初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用與價(jià)值

王玉梅

（湖南省永州市第九中學(xué)，湖南 永州 425100）

對于初次接觸生物學(xué)的初中生來說，生物是神秘而陌生的。生物知識千奇百怪，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中難免會覺得有些力不從心。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種有效的生物教學(xué)手段，成功的生物實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生更好地理解書本中抽象的理論知識，從而加深對知識的理解與記憶。但是受實(shí)驗(yàn)成本、器材以及學(xué)生操作能力不足等方面因素的限制，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，其成果并不理想。隨著信息化教學(xué)的不斷深入，初中生物教師要充分利用信息技術(shù)，采用虛擬實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行生物教學(xué)。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)概述

虛擬實(shí)驗(yàn)依托于計(jì)算機(jī)和多媒體，通過對數(shù)據(jù)眼睛、數(shù)據(jù)手套 和電子顯示器等工具的運(yùn)用，在虛擬的環(huán)境中，將完整的實(shí)驗(yàn)流程 展現(xiàn)在學(xué)生面前[1]。學(xué)生通過觀察虛擬實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能夠有著 真實(shí)的體驗(yàn)，從而對實(shí)驗(yàn)所揭示的自然規(guī)律加以探究。簡而言之，虛 擬實(shí)驗(yàn)就是利用多媒體將真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程模擬出來。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué) 需要有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件以及傳感設(shè)備，在我國尚處在發(fā)展的初 期階段，并未普及，但是生物教育工作者已經(jīng)充分認(rèn)識到虛擬實(shí)驗(yàn) 在生物教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢，在今后的教學(xué)工作中應(yīng)當(dāng)被充分重視。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

（一）構(gòu)建趣味課堂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

初中生正處在人生的特殊時(shí)期，有著較強(qiáng)的理解力、認(rèn)知力和記憶力，對新事物充滿好奇心與求知欲，但是抗挫折能力卻普遍較弱。初中生對生物學(xué)科有著強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，但是在學(xué)習(xí)的過程中， 由于課時(shí)少、基礎(chǔ)薄弱等原因，學(xué)習(xí)起來比較困難，容易喪失學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為生物教學(xué)的有效手段，可以極大程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教師的演示與指導(dǎo)之下，學(xué)生通過親自動手操作，能夠有效提高自己的理解力與思維水平。特別是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它簡化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突破了實(shí)驗(yàn)所需的硬件設(shè)施的限制。虛擬實(shí)驗(yàn)可以克服不良條件帶來的影響，將復(fù)雜、抽象的生物知識形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。比如在“光合作用”的教學(xué)中，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程對氣溫條件要求很高，實(shí)驗(yàn)很容易失敗，學(xué)生對這部分知識的理解就會有困難。而虛擬實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果模擬出來，學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)觀察，可以很好地理解光合作用的原理。模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也有助于加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

（二）節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，提升學(xué)生的認(rèn)知能力

進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)需要依托于足夠的實(shí)驗(yàn)儀器與材料，但是部分實(shí) 驗(yàn)材料不僅價(jià)格高而且還具有危險(xiǎn)性，所以，在實(shí)驗(yàn)之中，教師都會 嚴(yán)格要求實(shí)驗(yàn)操作步驟，對學(xué)生的每一步操作都要進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的 監(jiān)督，因此，學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)操作就會顯得很機(jī)械[2]。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué) 盡管保護(hù)了儀器也保證了學(xué)生的安全，但是卻在很大程度上限制了 學(xué)生動手能力與思維能力的發(fā)展，學(xué)生的好奇心與求知欲難以滿 足，也無法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做到真正的理解。而虛擬實(shí)驗(yàn)使生物實(shí)驗(yàn)變 得簡單易行，多媒體演示功能將實(shí)驗(yàn)的過程與細(xì)節(jié)呈現(xiàn)在學(xué)生面 前，在虛擬條件下，學(xué)生進(jìn)行人物轉(zhuǎn)換，根據(jù)自己的理解對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，即使做錯(cuò)了也不必有所顧忌，這樣的方式可以使學(xué)生加深對實(shí)驗(yàn)的印象，從中獲取經(jīng)驗(yàn)，提升對生物知識的認(rèn)知能力。從另一個(gè)角度來說，所有學(xué)生都可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全方位的觀察，很大程度上促進(jìn)了學(xué)生均衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教育資源的公平共享， 這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所不能匹敵的。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的價(jià)值探討

（一）實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的節(jié)約價(jià)值

生物實(shí)驗(yàn)需要有大量的儀器與材料做支撐，由于實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格 不菲，再加上初中生比較莽撞，因此在操作的過程中教師要著重加 強(qiáng)對儀器的監(jiān)管。除此之外，實(shí)驗(yàn)器材數(shù)量不足往往無法滿足所有 學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需求。借助于多媒體的虛擬實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)過程進(jìn) 行了全景演示，不受實(shí)驗(yàn)儀器與材料的限制，既節(jié)約了教學(xué)成本，也 使教師對生物實(shí)驗(yàn)課的管理工作更為輕松。

（二）提升了生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率

環(huán)境與時(shí)間對生物實(shí)驗(yàn)來說十分重要的，比如“種子萌芽”需要很長的實(shí)驗(yàn)周期，把變量控制于理想的狀態(tài)之下是比較困難的；“光合作用”中氧氣的產(chǎn)生，對太陽光線以及周圍環(huán)境的溫度有著很高 的要求。虛擬實(shí)驗(yàn)可以把實(shí)驗(yàn)所需的所有條件全部模擬出來，精準(zhǔn) 地展示出正常實(shí)驗(yàn)的過程與結(jié)果，而且突破了實(shí)驗(yàn)周期的限制，對 于提升生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率有很高的價(jià)值[3]。

（三）提升生物學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量

素質(zhì)教育與新課改明確了學(xué)生的主體地位，教師的引導(dǎo)作用。 課堂教學(xué)要最大程度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主探究。虛擬實(shí)驗(yàn)可以反復(fù)地進(jìn)行，使每一名學(xué)生都能感受到生物學(xué)的奧妙，感悟生物實(shí)驗(yàn)的神奇，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)積極性，有益于教學(xué)質(zhì)量的提升。

結(jié)束語：

基于計(jì)算機(jī)與多媒體的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以全方位模擬實(shí)驗(yàn)的 過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源與教學(xué)材料的節(jié)約，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這對 于提高生物學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。