虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

新課改的核心目標(biāo)在于改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)勢(shì)能。傳統(tǒng)教學(xué)方法在高中生物學(xué)習(xí)中面臨著一系列挑戰(zhàn)。抽象概念難以理解、缺乏實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、教學(xué)模式單一、教學(xué)評(píng)估不及時(shí)等問(wèn)題制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。因此，將虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)引入高中生物教學(xué)成為提升生物教學(xué)效果的重要途徑。虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)通過(guò)將抽象的生物知識(shí)可視化幫助學(xué)生直觀地了解宏觀與微觀相結(jié)合的生物學(xué)概念；通過(guò)將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)實(shí)操化讓學(xué)生沉浸式參與生物實(shí)驗(yàn)，打破教學(xué)資源的局限性；通過(guò)將生物知識(shí)深度化培養(yǎng)學(xué)生的整體觀和生命觀；通過(guò)將生物教學(xué)水平優(yōu)質(zhì)化，助力教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)方針，提高教學(xué)質(zhì)量。虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型的應(yīng)用為滿(mǎn)足生物教學(xué)個(gè)性化、多樣化、深度化發(fā)展提供了技術(shù)支持，為學(xué)生提供更加豐富和深入的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，是培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)優(yōu)秀人才的現(xiàn)代化工具。

高中生物的知識(shí)涉及包括細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、進(jìn)化論等在內(nèi)的多個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域，其知識(shí)點(diǎn)具有宏觀與微觀相結(jié)合、抽象與具象相結(jié)合的特點(diǎn)。從聚焦于如何讓學(xué)生掌握分散抽象的生物學(xué)概念這一教學(xué)難點(diǎn)，三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)成為高中生物課改的重要工具。教育部《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出要加強(qiáng)和完善高中生物教學(xué)，充分利用多媒體、互聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為主的自然學(xué)學(xué)科，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，更是解決重實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求和有限的教學(xué)資源之間的矛盾的有效途徑。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)和三維動(dòng)態(tài)模型在高中生物教學(xué)中的不斷開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，學(xué)生能夠在豐富學(xué)習(xí)感官的同時(shí)，潛移默化地形成對(duì)生物知識(shí)的整體觀并樹(shù)立正確的生命觀。

1 傳統(tǒng)教學(xué)方法對(duì)高中生物學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)

1.1 抽象概念難以理解

傳統(tǒng)教學(xué)方法以教師填鴨式教學(xué)為主，將知識(shí)通過(guò)講述、圖片等形式灌輸給學(xué)生，不利于學(xué)生對(duì)抽象概念的理解。高中階段，生物學(xué)科既涉及靜態(tài)的抽象概念又涵蓋動(dòng)態(tài)的生命現(xiàn)象和生理過(guò)程，要求學(xué)生具備一定的抽象思維和空間想象能力。例如，遺傳學(xué)中的基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞生物學(xué)中的細(xì)胞代謝途徑，以及生態(tài)學(xué)中的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)等，均需要學(xué)生在理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上發(fā)揮抽象思維能力，對(duì)知識(shí)進(jìn)行深化。然而在傳統(tǒng)教學(xué)方法下，教師難以將抽象的生物學(xué)概念向?qū)W生直觀地展示出來(lái)，學(xué)生很難將抽象的理論與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步加大了理解的難度。

1.2 缺乏生物實(shí)驗(yàn)

生物實(shí)驗(yàn)是高中生物教學(xué)中不可或缺的一部分，然而，由于教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)周期等客觀因素限制，生物實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展受到了極大的制約。一方面，在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料不足，難以支撐全面而系統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而諸如植物生長(zhǎng)等周期較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于教學(xué)進(jìn)度而言是極大的挑戰(zhàn)，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用并不現(xiàn)實(shí)。另一方面，學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的操作并不熟悉，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隱含一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)將生物實(shí)驗(yàn)作為輔助教學(xué)手段，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和安全意識(shí)的培養(yǎng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的效果不盡如人意。

