jié)出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種因素。

1.3虛擬實(shí)驗(yàn)在同步性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

同步性實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)講解與操作同時(shí)或交替進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟所講知識(shí)點(diǎn)結(jié)合緊密，學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。如七年級(jí)生物上冊(cè)學(xué)習(xí)花的結(jié)構(gòu)時(shí)，教師可以通過(guò)仿真解剖針按照解剖順序依次展示花的各個(gè)結(jié)構(gòu)及名稱(chēng)，配合講述、總結(jié)，使學(xué)生對(duì)花的認(rèn)識(shí)由表及里，符合初中生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的認(rèn)知規(guī)律。

2虛擬實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1虛擬實(shí)驗(yàn)室可以開(kāi)設(shè)更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備及安全性等因素的限制，許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室都無(wú)法開(kāi)設(shè)。虛擬實(shí)驗(yàn)室則可以完全彌補(bǔ)上述不足，通過(guò)仿真操作，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)不再受時(shí)間、設(shè)備、場(chǎng)地等的限制，可以根據(jù)自身時(shí)間，學(xué)習(xí)進(jìn)度及掌握知識(shí)的情況自主安排實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)更好的理解掌握。

2.2虛擬實(shí)驗(yàn)室可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。中學(xué)生思維活躍，想法較多，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中特別是探究性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)提出很多新奇的問(wèn)題，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)由于種種限制，很難滿(mǎn)足學(xué)生的好奇心和求知欲。利用虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以對(duì)自己提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行模擬，并且虛擬系統(tǒng)會(huì)直觀的呈現(xiàn)出各種假設(shè)所產(chǎn)生的效果，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3虛擬實(shí)驗(yàn)室可以幫助教師更好的維持課堂秩序，提高教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生態(tài)度不端正，對(duì)待實(shí)驗(yàn)課的態(tài)度敷衍，教師要花費(fèi)很大的精力維持課堂秩序，影響課堂教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)電腦終端將操作步驟動(dòng)態(tài)的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，很容易吸引學(xué)生的注意力，高度仿真的場(chǎng)景能夠最大限度的激起學(xué)生的求知欲，減輕了教師的壓力，使教師有更多的時(shí)間和精力去關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更好的維持課堂秩序，提高教學(xué)質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充和發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)室具有鮮活的生命力，它是一種全新的教學(xué)形式，有著傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，有利于激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。雖然目前虛擬實(shí)驗(yàn)室還存在一些問(wèn)題，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和教育教學(xué)手段的不斷更新，虛擬實(shí)驗(yàn)室在未來(lái)的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)領(lǐng)域定會(huì)有很好的發(fā)展前景。

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