淺議虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用前景研究

摘要：虛擬實(shí)驗(yàn)作為一種教育技術(shù)，是一種具有有效性、仿真性的實(shí)驗(yàn).能夠?qū)?shí)驗(yàn)時間更好地縮短，從而減少成本.學(xué)生可通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方式，自主預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、主動操作練習(xí)，使虛擬實(shí)驗(yàn)的便捷性、仿真性更好地體驗(yàn)出來.據(jù)此，對虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用前景進(jìn)行深入分析與探究.

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用前景；初中生物

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2023）08-0140-03

1虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用原則

1.1可行性原則

在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可行性原則主要是指教學(xué)形式需要充分按照初中生物的內(nèi)容和虛擬軟件等條件，明確實(shí)驗(yàn)的可行性.虛擬實(shí)驗(yàn)也不是無所不能，對于一些缺乏素材或是對設(shè)備要求較高的生物實(shí)驗(yàn)并不適合虛擬實(shí)驗(yàn)的開展，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為了能夠達(dá)到良好的效果，需要通過進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)實(shí)中，只有欠缺觀察效果的情況下才能夠通過虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，更好地展現(xiàn)生物實(shí)驗(yàn)過程、凸顯生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.同時，虛擬實(shí)驗(yàn)必須具備設(shè)備支持的條件，包括手機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備，虛擬實(shí)驗(yàn)需要通過滿足其中若干個條件下才能夠開展.

1.2主體性原則

開展初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)要體現(xiàn)學(xué)生主體主導(dǎo)地位，學(xué)生在已有知識和能力的基礎(chǔ)上，教師通過多樣化的方式調(diào)動學(xué)生的積極性與學(xué)習(xí)興趣和熱情，促進(jìn)學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中更加積極主動.在整個實(shí)驗(yàn)活動過程中，教師應(yīng)當(dāng)更加注重自身的指導(dǎo)角色，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的課堂主體性.在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，教師為學(xué)生提供有關(guān)實(shí)驗(yàn)的豐富電子素材，讓學(xué)生能夠自主選擇合適的器材和實(shí)驗(yàn)物品開展虛擬實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)，對于學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)中的困惑進(jìn)行點(diǎn)撥，注意課堂實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，虛擬實(shí)驗(yàn)具有開展簡單、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生可以隨時隨地開展，發(fā)揮學(xué)生的主動性，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教育價值.

1.3啟發(fā)性原則

虛擬實(shí)驗(yàn)同樣對學(xué)生的思維能力、動手能力具有促進(jìn)的作用，教師因地制宜，將生活素材融入到虛擬實(shí)驗(yàn)中，通過不同的方式對學(xué)生進(jìn)行多樣化的引導(dǎo)，使學(xué)生能夠自主思考，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基本都是按照教材的器材、物品、步驟按部就班地操作，學(xué)生主動實(shí)驗(yàn)性不高，通過實(shí)驗(yàn)開發(fā)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的價值不能發(fā)揮.在該種情況下，學(xué)生會對實(shí)驗(yàn)被動接受，不能產(chǎn)生積極有效的主動思考、主動實(shí)驗(yàn)，因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師對學(xué)生的引導(dǎo)應(yīng)當(dāng)一步步地通過任務(wù)布置、提問，使學(xué)生能夠自主尋找問題的答案.在啟發(fā)、引導(dǎo)過程中，發(fā)散學(xué)生思維，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究提供不同的視角和多元化思路.

2虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用前景

2.1構(gòu)建真實(shí)情境，增強(qiáng)初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

虛擬實(shí)驗(yàn)具有耗費(fèi)資源少，實(shí)驗(yàn)效果強(qiáng)的特點(diǎn)，可以模擬一些條件比較特殊、耗時長的生物實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建真實(shí)的情境，為學(xué)生營造逼真、身臨其境的學(xué)習(xí)氛圍，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)所設(shè)定的學(xué)習(xí)環(huán)境.在該種學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生通過思考、操作實(shí)驗(yàn)過程，觀察生物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)背后的生物知識，不斷激發(fā)學(xué)生的探究能力、自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中以積極的情感態(tài)度投入實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)中.創(chuàng)設(shè)情景通常分為構(gòu)建生活情景、創(chuàng)設(shè)信息情景等，將這些情景靈活地運(yùn)用到具體的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中.與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相契合的情境能夠渲染實(shí)驗(yàn)的氛圍，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)興趣，體現(xiàn)出虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)用價值和教育價值.在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生整體合理地規(guī)劃出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)步驟.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，充分圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼归_有效實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)的原理和過程，促進(jìn)學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)過程中更好地掌握重難點(diǎn)內(nèi)容，避免脫離主旨問題等.

