東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在生物教學(xué)中的應(yīng)用

蘇海波

生物實驗教學(xué)目標(biāo)中有其中一小部分實驗?zāi)繕?biāo)，在常規(guī)實驗室中很難達(dá)成，還有另一部實驗在短時間內(nèi)很難觀察到實驗結(jié)果。于是，經(jīng)常利用東師理想初中生物虛擬實驗室軟件來輔助生物學(xué)實驗教學(xué)。

初中生物虛擬實驗軟件一、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的功能描述

軟件功能有以下部分組成：演示和分租實驗、探究實驗、實驗器材。

實驗介紹：以文字形式介紹實驗的目的、意義、器材、步驟、注意事項等。虛擬操作：以動畫的形式或者工具軟件的形式所提供虛擬實驗操作的環(huán)境，支撐虛擬實驗一系列的操作；操作演示：以動畫所演示的正確的實驗操作的步驟；實驗儀器展示：以圖片、二維或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器。

探究實驗由實驗儀器介紹、實驗方案、支撐軟件、實驗指導(dǎo)四部分組成。實驗儀器介紹：以圖片、二維或三維動畫形式展示實驗所涉及的主要儀器；實驗方案：以文字形式介紹探究任務(wù)分析、探究活動設(shè)計及學(xué)習(xí)成果評價方法；支撐軟件：以動畫的形式或者工具軟件的形式提供了虛擬實驗操作的環(huán)境，支撐了虛擬實驗的探究；實驗指導(dǎo)：以文字形式介紹實驗的作用、意義、操作方法、注意事項及拓展實驗等。

實驗器材包括三維演示、二維演示、照片。

三演展示：采用參數(shù)化建模工具，對實驗儀器按照儀器規(guī)格進(jìn)行三維建模；能夠?qū)μ摂M儀器及組成部件進(jìn)行三維交互控制；二維演示：提供實驗儀器的矢量圖片；照片：提供實驗儀器的照片。

二、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件優(yōu)點

1.實用性。有效解決了常規(guī)實驗條件下難以解決的困難和問題。在常規(guī)實驗條件下難以解決的問題大致有如下幾種情況：反季節(jié)實驗材料不易準(zhǔn)備，如觀綠色開花植物的結(jié)構(gòu)層次，一則學(xué)習(xí)此內(nèi)容時時至冬季，綠色開花植物不易準(zhǔn)備，二則六大器官要同時在一株植物體上集中體現(xiàn)有難度；實驗對象不好控制，如探究光對鼠婦生活的影響，這個過程是耗時、漫長的，活體小鼠婦很難控制，要想達(dá)到預(yù)期實驗效果有難度；觀察對象達(dá)不到觀察效果，如觀察植物的基本結(jié)構(gòu)，實驗室里學(xué)生使用的顯微鏡，只能看到植物細(xì)胞細(xì)胞壁和細(xì)胞核，至于其他結(jié)構(gòu)，學(xué)生顯微鏡根本觀察不到，這對于學(xué)生理解植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)有一定難度。觀察動物細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)也存在同樣問題；某些結(jié)構(gòu)不易觀察，如耳、眼等人體器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；短時間不宜觀察到結(jié)果，如演示實驗種子的呼吸作用、分組實驗綠葉在光下制作有機(jī)物等。然而，東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的使用，使這些問題能夠很順利的得到解決。

2.系統(tǒng)性。它涵蓋了初中生物學(xué)教材中的所有的演示、分組實驗和探究實驗。東師理想初中生物虛擬實驗室軟件，完全依據(jù)人教版生物學(xué)教材內(nèi)容而來，分七年級上冊、七年級下冊、八年級上冊、和八年級下冊。在每一冊實驗內(nèi)容中都包括分組演示和分組實驗、探究實驗，詳實、具體、全面、系統(tǒng)地展示出每冊教材中的實驗、探究內(nèi)容。

3.仿真性，按照原理實現(xiàn)虛擬仿真。每個實驗，都按實驗原理準(zhǔn)備了二維、三維實驗儀器，形象逼真，立體感極強(qiáng)。實驗過程按實驗步驟詳實展開，如觀察人體口腔上皮細(xì)胞實驗，首先通過鼠標(biāo)點取載玻片和蓋撥片置于操作臺上，然后點取干凈的紗布，擦拭載玻片和蓋玻片，點取滴管在燒杯中吸取生理鹽水，在載玻片中央滴一滴，點取裝清水燒杯涑口，點取消毒牙簽在自己空腔內(nèi)側(cè)壁上輕刮幾下，通過鼠標(biāo)把牙簽上帶有碎屑一端放在載玻片上的生理鹽水中輕輕涂抹幾下，點取鑷子，夾取蓋玻片緩緩放平蓋在水滴上，點取滴瓶中的吸管吸取碘液，加在蓋玻片的一側(cè)，然后用吸水紙在蓋玻片的另一側(cè)吸引，使碘液浸潤標(biāo)本全部，最后，我們就可以將制作好的人體口腔上皮細(xì)胞玻片標(biāo)本放置顯微鏡下觀察。整個實驗過程與實際操作過程一樣，仿真性極強(qiáng)。

