虛擬實驗室在中學生物實驗教學中的應用研究

王茹

【摘要】目前，鑒于虛擬實驗室具備能夠逼真的構建三維實驗環境、儀器設備的能力而被逐步引入到中學生物實驗教學中，成為實驗教學改革的熱點之一。本文分析了虛擬實驗室在生物實驗教學中的應用范圍、應用優勢，以期為廣大中小學校及一線教師提供參考。

【關鍵詞】虛擬實驗室;生物實驗;實驗教學;應用

隨著計算機網絡及現代教育技術的不斷發展，將虛擬實驗室引入傳統生物實驗課堂已成為實驗教學改革的熱點之一，虛擬實驗室通過構建逼真的三維實驗環境、儀器設備和實驗資源可有效的彌補傳統實驗教學中的不足，提高學生學習興趣，改善教學質量，還能節省學校開支，減少實驗廢棄物排放產生的環境污染。

1 虛擬實驗室在中學生物實驗教學中的應用

中學生物學實驗多采取學生分組實驗，分組實驗根據教學內容特點又可以分為驗證性實驗、探究性實驗和同步性實驗。

1.1虛擬實驗室在驗證性實驗教學中的應用

驗證性實驗在新課結束后進行，以驗證為目的，通常以形態和現象的觀察為主，如觀察葉片的結構，觀察花的結構等。此類實驗對學生基礎知識的掌握程度要求較高，操作復雜且實驗內容多。在虛擬實驗室可以利用虛擬切片系統選擇合適的組織切片，也可通過虛擬操作來完成切片的制作和觀察，模擬實驗操作的各個環節，最后觀察驗證相關知識點。

1.2虛擬實驗在探究性實驗教學中的應用

探究性實驗能充分體現啟發式教學的思想，由教師向學生提出課題和實驗方法，學生通過思考、討論提出自己的方案，然后主動的去操作、觀察最后得出結論。如高中生物必修一探究細胞的吸水和失水及探究酶的專一性兩個實驗，通過虛擬實驗室的教學程序為：①虛擬實驗室預習模擬實驗過程;②實體實驗室正式開展實驗;③分析討論;④得出結論。在此類實驗中虛擬實驗室主要用于預習操作，使學生充分了解將要操作的實驗及相應實驗設計可能產生的實驗結果，和實體實驗室得出的結果有出入的，再進行討論分析，從而總結出影響實驗結果的各種因素。

1.3虛擬實驗在同步性實驗教學中的應用

同步性實驗中實驗講解與操作同時或交替進行，實驗內容跟所講知識點結合緊密，學生需要通過實驗加深對相關知識點的理解，通過實驗實現對相關知識點從感性認識上升到理性認識。如七年級生物上冊學習花的結構時，教師可以通過仿真解剖針按照解剖順序依次展示花的各個結構及名稱，配合講述、總結，使學生對花的認識由表及里，符合初中生從感性認識上升到理性認識的認知規律。

2虛擬實驗室在教學中的應用優勢

2.1虛擬實驗室可以開設更多的實驗項目。由于實驗課時、實驗儀器設備及安全性等因素的限制，許多實驗項目通過傳統實驗室都無法開設。虛擬實驗室則可以完全彌補上述不足，通過仿真操作，學生的實驗不再受時間、設備、場地等的限制，可以根據自身時間，學習進度及掌握知識的情況自主安排實驗，增強了自主學習能力，實現對相關知識更好的理解掌握。

2.2虛擬實驗室可以更好地培養學生的創新能力。中學生思維活躍，想法較多，在實驗過程中特別是探究性實驗過程中會提出很多新奇的問題，傳統實驗由于種種限制，很難滿足學生的好奇心和求知欲。利用虛擬實驗室，學生可以對自己提出的各種假設模型進行模擬，并且虛擬系統會直觀的呈現出各種假設所產生的效果，有利于激發學生的學習興趣，培養學生的創新能力。

2.3虛擬實驗室可以幫助教師更好的維持課堂秩序，提高教學質量。傳統實驗教學中學生態度不端正，對待實驗課的態度敷衍，教師要花費很大的精力維持課堂秩序，影響課堂教學效果。虛擬實驗通過電腦終端將操作步驟動態的呈現在學生面前，很容易吸引學生的注意力，高度仿真的場景能夠最大限度的激起學生的求知欲，減輕了教師的壓力，使教師有更多的時間和精力去關注學生的學習情況，更好的維持課堂秩序，提高教學質量。

3結語

作為傳統實驗教學的補充和發展，虛擬實驗室具有鮮活的生命力，它是一種全新的教學形式，有著傳統實驗教學不可比擬的優點，有利于激發學生興趣，提高教學質量。雖然目前虛擬實驗室還存在一些問題，但隨著科學技術的不斷進步和教育教學手段的不斷更新，虛擬實驗室在未來的中學生物學教學領域定會有很好的發展前景。

參考文獻

[1]林鳳屏，黃飛，陳必鏈.虛擬實驗室在生物教學中的應用與研究[J].實驗室科學，2016，19（2）：152-158

[2]王偉，陳輝.虛擬現實在醫學教育中的應用[J].中國教育信息化，2007（3）：79-81

[3]蔡丁友.優課虛擬仿真實驗室在化學實驗教學中的應用[J].教育信息技術，2013（6）：13-15

[4]葉步偉，馬德俊.虛擬實驗技術及其在遠程教育當中的應用[J].繼續教育研究，2011（6）

[5]李丹.虛擬實驗室在生物實驗教學中的應用[J].課程教育研究：學法教法研究，2016，24：105-106

[6]辛允東.虛擬實驗和真實實驗的比較研究[J]，科技教育創新，2008年第10期