淺析虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

【摘 要】針對(duì)初中生生物學(xué)習(xí)興趣不高以及初中教學(xué)中“重理論，輕實(shí)驗(yàn)”的問題。本文分析了初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，從多個(gè)角度闡述了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn) 初中生物 作用

1 引言

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)的形成與發(fā)展離不開實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，而且能夠使學(xué)生更容易理解和掌握生物學(xué)知識(shí)。在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于受很多因素的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果往往不盡如人意。比如有的實(shí)驗(yàn)需要很多材料，而且實(shí)驗(yàn)往往不能得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；有的實(shí)驗(yàn)耗時(shí)太長(zhǎng)，需要幾個(gè)月時(shí)間才能完成；有的因存在危險(xiǎn)性而無法開展，結(jié)果造成初中生物教學(xué)過程中“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”，有的學(xué)校甚至不開設(shè)生物實(shí)驗(yàn)課程或?qū)?shí)驗(yàn)課程以演示實(shí)驗(yàn)為主。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)指的是利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)驗(yàn)的過程，讓學(xué)生通過計(jì)算機(jī)模擬操作實(shí)驗(yàn)，從中掌握應(yīng)實(shí)驗(yàn)中獲得所需要的能力和知識(shí)，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)開設(shè)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果具有重要意義。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物教學(xué)中的作用

2.1虛擬實(shí)驗(yàn)是提高生物學(xué)習(xí)效率的重要途徑

初中學(xué)生和小學(xué)生相比較，對(duì)知識(shí)的掌握方式發(fā)生了較大的變化。在小學(xué)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)主要是以機(jī)械記憶為主，而初中階段學(xué)生機(jī)械記憶下降，記憶主要是以理解記憶為主。在傳統(tǒng)初中生物教學(xué)過程中，很多老師和學(xué)生覺得生物就是讓學(xué)生“背教材，背重點(diǎn)，背試卷”，這種教學(xué)方式嚴(yán)重違背了生物的學(xué)習(xí)規(guī)律，讓學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)效果往往很差。在初中生物教學(xué)中，通過有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、邏輯思維能力，從中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。利用虛擬實(shí)驗(yàn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，將機(jī)械記憶的知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象直觀的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生更容易理解和掌握知識(shí)，學(xué)習(xí)效率將得到提高。例如，在學(xué)習(xí)《植物的開花與結(jié)果》過程中，我們要觀察花的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)課時(shí)安排，此時(shí)已是冬季，桃花已無處可尋，實(shí)驗(yàn)沒有辦法開設(shè)，在教學(xué)過程中，很多教師就安排學(xué)生把圖記住，學(xué)生覺得很困難，特別是各部分結(jié)構(gòu)最終發(fā)育的結(jié)果很難理解。我們可通過虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)桃花開花過程、結(jié)構(gòu)以及各部分發(fā)育結(jié)果進(jìn)行模擬。這種方式實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫靥岣吡藢W(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，提高課堂效率。

2.2虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芄?jié)約教學(xué)成本

在生物實(shí)驗(yàn)中，許多實(shí)驗(yàn)需要大量的儀器和實(shí)驗(yàn)材料。例如，觀察雞蛋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，就是一個(gè)需要消耗大量實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中需要至少一個(gè)雞蛋，一個(gè)班級(jí)需要幾十個(gè)，一個(gè)年級(jí)開設(shè)實(shí)驗(yàn)下來消耗雞蛋幾百個(gè)，而且，很多同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中操作不規(guī)范，造成材料巨大浪費(fèi)。利用虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中不需要任何實(shí)驗(yàn)材料，大大降低實(shí)驗(yàn)成本，也不產(chǎn)生任何環(huán)境污染，學(xué)生可以反復(fù)操作，加深對(duì)知識(shí)的理解。

2.3虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙Ｕ蠈?shí)驗(yàn)和設(shè)備安全

在初中生物實(shí)驗(yàn)課開設(shè)過程中，為了防止學(xué)生操作過程中的意外傷害，往往制定了很多規(guī)章制度。這樣做，一方面，由于嚴(yán)厲的規(guī)章制度和實(shí)驗(yàn)本身容易導(dǎo)致安全問題，在實(shí)驗(yàn)過程中教師不敢讓學(xué)生親自操作，實(shí)驗(yàn)往往不做或以演示實(shí)驗(yàn)代替。另一方面，部分學(xué)生好奇心較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作過程中不聽教師講解，不按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程來操作，結(jié)果造成意外安全事故或?qū)嶒?yàn)儀器損壞的情況。初中生物是一門與實(shí)際生活聯(lián)系緊密，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中生物學(xué)習(xí)中，學(xué)生如果不能親自參與實(shí)驗(yàn)，那么學(xué)生對(duì)生物的學(xué)習(xí)將覺得枯燥，缺少學(xué)習(xí)興趣。用虛擬實(shí)驗(yàn)代替操作過程中的“危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)”，將很好解決實(shí)驗(yàn)安全問題。例如，可以讓學(xué)生提前通過虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)操作后，再進(jìn)行實(shí)際操作，讓學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)操作過程，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過程中，可以降低由于不規(guī)范操作造成的危險(xiǎn)，同時(shí)減少實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料的損耗。從更高的層面上看，虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供全方位、開放性的操作環(huán)境，能把很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做不到的效果一一展現(xiàn) ，是學(xué)生在課堂上實(shí)現(xiàn)了在虛擬世界的真實(shí)體驗(yàn)。例如，在顯微鏡的操作使用實(shí)驗(yàn)中：首先，教師先講解、示范顯微鏡的使用和操作，再由學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)操作，有部分學(xué)生在教師講解時(shí)候，注意力往往集中在顯微鏡上面，而不是教師講解的實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)和操作方法，結(jié)果沒有掌握操作的要領(lǐng)，致使實(shí)驗(yàn)掌握效果不佳。如果使用虛擬實(shí)驗(yàn)室，不僅可以克服上述問題，而且可以讓學(xué)生在單獨(dú)操作實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)操作練習(xí)，直到掌握為止。

2.4虛擬實(shí)驗(yàn)便于開展實(shí)驗(yàn)檢測(cè)作用

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中，由于受實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)本身情況限制，在實(shí)驗(yàn)過程中沒有辦法對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生是否掌握實(shí)驗(yàn)操作及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)根本不知道。利用虛擬實(shí)驗(yàn)，展現(xiàn)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)操作，系統(tǒng)可以快速、準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)技能的檢測(cè)目標(biāo)。

3 虛擬實(shí)驗(yàn)適用性分析

在初中生物實(shí)驗(yàn)包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)主要用于對(duì)傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助。當(dāng)在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件下，學(xué)生較難完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以借助計(jì)算機(jī)為學(xué)生創(chuàng)造虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，讓學(xué)生在虛擬條件下操作實(shí)驗(yàn)，以獲得知識(shí)和培養(yǎng)動(dòng)手能力。虛擬實(shí)驗(yàn)主要適用于：一、實(shí)驗(yàn)材料消耗量較大，實(shí)驗(yàn)成本較高；二、實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境條件要求較高，在一般情況下難以達(dá)到理想實(shí)驗(yàn)條件；三、 實(shí)驗(yàn)需要周期較長(zhǎng)；四、實(shí)驗(yàn)操作有危險(xiǎn)，甚至現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件無法完成等情況。

【參考文獻(xiàn)】

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