摘" 要：虛擬仿真是一種通過計算機模擬現(xiàn)實的技術(shù)，具有仿真度高、操作性強、安全性高等特點，能有效解決初中教學中因?qū)嶒炛芷陂L、教學設(shè)施不足、操作危險、實驗結(jié)果不明顯等實驗無法開展或開展效果不好的問題。本文以“觀察制作洋蔥表皮細胞臨時裝片”一節(jié)內(nèi)容為例，指出運用NOBOOK虛擬仿真平臺進行初中生物實驗教學，可對傳統(tǒng)實驗課進行有效補充。通過線上虛擬實驗教學可以深化學生對相關(guān)知識的學習，提升實驗操作技能并提高科學探究能力。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；初中生物學；制作臨時裝片

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2024）06-0126-04

作者簡介：司佩佩（1997－ ），女，在讀研究生，專業(yè)為學科教學（生物）

*通信作者：金太成（1978－ ），男，副教授，碩士生導師，博士，主要研究方向為植物基因工程、抗逆生理

實驗教學是初中生物學教學中的一個重要版塊?！读x務(wù)教育生物學課程標準（2022年版）》指出，學校要盡可能為學生創(chuàng)造條件，為學生提供實驗室和常用儀器設(shè)備[1]。近年來，在信息技術(shù)逐步成熟的情況下，教育信息化也在飛速發(fā)展，各種虛擬仿真資源開發(fā)和運用也開始進入基礎(chǔ)教育中。因此，在初中生物學課堂中，探討如何運用虛擬仿真實驗資源和技術(shù)手段對實踐教學有著積極作用和借鑒價值。

1" 虛擬仿真資源的運用

虛擬仿真實驗以虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互和網(wǎng)絡(luò)通訊為開發(fā)方式，以網(wǎng)絡(luò)化實驗操作系統(tǒng)為主要特征。根據(jù)系統(tǒng)的參與方式和沉浸水平的特性，它可以大致分為增強現(xiàn)實（augmented reality，AR）型、沉浸型 （virtual reality，VR）、分布型和桌面型這四種主要類型[2]?？紤]到各地區(qū)各學校的硬件水平參差不齊，本次研究采用桌面型“NOBOOK”虛擬仿真，該仿真具有極大的靈活性，可擺脫時間和空間的限制，僅需一臺計算機及有網(wǎng)絡(luò)的空間即可進行實驗教學活動。網(wǎng)頁搜索“NOBOOK”找到相關(guān)網(wǎng)頁，打開進入，選擇初中生物版。如圖1所示。

2nbsp; 教材分析及學情分析

“觀察制作洋蔥表皮細胞臨時裝片”是七年級《生物學》上冊教材第一單元第2章第2節(jié)的內(nèi)容，以認識顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)和功能、正確使用為前提基礎(chǔ)，通過本節(jié)課的學習，學生可以學會臨時裝片的制作，并且能夠畫出在顯微鏡下觀察的植物細胞，進一步發(fā)展科學思維和提高科學探究能力。

2.1" 教材分析

七年級《生物學》上冊教材第一單元第2章第2節(jié)的內(nèi)容在本冊書中起到承上啟下的作用，承接上節(jié)學習到的顯微鏡內(nèi)容，銜接下節(jié)學到的動物細胞與后文中第二單元生命體的結(jié)構(gòu)層次。本次實驗是中學生在系統(tǒng)學習生物學中接觸到的第一個實驗，科學的教學設(shè)計可以吸引學生對該課程產(chǎn)生極大的興趣，有益于后續(xù)教學的開展。

2.2" 學情分析

七年級的學生在邏輯思維方面仍處于成長階段，某些部分的學習體驗并不理想，因此在學習儀器的操作過程中可能會遇到不少挑戰(zhàn)[3]。同時，初中學生思維活躍，探究意識強，對實驗課有極大的興趣。然而也存在一部分學生傾向于被動接受知識，缺乏主動學習意識。因此，在教學過程中我們需要關(guān)注全體學生并激發(fā)學生的主動學習動機。

