東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在生物教學中的應用

◆蘇海波

(吉林省集安市財源鎮中學)

東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在生物教學中的應用

◆蘇海波

(吉林省集安市財源鎮中學)

生物實驗教學目標中有其中一小部分實驗目標，在常規實驗室中很難達成，還有另一部實驗在短時間內很難觀察到實驗結果。于是，經常利用東師理想初中生物虛擬實驗室軟件來輔助生物學實驗教學。

初中生物 虛擬實驗 軟件

一、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的功能描述

軟件功能有以下部分組成：演示和分租實驗、探究實驗、實驗器材。

實驗介紹：以文字形式介紹實驗的目的、意義、器材、步驟、注意事項等。虛擬操作：以動畫的形式或者工具軟件的形式所提供虛擬實驗操作的環境，支撐虛擬實驗一系列的操作；操作演示：以動畫所演示的正確的實驗操作的步驟；實驗儀器展示：以圖片、二維或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器。

探究實驗由實驗儀器介紹、實驗方案、支撐軟件、實驗指導四部分組成。實驗儀器介紹：以圖片、二維或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器；實驗方案：以文字形式介紹探究任務分析、探究活動設計及學習成果評價方法；支撐軟件：以動畫的形式或者工具軟件的形式提供了虛擬實驗操作的環境，支撐了虛擬實驗的探究；實驗指導：以文字形式介紹實驗的作用、意義、操作方法、注意事項及拓展實驗等。

實驗器材包括三維演示、二維演示、照片。

三演展示：采用參數化建模工具，對實驗儀器按照儀器規格進行三維建模；能夠對虛擬儀器及組成部件進行三維交互控制；二維演示：提供實驗儀器的矢量圖片；照片：提供實驗儀器的照片。

二、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件優點

1.實用性。有效解決了常規實驗條件下難以解決的困難和問題。在常規實驗條件下難以解決的問題大致有如下幾種情況：反季節實驗材料不易準備，如觀綠色開花植物的結構層次，一則學習此內容時時至冬季，綠色開花植物不易準備，二則六大器官要同時在一株植物體上集中體現有難度；實驗對象不好控制，如探究光對鼠婦生活的影響，這個過程是耗時、漫長的，活體小鼠婦很難控制，要想達到預期實驗效果有難度；觀察對象達不到觀察效果，如觀察植物的基本結構，實驗室里學生使用的顯微鏡，只能看到植物細胞細胞壁和細胞核，至于其他結構，學生顯微鏡根本觀察不到，這對于學生理解植物細胞結構有一定難度。觀察動物細胞基本結構也存在同樣問題；某些結構不易觀察，如耳、眼等人體器官的內部結構；短時間不宜觀察到結果，如演示實驗種子的呼吸作用、分組實驗綠葉在光下制作有機物等。然而，東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的使用，使這些問題能夠很順利的得到解決。

2.系統性。它涵蓋了初中生物學教材中的所有的演示、分組實驗和探究實驗。東師理想初中生物虛擬實驗室軟件，完全依據人教版生物學教材內容而來，分七年級上冊、七年級下冊、八年級上冊、和八年級下冊。在每一冊實驗內容中都包括分組演示和分組實驗、探究實驗，詳實、具體、全面、系統地展示出每冊教材中的實驗、探究內容。

3.仿真性，按照原理實現虛擬仿真。每個實驗，都按實驗原理準備了二維、三維實驗儀器，形象逼真，立體感極強。實驗過程按實驗步驟詳實展開，如觀察人體口腔上皮細胞實驗，首先通過鼠標點取載玻片和蓋撥片置于操作臺上，然后點取干凈的紗布，擦拭載玻片和蓋玻片，點取滴管在燒杯中吸取生理鹽水，在載玻片中央滴一滴，點取裝清水燒杯涑口，點取消毒牙簽在自己空腔內側壁上輕刮幾下，通過鼠標把牙簽上帶有碎屑一端放在載玻片上的生理鹽水中輕輕涂抹幾下，點取鑷子，夾取蓋玻片緩緩放平蓋在水滴上，點取滴瓶中的吸管吸取碘液，加在蓋玻片的一側，然后用吸水紙在蓋玻片的另一側吸引，使碘液浸潤標本全部，最后，我們就可以將制作好的人體口腔上皮細胞玻片標本放置顯微鏡下觀察。整個實驗過程與實際操作過程一樣，仿真性極強。