例如，在“觀察種子的萌發(fā)”的虛擬實(shí)驗(yàn)中，先營造一個種植園的情境，里面有各種各樣的植物，學(xué)生可以體驗(yàn)不同種子的萌發(fā)過程.在材料選擇時，學(xué)生可以選擇玻璃器皿、細(xì)沙、玉米種子、西瓜種子，然后在玻璃器皿中加入細(xì)砂，在兩個玻璃器皿中靠近玻璃的一面分別播種玉米種子和西瓜種子，深度大約5cm左右，然后可以選擇時間，1h后、5h后、1d后、2d后……，通過改變時間進(jìn)度來觀察種子在不同時間的萌發(fā)狀態(tài)，并將觀察時間和觀察現(xiàn)象記錄下來.通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生隨時可以對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，有效地縮短了實(shí)驗(yàn)的時間，提高了實(shí)驗(yàn)效率，讓學(xué)生觀察到了種子萌發(fā)的全過程.隨后，教師讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析玉米種子和西瓜種子在萌發(fā)的過程中有哪些相同點(diǎn)，有哪些不同點(diǎn)？通過對種子萌發(fā)形態(tài)的觀察，你認(rèn)為將種子的萌發(fā)劃分為幾個階段比較合適，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行說明.教師依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考和討論，有利于學(xué)生在具體學(xué)習(xí)中能夠針對性的學(xué)習(xí)，積極開動大腦，自主探究，主動學(xué)習(xí).

2.2開展虛擬實(shí)驗(yàn)，教師加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

虛擬實(shí)驗(yàn)的開展有效提高了初中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，在實(shí)際的虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要充分配合教師，教師需要積極地進(jìn)行巡回指導(dǎo)，從而能夠及時糾正學(xué)生錯誤的實(shí)驗(yàn)步驟或錯誤的實(shí)驗(yàn)操作方法，并結(jié)合學(xué)生的虛擬實(shí)驗(yàn)具體情況進(jìn)行針對性指導(dǎo)，評價學(xué)生的各項(xiàng)情況.學(xué)生在進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)頁面后，需要對具體的實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行認(rèn)真分析，對實(shí)驗(yàn)的板塊進(jìn)行準(zhǔn)確尋找，隨后開展虛擬實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作.在虛擬實(shí)驗(yàn)頁面中所包括的板塊主要分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)物品、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)生實(shí)驗(yàn)任務(wù)的最終目的，即實(shí)驗(yàn)所要探究的問題或是觀察的現(xiàn)象，最終得出的結(jié)論.實(shí)驗(yàn)器材、物品等是開展實(shí)驗(yàn)所要選取的素材，學(xué)生依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思考會有一定的差別，學(xué)生按需所取即可.學(xué)生在遇到疑惑或是錯誤的時候，可以選擇提示，或是求助教師、同學(xué).虛擬實(shí)驗(yàn)開始后，學(xué)生可以依據(jù)自己的想法大膽嘗試，當(dāng)出現(xiàn)操作錯誤或是材料選擇錯誤的時候，學(xué)生可以退回到上一步操作，對實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行修正，或是重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證.

虛擬實(shí)驗(yàn)并不是孤立的，在實(shí)驗(yàn)過程中，師生、學(xué)生之間可以在線討論，教師可以參與到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程和步驟中，也可以在線依據(jù)軟件的提示對發(fā)生錯誤的虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行個別指導(dǎo)，對學(xué)生虛擬實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題進(jìn)行隨時解答，并做出相應(yīng)的評價.通過虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺浞诌_(dá)到三個目的，分別為：（1）對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)真仔細(xì)地觀察；（2）對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)記錄，對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行有效地總結(jié)，包括注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等；（3）詳細(xì)分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，與教師、同學(xué)一起交流解決.