1.3 教學(xué)模式單一導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足

傳統(tǒng)教學(xué)模式往往以教師為中心，強(qiáng)調(diào)講授和記憶，忽視了學(xué)生的主動(dòng)參與和互動(dòng)。這種模式雖然在傳授知識(shí)方面具有一定的效率，但在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力方面存在明顯不足。高中生物涉及生物學(xué)的多個(gè)分支，內(nèi)容豐富多樣，在應(yīng)試教育的機(jī)制下，學(xué)生只能通過(guò)被動(dòng)接受和死記硬背的方式掌握知識(shí)，使得學(xué)習(xí)過(guò)程機(jī)械化，大大降低了學(xué)生探索生物學(xué)奧妙的熱情。傳統(tǒng)的教學(xué)理念重視學(xué)科知識(shí)，而忽視了對(duì)學(xué)生思想素質(zhì)的綜合培養(yǎng)，在培養(yǎng)學(xué)生生命觀和生態(tài)觀等批判性思維方面存在一定短板。

1.4 教師對(duì)學(xué)習(xí)成果具有滯后性，不利于及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)體系主要依賴(lài)于周期性的考試和階段性的測(cè)驗(yàn)，這些方式雖然能在一定程度上評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握情況，但存在明顯的時(shí)間滯后問(wèn)題。這種滯后性使得教師難以及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)難點(diǎn)，進(jìn)而無(wú)法迅速調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，以提高教學(xué)質(zhì)量。此外，傳統(tǒng)的評(píng)估方式需耗費(fèi)教師大量的時(shí)間匯總整理學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)一步延長(zhǎng)了反饋周期。高中生物學(xué)科的知識(shí)體系龐大而復(fù)雜，較長(zhǎng)的反饋周期導(dǎo)致教師難以針對(duì)學(xué)生的理解程度和學(xué)習(xí)狀況及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，學(xué)生在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段存在知識(shí)漏洞，大大降低了學(xué)習(xí)效率。

因此，高中生物教學(xué)方法革新迫在眉睫，關(guān)鍵在于降低生物知識(shí)理解難度、培養(yǎng)學(xué)生思維深度、提高教學(xué)情況反饋速度要三手抓。隨著虛擬仿真技術(shù)與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)趨于成熟，其作為具有生命動(dòng)態(tài)的教具的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，成為解決傳統(tǒng)教學(xué)方式弊端的有效途徑。

2 虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型將抽象知識(shí)可視化

虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型具有科學(xué)性和藝術(shù)性，將其應(yīng)用于高中生物課堂教學(xué)中能夠?qū)⒊橄笾R(shí)可視化，賦予扁平枯燥的生物知識(shí)以生命的力量，帶領(lǐng)學(xué)生領(lǐng)略微觀的生物世界，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

細(xì)胞結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中只能通過(guò)平面圖示和文字描述進(jìn)行講解，或由教師利用生活中可獲取的材料如橡皮泥、輕質(zhì)黏土等制作細(xì)胞模型，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)聯(lián)想的方式了解細(xì)胞原始結(jié)構(gòu)。雖然高中生已經(jīng)具備較高的認(rèn)知能力，能夠通過(guò)模擬演示的形式了解細(xì)胞的抽象概念，但由于教具的失真容易導(dǎo)致理解偏差和應(yīng)用僵化的問(wèn)題。

而運(yùn)用三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)，教師可以制作出精細(xì)的細(xì)胞模型，向?qū)W生全方位展示細(xì)胞結(jié)構(gòu)。如圖1，通過(guò)拆分組合細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、線(xiàn)粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等各種細(xì)胞器的三維模型，學(xué)生可以了解細(xì)胞內(nèi)外部各組成部分的布局及關(guān)系。通過(guò)播放三維動(dòng)態(tài)模型演示細(xì)胞結(jié)合與分裂，使得生命體活動(dòng)的各個(gè)階段直觀地展現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命概念。

在遺傳學(xué)中，三維動(dòng)態(tài)模型的應(yīng)用將基因表達(dá)過(guò)程形象地展示出來(lái)，將抽象知識(shí)具象化，以便學(xué)生更好地理解和應(yīng)用。三維動(dòng)態(tài)模型可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)展示RNA聚合酶沿著DNA鏈移動(dòng)并合成mRNA，隨后核糖體讀取mRNA序列并合成蛋白質(zhì)的完整過(guò)程，深入觀察理解從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。