4.實時性，可隨時隨地進(jìn)行虛擬實驗。東師理想初中生物虛擬實驗室軟件不受時間、實驗室條件和實驗內(nèi)容限制，只要我們走進(jìn)微機(jī)室，打開虛擬實驗軟件，通過選取，我們想操作哪個實驗就可隨時的來進(jìn)行我們所選實驗操作了。

5.可控性。它可以提供給我們能夠動態(tài)調(diào)整實驗參數(shù)，并且它根據(jù)實驗的一系列要求來控制實驗步驟所對應(yīng)的虛擬實驗環(huán)境了。如人教版的《生物學(xué)》，在七年級上冊中，有一個“光對鼠婦生活的影響”，這個實驗，在這一探究實驗中，在紙盒中央兩側(cè)各放入5只鼠婦，靜置2分鐘之后，每相隔1分鐘統(tǒng)計一次分別在明亮處和陰暗處的鼠婦數(shù)目，總共統(tǒng)計十次，并將統(tǒng)計結(jié)果填寫于表格中，這里就提供了能夠動態(tài)調(diào)整的實驗參數(shù)，還有人教版《生物學(xué)》七年級下冊中“饅頭在口腔中的變化”等其他實驗，絕大部分都給提供了能夠動態(tài)調(diào)整實驗的參數(shù)，并且根據(jù)實驗的要求來控制實驗步驟這些虛擬實驗環(huán)境，實驗操作的可控性強(qiáng)。

三、東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在生物教學(xué)中應(yīng)用

1.方便了生物學(xué)實驗教學(xué)的組織、實施

目前，農(nóng)村中學(xué)生物教學(xué)師資十分匱乏，沒有專職的實驗員，一般情況下，都是生物學(xué)教師兼職；加之學(xué)校實驗教學(xué)經(jīng)費有限；再加上有一些生物學(xué)實驗它本身就具有了——實驗步驟難、周期時間過長、成本費用過于高、危險性過大、甚至到最后都很有可能無法完成；所以說，實驗教學(xué)中的實驗現(xiàn)象觀察比較困難，實驗微觀現(xiàn)象以至于無法展現(xiàn)；實驗操作步驟很容易出現(xiàn)我們本能想不到的一些錯誤或不夠規(guī)范等問題存在，要想如期完成生物學(xué)實驗教學(xué)任務(wù)，困難極大。上述這些問題，是在常規(guī)實驗教學(xué)中普遍存在的困難及問題，有了《東師理想初中生物虛擬實驗室軟件》，這些問題迎刃而解，節(jié)省了人力、物力。

2.易于突破生物學(xué)實驗教學(xué)的重點、難點

在生物學(xué)實驗教學(xué)中，有些實驗原理或現(xiàn)象不易理解，如《耳和聽覺》，對于耳學(xué)生視乎不陌生，但其詳細(xì)結(jié)構(gòu)學(xué)生又說不太清楚，至于聽覺的形成對學(xué)生來就更難于理解了。這時就需要我們反復(fù)演示耳的結(jié)構(gòu)，逐步啟發(fā)學(xué)生操作、觀察、分析，了解耳的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生探究聽覺的形成，以突破實驗教學(xué)的重點和難點。

3.利于生物學(xué)實驗教學(xué)的知識拓展和應(yīng)用

常規(guī)實驗室的實驗教學(xué)，尤其是分組實驗，一個是課前準(zhǔn)備工作量大，再一個就是課堂組織耗時、費力，一節(jié)課下來，能把實驗完成就不錯了，至于實驗所包含的基本原理等很難拓展到實際生活中，而東師理想初中生物虛擬實驗室軟件的使用，使實驗課時間充裕了，更利于將生物學(xué)實驗知識進(jìn)行拓展和應(yīng)用。

4.便于生物學(xué)實驗教學(xué)的重復(fù)、復(fù)習(xí)

為了能夠講清楚實驗原理和現(xiàn)象這兩方面，這就需要我們反復(fù)實驗，或者隨時隨地來做一些演示的實驗，這是常規(guī)實驗所達(dá)不到這個效果。常規(guī)實驗往往受實驗條件、時間等限制，如葉的光合作用產(chǎn)生有機(jī)物，這個實驗本身就復(fù)雜，實驗前要放黑暗處進(jìn)行暗處理，之后還要脫去葉綠素，時間很長，如果實驗不成功，我們重復(fù)實驗的可能性很小。還有，生物學(xué)期末復(fù)習(xí)時，老師很難有時間和精力把所做的實驗再重新準(zhǔn)備一下供復(fù)習(xí)使用。當(dāng)這個時候，東師理想初中生物虛擬實驗室軟件就方便的多了，我們可以隨時隨地地操作。

通過東師理想初中生物虛擬實驗室軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，我對此軟件有了充分的認(rèn)識，它是生物學(xué)常規(guī)實驗教學(xué)的一個有利的補(bǔ)充，它極大地方便了農(nóng)村初中生物學(xué)的實驗教學(xué)。

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