3" 教學目標

⑴通過顯微鏡觀察植物細胞的結(jié)構(gòu)，形成細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位這一觀點。

⑵通過虛擬仿真實驗，掌握制作植物細胞臨時裝片的核心技巧，并可以基于所觀察到的情況繪制植物細胞的結(jié)構(gòu)簡圖。

⑶通過使用顯微鏡，讓學生意識到人類對生物體結(jié)構(gòu)的認識得益于顯微鏡的發(fā)明，進而認識到科學技術(shù)的進步推動人類對未知奧秘的探索，并培養(yǎng)學生科學探索的精神。

4" 教學重難點

4.1 教學重點

觀察并制作植物細胞的臨時裝片。

4.2 教學難點

繪制植物細胞的結(jié)構(gòu)簡圖。

5" 教學過程

5.1 回顧相關(guān)已學知識

學生在老師的引領(lǐng)下回顧顯微鏡的使用方法，并進行實踐操作。學生復習顯微鏡的結(jié)構(gòu)，練習顯微鏡的使用。教師在學生操作的過程中進行巡視、指導并糾正錯誤，最后總結(jié)出學生操作過程中出現(xiàn)的問題。

設(shè)計意圖：引領(lǐng)學生回顧顯微鏡的結(jié)構(gòu)和功能，鞏固學生已學過的知識以防止遺忘，同時為接下來的學習做好鋪墊。

5.2 創(chuàng)設(shè)情境，導入新課

教師引領(lǐng)學生就教材中的問題進行討論，教師提問：“在顯微鏡下能看到菠菜葉細胞嗎”？

學生交流討論并回答。教師在PPT上展示顯微鏡下的觀察結(jié)果。教師繼續(xù)提問：“為什么不能觀察到菠菜葉細胞？要想觀察到細胞應該怎么做？”通過提出問題激發(fā)學生的求知欲，促進學生之間的交流。之后教師用PPT演示如何把菠菜制作成臨時裝片，并呈現(xiàn)出顯微鏡下觀察的結(jié)果。

在此基礎(chǔ)上，讓學生對比兩次實驗材料有什么不同。通過觀察，得出結(jié)論：觀察材料不能太大、太厚，要讓可見光透過被觀察的物體，這樣才能看清物象。教師用PPT展示幾種玻璃裝片，并按照實驗材料及處理方式的不同分為三類。分別為切片、涂片、裝片，并配以相關(guān)例子進行解釋說明。接著，引入新課的學習內(nèi)容：“洋蔥表皮細胞臨時裝片的觀察與制作 ”。

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)情境，吸引學生注意力；教師提出疑問，將情景問題與本節(jié)課的內(nèi)容相銜接，學生進行交流回答；通過對比材料的不同，揭示制作臨時裝片的原理；通過展示裝片類型，使學生明白具體的學習任務(wù)，為接下來的教學活動做好準備。

5.3 小組合作，討論交流

提出問題——制作臨時裝片需要哪些材料，讓學生閱讀教材并查找相關(guān)資料回答問題。教師對全班同學進行分組，讓學生以小組為單位對以下問題進行交流探討：制作臨時裝片有哪些步驟？如果用一個字對每個步驟進行總結(jié)，應該用哪個字？在學生討論完畢后，教師讓各小組派代表回答問題，然后根據(jù)各小組代表的回答請其他同學進行評價，接著教師與學生共同討論臨時裝片制作需要的注意事項，如撕取標本一定要薄、標本展開不能重疊、碘液要適量、要在蓋玻片滴碘液的另一側(cè)進行吸引等。

設(shè)計意圖：以教師提出的問題為線索，引導學生通過查閱材料掌握實驗步驟，讓學生以小組形式進行討論，提高科學探究精神和學習興趣。教師根據(jù)學生的回答開展生生互評、師生互評，使學生能明確實驗過程中注意事項，為虛擬仿真實驗的開展打下良好基礎(chǔ)。

