初中生物虛擬實驗教學作用與價值

王玉梅

（湖南省永州市第九中學，湖南 永州 425100）

對于初次接觸生物學的初中生來說，生物是神秘而陌生的。生物知識千奇百怪，學生在學習的過程中難免會覺得有些力不從心。 實驗教學是一種有效的生物教學手段，成功的生物實驗可以幫助學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。但是受實驗成本、器材以及學生操作能力不足等方面因素的限制，在實際的實驗教學過程中，其成果并不理想。隨著信息化教學的不斷深入，初中生物教師要充分利用信息技術，采用虛擬實驗來進行生物教學。

一、虛擬實驗概述

虛擬實驗依托于計算機和多媒體，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用，在虛擬的環(huán)境中，將完整的實驗流程 展現(xiàn)在學生面前[1]。學生通過觀察虛擬實驗，對實驗的結果能夠有著 真實的體驗，從而對實驗所揭示的自然規(guī)律加以探究。簡而言之，虛 擬實驗就是利用多媒體將真實的實驗過程模擬出來。虛擬實驗教學 需要有專業(yè)的實驗教學軟件以及傳感設備，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)充分認識到虛擬實驗 在生物教學中的獨特優(yōu)勢，在今后的教學工作中應當被充分重視。

二、虛擬實驗應用于初中生物實驗教學中的作用

（一）構建趣味課堂，提高學生的學習興趣

初中生正處在人生的特殊時期，有著較強的理解力、認知力和記憶力，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。初中生對生物學科有著強烈的學習欲望，但是在學習的過程中， 由于課時少、基礎薄弱等原因，學習起來比較困難，容易喪失學習興趣。實驗教學作為生物教學的有效手段，可以極大程度地激發(fā)學生的學習興趣。在教師的演示與指導之下，學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。特別是虛擬實驗教學，它簡化了實驗教學，突破了實驗所需的硬件設施的限制。虛擬實驗可以克服不良條件帶來的影響，將復雜、抽象的生物知識形象地展現(xiàn)在學生面前，提高了學生的學習效率。比如在“光合作用”的教學中，真實的實驗過程對氣溫條件要求很高，實驗很容易失敗，學生對這部分知識的理解就會有困難。而虛擬實驗是利用計算機將實驗結果模擬出來，學生通過對實驗結果進行反復觀察，可以很好地理解光合作用的原理。模擬實驗教學不僅提高了學生的學習興趣，而且也有助于加強學生對知識的理解，進而提高教學質量。

（二）節(jié)省實驗成本，提升學生的認知能力

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

三、虛擬實驗應用于初中生物實驗教學中的價值探討

（一）實現(xiàn)了教學資源的節(jié)約價值

生物實驗需要有大量的儀器與材料做支撐，由于實驗儀器價格 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 強對儀器的監(jiān)管。除此之外，實驗器材數(shù)量不足往往無法滿足所有 學生同時進行實驗的需求。借助于多媒體的虛擬實驗將實驗過程進 行了全景演示，不受實驗儀器與材料的限制，既節(jié)約了教學成本，也 使教師對生物實驗課的管理工作更為輕松。

（二）提升了生物實驗的教學效率

環(huán)境與時間對生物實驗來說十分重要的，比如“種子萌芽”需要很長的實驗周期，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。虛擬實驗可以把實驗所需的所有條件全部模擬出來，精準 地展示出正常實驗的過程與結果，而且突破了實驗周期的限制，對 于提升生物實驗的教學效率有很高的價值[3]。

（三）提升生物學科的教學質量

素質教育與新課改明確了學生的主體地位，教師的引導作用。 課堂教學要最大程度地調動學生學習的積極性，鼓勵學生進行自主探究。虛擬實驗可以反復地進行，使每一名學生都能感受到生物學的奧妙，感悟生物實驗的神奇，激發(fā)學習熱情，提高學習積極性，有益于教學質量的提升。

結束語：

基于計算機與多媒體的虛擬實驗教學可以全方位模擬實驗的 過程，實現(xiàn)教學資源與教學材料的節(jié)約，調動學生的學習興趣，這對 于提高生物學科的教學質量有實際應用價值。