王茹

（江西省南昌市洪都中學(xué)，江西 南昌 330000）

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生觀察、分析和解決問題的能力及形成良好的科學(xué)素養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。在傳統(tǒng)的中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足等，許多實(shí)驗(yàn)課無法正常開設(shè)，多靠教師口頭講授，學(xué)生興趣不足，嚴(yán)重影響教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。虛擬實(shí)驗(yàn)室通過構(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)校開支，減少實(shí)驗(yàn)廢棄物排放產(chǎn)生的環(huán)境污染。

一、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)。

（一）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，也可通過虛擬操作來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)。

（二）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)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室的預(yù)習(xí)功能，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)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果有出入的，再進(jìn)行討論分析，從而總結(jié)影響實(shí)驗(yàn)的要素。

（三）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)生需要通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，通過實(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)。如學(xué)習(xí)花的結(jié)構(gòu)時(shí)，教師可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)室將實(shí)驗(yàn)的操作及觀察要點(diǎn)演示給學(xué)生，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。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及存在的問題

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)室可以開設(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)目通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室都無法開設(shè)。虛擬實(shí)驗(yàn)室則可以完全彌補(bǔ)上述不足，通過仿真操作，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)不再受時(shí)間、設(shè)備、場(chǎng)地等的限制，自主安排實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)更好的理解掌握。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)室可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。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。

（三）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)效果不好的很大一部分原因是學(xué)生態(tài)度不端正，對(duì)待實(shí)驗(yàn)課的態(tài)度敷衍，在課堂上講話，打鬧，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)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。

（四）虛擬實(shí)驗(yàn)室在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

虛擬實(shí)驗(yàn)室存在著諸多優(yōu)勢(shì)，但也不可避免的存在某些弊端。筆者認(rèn)為目前虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下幾個(gè)問題：

1.虛擬實(shí)驗(yàn)室不能完全體現(xiàn)實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的功能。虛擬實(shí)驗(yàn)室是在仿真環(huán)境下的進(jìn)行模擬操作，所有的程序和可能出現(xiàn)的情況都是人為預(yù)先設(shè)定好的，但在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中存在很多偶然因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師不應(yīng)全盤托付給虛擬實(shí)驗(yàn)室，而是應(yīng)該有選擇性的應(yīng)用，使其成為一種輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段而不是主要教學(xué)手段。

2.受技術(shù)水平限制，目前虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和功能還相對(duì)單一、封閉。目前各個(gè)中學(xué)購買或引進(jìn)的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)還處于基礎(chǔ)層次，實(shí)驗(yàn)步驟、內(nèi)容單一，缺乏創(chuàng)新，用戶只能按照預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行操作，一方面限制了教師的教學(xué)方法發(fā)揮，另一方面不利于師生互動(dòng)及學(xué)生思維的發(fā)散，因此，虛擬實(shí)驗(yàn)室還需要開發(fā)出更具靈活性的系統(tǒng)，以滿足學(xué)生身心發(fā)展及教師專業(yè)發(fā)展的需要。

3.虛擬實(shí)驗(yàn)室中學(xué)生間的合作交流受限。中學(xué)實(shí)驗(yàn)多為分組實(shí)驗(yàn)，需要學(xué)生相互協(xié)作配合才能順利完成實(shí)驗(yàn)，而虛擬實(shí)驗(yàn)室通常是學(xué)生各自為戰(zhàn)，或者以某一個(gè)學(xué)生操作為主，其他同學(xué)則多為旁觀者，不利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)要和實(shí)體實(shí)驗(yàn)相互融合，相互補(bǔ)充，才能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

三、結(jié)語

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。