借助三維技術(shù)建造的DNA復(fù)制模型同樣可以帶領(lǐng)學(xué)生解構(gòu)基因與生命的奧秘?！癉NA復(fù)制”模型以DNA的解旋為出發(fā)點(diǎn)，演示DNA互補(bǔ)堿基的氫鍵鏈接作用下使得DNA由雙鏈變?yōu)閱捂?，脫氧核苷酸以一條單鏈為模板在堿基互補(bǔ)配對(duì)原則下一次結(jié)合，重新形成堿基對(duì)之間的氫鍵，再由單鏈變?yōu)殡p鏈，至此完成了DNA復(fù)制的全過(guò)程?！癉NA復(fù)制”模型的視覺(jué)化作用在于讓原本只能通過(guò)教師講授的間接經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為肉眼可見(jiàn)到的直接經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的理解能力，加強(qiáng)記憶效果。教師可以隨時(shí)暫停演示，著重講授重要知識(shí)點(diǎn)，使得教學(xué)重心有的放矢，提高教學(xué)質(zhì)量。還可以讓學(xué)生參與進(jìn)三維動(dòng)態(tài)模型的演示中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的有力武器（見(jiàn)圖2）。

總的說(shuō)來(lái)，三維動(dòng)態(tài)模型將抽象知識(shí)可視化，作為一種新興教具，在高中生物教學(xué)中為抽象概念的理解提供了強(qiáng)大的支持，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

3 虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)實(shí)操化

生物學(xué)的特性決定了這門(mén)學(xué)科本應(yīng)將生物實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)重心，讓學(xué)生以充分的直接經(jīng)驗(yàn)習(xí)得學(xué)科知識(shí)。然而學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)課受到了實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)樣本、實(shí)驗(yàn)周期等客觀因素的制約，加之傳統(tǒng)教育觀重成績(jī)輕實(shí)踐的教學(xué)觀念，不少實(shí)驗(yàn)課程流于形式。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端提供了現(xiàn)實(shí)可行的解決方法。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，以現(xiàn)實(shí)世界中自然原理、實(shí)驗(yàn)原理為基本規(guī)則，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)驗(yàn)全部步驟或部分步驟進(jìn)行等效模擬的一種計(jì)算機(jī)軟件工具。由北京樂(lè)步教育科技有限公司研發(fā)的NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)室是目前廣泛應(yīng)用于高中生物課堂的虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件，為學(xué)生提供了一個(gè)全新的具有直觀性、互動(dòng)性、實(shí)操性的現(xiàn)代化學(xué)習(xí)平臺(tái)。

人教版高中生物學(xué)選擇性必修二《生物與環(huán)境》中的“標(biāo)志重捕法”是學(xué)生學(xué)習(xí)“種群的數(shù)量特征”的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)知識(shí)。通過(guò)對(duì)種群密度的實(shí)驗(yàn)調(diào)查，學(xué)生不僅能夠掌握抽樣調(diào)查的基本方法，還能清楚地學(xué)習(xí)列舉種群具有種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結(jié)構(gòu)、性別比例等特征。但標(biāo)志重捕法的實(shí)驗(yàn)樣本為活動(dòng)范圍大、活動(dòng)能力強(qiáng)的動(dòng)物種群，學(xué)校指定特定實(shí)驗(yàn)區(qū)域和動(dòng)物種群以供學(xué)生進(jìn)行標(biāo)記和重捕是不現(xiàn)實(shí)的，因此，多年來(lái)該實(shí)驗(yàn)一直以教師講授、多媒體展示等方式進(jìn)行。NOBOOK平臺(tái)的出現(xiàn)讓此實(shí)驗(yàn)變得實(shí)操化。虛擬實(shí)驗(yàn)室將學(xué)生代入被調(diào)查種群的生存環(huán)境中，進(jìn)行捕獲、標(biāo)記、釋放及多次重捕活動(dòng)，由于捕捉的帶標(biāo)記數(shù)/捕捉的動(dòng)物總數(shù)=標(biāo)記的動(dòng)物總數(shù)/動(dòng)物總數(shù)的種群密度計(jì)算公式，最終計(jì)算出野兔種群密度（見(jiàn)圖3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該模擬仿真平臺(tái)還引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考與討論，探討標(biāo)志重捕法調(diào)查野兔種群密度時(shí)個(gè)別標(biāo)志物脫落，計(jì)算所得數(shù)值與實(shí)際數(shù)值相比的關(guān)系。由于學(xué)生擁有實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)討論構(gòu)成猜想并通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)7t1qxSNcE9HcNnsB8CyIfsvpJs/ZthPPuw3gR0zHTEE=驗(yàn)證結(jié)論，能夠準(zhǔn)確得出“由于個(gè)別標(biāo)記物脫落，導(dǎo)致重捕標(biāo)記個(gè)體數(shù)量減少，所以所得數(shù)值可能偏大”的結(jié)論。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用解決了標(biāo)志重捕法的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生將宏觀的知識(shí)具象化，深化了學(xué)生對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與思考。

