虛擬現實技術助力高中生物教學初探

唐歡

摘要：教師利用虛擬現實技術的多感知性、交互性、自主性等特點，將虛擬現實技術應用于高中生物課堂教學與實驗教學過程中，與傳統教學方法有機結合起來，有利于學生自主學習，養成科學思維，培養探究精神。

關鍵詞：虛擬現實技術? ?高中生物? ?實驗教學

一、虛擬現實技術的概念和特點

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

二、VR技術對高中生物教學的影響

VR技術是一門富有挑戰性的交叉技術。縱觀生物科學發展歷史，技術的進步對生物科學的發展起著促進作用。如光學顯微鏡的發明，讓虎克看到了細胞的形態;電子顯微鏡的發明，使人們能夠進一步觀察到細胞內部的亞顯微結構;由于空氣成分的發現，人們才能夠更進一步地研究植物光合作用等。筆者相信，VR技術的發展也會對生物科學、生物教學的發展帶來深刻的影響。

高中生物學課程的精要是展示生物學基本內容，讓學生領悟生物學家在研究過程中持有的觀點、解決問題的思路和方法。結合VR技術獨有的特點，筆者發現它對高中生物教學的影響主要包括以下幾個方面。

1.對生物課堂教學的影響

高中生物課程中有部分內容是微觀或宏觀方面的，教師如果利用虛擬現實技術，可以更直觀展示教學場景，幫助學生更好地理解微觀或宏觀方面的知識。如在教學關于生物膜流動鑲嵌模型時，傳統的教學方式是教師講授，并結合圖片、FLASH動畫等幫助學生理解這一模型。在這種學習過程中，學生存在認知差異、認知不夠深刻等問題。如果教師利用VR技術進行教學，學生進入生物膜的微觀三維動態視景，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，看看生物膜會發生怎樣的變化，有助于學生深入理解生物膜的流動鑲嵌模型。由此看來，VR技術有利于培養學生主動探索的精神，養成科學思維，形成探究精神。

2.對生物實驗教學的影響

生物是一門實驗學科，很多結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。比如DNA半保留復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技術生成模擬實驗環境，模擬實驗時間、實驗材料、實驗場地、實驗危險等，每一位學生都可以在模擬實驗環境中親手完成實驗。同時，由于VR技術具有交互性和自主性的特點，學生在這一技術的幫助下，不僅可以完成實驗，還可以自行設計實驗，進一步探究相關實驗，有利于學生主動參與學習，完成生物知識的學習。

三、VR技術的不足

首先，由于VR技術是一門前沿學科，其設備無論從硬件還是軟件上都有待發展和優化。高中生物教師在使用VR技術完成教學工作的過程中，需要和VR技術工程師共同配合，以便完善VR技術在高中生物教學領域的運用。

其次，VR技術僅僅是模擬相關環境，這種模擬出來的環境即使再逼真，也會與真實情況有所差異。如在模擬實驗環境的過程中，學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，畢竟學生要實實在在地學會如何使用高倍顯微鏡。筆者認為，VR技術應該是為高中生物教學服務的，高中生物教師不能為了使用這個技術而運用它，應該結合教學設計和教學目的有選擇地使用。

四、結語

將VR技術應用于高中生物教學過程中，學生能更好地提高學習自主性，養成科學思維，培養探究精神;將VR技術應用于高中生物實驗，教師可以充分利用優勢更好地完成教學任務。

參考文獻：

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

[2]王金淑.網絡資源助推高中生物高效教學研究[J].成才之路，2016，（9）.

（作者單位：南昌市第三中學）