2.3分享交流結(jié)果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生之間互相展示實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，分享實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和心得，教師根據(jù)學(xué)生的虛擬實(shí)驗(yàn)操作和結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的點(diǎn)評.在分享交流環(huán)節(jié)中，有三個方面需要做到：（1）學(xué)生按照教師在課堂教學(xué)中所提出的問題進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)，同時在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要整理所獲取的結(jié)果.學(xué)生對虛擬實(shí)驗(yàn)過程、原理和結(jié)果進(jìn)行簡要的介紹，展示虛擬實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處，共享實(shí)驗(yàn)成果；（2）學(xué)生之間的互評.在學(xué)生展示虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，學(xué)生之間對實(shí)驗(yàn)過程、操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等方面進(jìn)行互相學(xué)習(xí)和評價，互相學(xué)習(xí)、互相借鑒，從而充分實(shí)現(xiàn)取長補(bǔ)短的效果.另外，也可以等學(xué)生展示介紹完畢后，其他學(xué)生對此進(jìn)行相應(yīng)的評價；（3）按照自身虛擬實(shí)驗(yàn)情況，學(xué)生可對自己無法解答的問題進(jìn)行整理，全班學(xué)生能夠進(jìn)行彼此交流，共同為學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的問題解決，如果學(xué)生不能夠有效解決，教師則進(jìn)行答疑解惑.在整個過程中，教師需要充分扮演學(xué)生的引導(dǎo)者、聆聽者、組織者，對虛擬實(shí)驗(yàn)的方法、思想進(jìn)行匯總，對虛擬實(shí)驗(yàn)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行評價，從而形成過程性評價和總結(jié)性評價，不斷提高學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)中的探究精神和動手能力.

2.4總結(jié)鞏固，提高虛擬實(shí)驗(yàn)效果在完成課堂教學(xué)后，教師并沒有結(jié)束自身任務(wù)，而是需要對本節(jié)課進(jìn)行整體總結(jié)，并做好反思工作.反思主要是為了能夠?qū)Ρ竟?jié)課程查找不足之處，同時對教學(xué)精彩片段進(jìn)行有效的記錄.學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)能夠直接反映教學(xué)的整體效果.基于此，教師需要充分按照學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)以及學(xué)習(xí)情況對自己的教學(xué)效果進(jìn)行反思，對不同環(huán)節(jié)進(jìn)行評價，學(xué)生的積極性在哪個環(huán)節(jié)中略差，教師應(yīng)當(dāng)做出如何的調(diào)整，在課堂教學(xué)中，教學(xué)機(jī)智也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時記錄.通過教學(xué)反思，不僅能夠?qū)⒆约旱慕虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行積累，同時能夠不斷強(qiáng)化自身的教育教學(xué)水平.除此之外，教師需要與學(xué)生構(gòu)建良好的師生關(guān)系，提升與學(xué)生之間的有效聯(lián)系，通過該種方式能夠更好地監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)，同時還能夠更好地對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所存在的問題進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)，做好解答.在整體教學(xué)過程中，教師的活動和學(xué)生的活動之間具有實(shí)時交互、共同發(fā)展的特點(diǎn)，并不是以往傳統(tǒng)的“傳遞——接收”模式，基于此，應(yīng)當(dāng)充分加強(qiáng)教師的整體虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，在初中生物教學(xué)中，促進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)的整體應(yīng)用效果.

綜上所述，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)具有實(shí)質(zhì)性的突破，能夠充分提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全，帶來豐富的實(shí)驗(yàn)素材和多樣化的方法，加強(qiáng)學(xué)生動手能力.因此，在初中生物教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)具有很高的教育應(yīng)用價值，應(yīng)用前景廣闊.隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，初中生物教師也應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)教學(xué)模式，在教學(xué)中有效應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段，促進(jìn)整體教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

參考文獻(xiàn)：

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［責(zé)任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-15

作者簡介：李英（1973.4-），女，甘肅省隴南人，本科，中學(xué)一級教師，從事初中生物教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度一般課題《虛擬實(shí)驗(yàn)在農(nóng)村初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探究》的階段性研究成果，課題立項(xiàng)號GS[2022]GHB0855.