5.4 虛擬演示，引領(lǐng)學生分析

教師在簡單介紹NOBOOK虛擬仿真實驗平臺后，登錄該平臺，進行植物組織培養(yǎng)洋蔥表皮細胞臨時裝片虛擬仿真實驗，其操作界面如圖2。所需要的實驗材料見圖3。

基于NOBOOK虛擬仿真實驗平臺制作臨時裝片的具體步驟包括：擦→滴→撕→放→展→蓋→染→吸。教師在虛擬平臺中進行點擊操作，在操作時進行相應的講解。如撕取洋蔥表皮細胞時要動作輕緩，切勿將果肉一同撕下來；蓋蓋玻片時為防止臨時裝片中央產(chǎn)生氣泡，可將蓋玻片的左側(cè)邊緣先與載玻片上的水滴接觸，然后從左到右緩慢地放下；滴加碘液時要注意用滴管滴在蓋玻片的左側(cè)，然后用吸水紙從蓋玻片的右側(cè)吸取，確保碘液浸透標本的全部。學生在實驗結(jié)束后可觀察到洋蔥表皮細胞的結(jié)構(gòu)（圖4）。

學生可以觀察到細胞之間緊密排列，教師讓學生根據(jù)所觀察到的現(xiàn)象繪制出植物細胞結(jié)構(gòu)簡圖，并進一步提問：植物細胞有哪些結(jié)構(gòu)？細胞壁有哪些特性？學生通過小組間的交流和討論得出問題答案。學生回答問題后，教師針對學生的回答給予答案修訂和補充，并且著重強調(diào)制作植物細胞臨時裝片的步驟及注意事項。

設(shè)計意圖：通過虛擬仿真實驗，加深學生對制作植物細胞臨時裝片的理解，學生可以輕松記住一些零散的生物學知識，不僅有利于培養(yǎng)學生科學思考與探索的能力，還有利于增強學生學習生物學的興趣，并有助于學生形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和樹立實驗安全意識。在實驗完成后，通過問題引導的形式，幫助學生梳理知識，使學生更好地掌握相關(guān)的學習內(nèi)容。

5.5 課堂小結(jié)，鞏固提升

教師對本節(jié)課的知識進行小結(jié)，引導學生評價、分析、處理實驗結(jié)果，總結(jié)出臨時裝片的制作技巧。然后出示相應的習題，讓學生作答，最后讓學生完成實驗報告內(nèi)容。

設(shè)計意圖：教師對知識進行小結(jié)，目的是幫助學生梳理和總結(jié)知識，明確本節(jié)課的學習目標，使學生對本節(jié)課的內(nèi)容形成一定的邏輯結(jié)構(gòu)；然后，通過對實驗結(jié)果的評價，加深對實驗操作步驟的掌握；出示的習題可幫助學生鞏固知識；書寫實驗報告，記錄實驗過程和結(jié)果，加深學生對本節(jié)課實驗過程的理解。

6" 總結(jié)與反思

利用虛擬仿真技術(shù)輔助“觀察制作洋蔥表皮細胞臨時裝片”這一教學開展，在充分把握教學知識的內(nèi)在邏輯和學生主觀意識的基礎(chǔ)上，以虛擬實驗驅(qū)動教學，激發(fā)學生對生物學的學習興趣。雖然基于NOBOOK的虛擬仿真實驗可以做到隨時隨地進行虛擬實驗，但是軟件在功能和所展現(xiàn)的圖畫上仍存在一些缺陷，還需不斷進行完善。若有條件，可選取更加完善的軟件和設(shè)備進行課堂虛擬仿真實驗教學。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定．普通高中生物學課程標準：2017 版[M]．2版．北京：人民教育出版社，2020.

[2] 朱倩，陳小珺，譚曉明．虛擬仿真實驗在高中生物學實驗中有效應用路徑研究[J]．中學生物學，2022，38（3）：51-53.

[3] 錢紅．初中生物學重要概念學習的難點與突破教學策略研究[D]．沈陽：沈陽師范大學，2020.