4.實時性，可隨時隨地進行虛擬實驗。東師理想初中生物虛擬實驗室軟件不受時間、實驗室條件和實驗內容限制，只要我們走進微機室，打開虛擬實驗軟件，通過選取，我們想操作哪個實驗就可隨時的來進行我們所選實驗操作了。

5.可控性。它可以提供給我們能夠動態調整實驗參數，并且它根據實驗的一系列要求來控制實驗步驟所對應的虛擬實驗環境了。如人教版的《生物學》，在七年級上冊中，有一個“光對鼠婦生活的影響”，這個實驗，在這一探究實驗中，在紙盒中央兩側各放入5只鼠婦，靜置2分鐘之后，每相隔1分鐘統計一次分別在明亮處和陰暗處的鼠婦數目，總共統計十次，并將統計結果填寫于表格中，這里就提供了能夠動態調整的實驗參數，還有人教版《生物學》七年級下冊中“饅頭在口腔中的變化”等其他實驗，絕大部分都給提供了能夠動態調整實驗的參數，并且根據實驗的要求來控制實驗步驟這些虛擬實驗環境，實驗操作的可控性強。

三、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在生物教學中應用

1.方便了生物學實驗教學的組織、實施

目前，農村中學生物教學師資十分匱乏，沒有專職的實驗員，一般情況下，都是生物學教師兼職；加之學校實驗教學經費有限；再加上有一些生物學實驗它本身就具有了——實驗步驟難、周期時間過長、成本費用過于高、危險性過大、甚至到最后都很有可能無法完成；所以說，實驗教學中的實驗現象觀察比較困難，實驗微觀現象以至于無法展現；實驗操作步驟很容易出現我們本能想不到的一些錯誤或不夠規范等問題存在，要想如期完成生物學實驗教學任務，困難極大。上述這些問題，是在常規實驗教學中普遍存在的困難及問題，有了《東師理想初中生物虛擬實驗室軟件》，這些問題迎刃而解，節省了人力、物力。

2.易于突破生物學實驗教學的重點、難點

在生物學實驗教學中，有些實驗原理或現象不易理解，如《耳和聽覺》，對于耳學生視乎不陌生，但其詳細結構學生又說不太清楚，至于聽覺的形成對學生來就更難于理解了。這時就需要我們反復演示耳的結構，逐步啟發學生操作、觀察、分析，了解耳的結構，在此基礎上啟發學生探究聽覺的形成，以突破實驗教學的重點和難點。

3.利于生物學實驗教學的知識拓展和應用

常規實驗室的實驗教學，尤其是分組實驗，一個是課前準備工作量大，再一個就是課堂組織耗時、費力，一節課下來，能把實驗完成就不錯了，至于實驗所包含的基本原理等很難拓展到實際生活中，而東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的使用，使實驗課時間充裕了，更利于將生物學實驗知識進行拓展和應用。

4.便于生物學實驗教學的重復、復習

為了能夠講清楚實驗原理和現象這兩方面，這就需要我們反復實驗，或者隨時隨地來做一些演示的實驗，這是常規實驗所達不到這個效果。常規實驗往往受實驗條件、時間等限制，如葉的光合作用產生有機物，這個實驗本身就復雜，實驗前要放黑暗處進行暗處理，之后還要脫去葉綠素，時間很長，如果實驗不成功，我們重復實驗的可能性很小。還有，生物學期末復習時，老師很難有時間和精力把所做的實驗再重新準備一下供復習使用。當這個時候，東師理想初中生物虛擬實驗室軟件就方便的多了，我們可以隨時隨地地操作。

通過東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在教學中的應用，我對此軟件有了充分的認識，它是生物學常規實驗教學的一個有利的補充，它極大地方便了農村初中生物學的實驗教學。

[1]劉艷紅.初中生物學虛擬實驗的設計與實施[J].生物學教學，2014，(10)：24-25.

[2]鄒小紅.淺析虛擬實驗在初中生物實驗教學中的作用[J].教育界，2013，(17)：124.

[3]金鑫.虛擬實驗在初中生物學實驗教學中的運用[J].中學生物學，2012，(04)：8-10.