基于虛擬仿真技術(shù)，大大提高了高中生物實(shí)驗(yàn)課程的可行度和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。得益于模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的高度還原性好，學(xué)生能夠身臨其境地感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程，有利于學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)成果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還能夠增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、總結(jié)能力，激發(fā)學(xué)生的科研精神，為未來(lái)的學(xué)習(xí)與科研打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型將課程知識(shí)深度化

將虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型廣泛應(yīng)用于高中生物課堂中，帶給學(xué)生沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型為學(xué)生提供了前所未有的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生在虛擬環(huán)境中深入理解生物學(xué)原理。學(xué)生可以通過(guò)操縱生物模型、參與模擬實(shí)驗(yàn)、模擬生物系統(tǒng)發(fā)展等方式親身參與到生物學(xué)知識(shí)體系的建構(gòu)之中，主動(dòng)探索和實(shí)踐微觀的生物知識(shí)。

教師可以利用虛擬仿真程序?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)模擬情景，增強(qiáng)課堂互動(dòng)性，提升學(xué)生的主體性地位。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，不僅僅是學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)精神得到了提升，同時(shí)也在潛移默化的實(shí)踐中幫助學(xué)生樹(shù)立創(chuàng)新精神和科學(xué)思維。高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑之一，幫助學(xué)生樹(shù)立生命觀念、形成科學(xué)思維、提升科學(xué)探究能力、培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。例如，人教版高中生物學(xué)選擇性必修三第四章《生物技0OpX23XL3APYptJccXQaKfkVWGO6Figr5LLUNW3jPiM=術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題》中，可以通過(guò)搭建轉(zhuǎn)基因生物體模型，讓學(xué)生模擬培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物。一方面，學(xué)生可以感受到令人嘆為觀止的轉(zhuǎn)基因成果給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的便利；另一方面，通過(guò)模擬重組DNA與微生物雜交產(chǎn)生對(duì)動(dòng)植物和人類(lèi)機(jī)體有害的病原微生物，讓學(xué)生切身感受肆意利用生物基因技術(shù)可能帶來(lái)的潛在后果，激發(fā)學(xué)生對(duì)生命和生物技術(shù)的敬畏之感，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

教師還可通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立整體觀生命觀。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以參與孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)，低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實(shí)驗(yàn)，模擬保護(hù)色形成過(guò)程等循序漸進(jìn)地了解遺傳、變異、適應(yīng)整個(gè)生物進(jìn)化過(guò)程。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際，列舉遺傳和進(jìn)化事例深化思想。只有在理解這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能進(jìn)一步形成正確看待生命世界的進(jìn)化觀，認(rèn)同人類(lèi)與其他生物一樣，都是進(jìn)化來(lái)的，認(rèn)同人類(lèi)應(yīng)當(dāng)尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，與大自然和諧共生，樹(shù)立整體觀和生命觀。

此外，虛擬仿真與三維模型的應(yīng)用為學(xué)生的跨學(xué)科能力培育提供助力。在自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過(guò)更改初始基因型頻率、顯性個(gè)體每年增長(zhǎng)率、隱性個(gè)體每年減少率三個(gè)變量直觀觀察自然選擇和種群基因頻率之間的關(guān)系，不但便于學(xué)生理解相關(guān)生物學(xué)概念，還培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)學(xué)能力和統(tǒng)計(jì)思維（見(jiàn)圖4）。

5 虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型將教學(xué)水平優(yōu)質(zhì)化

虛擬仿真軟件在輔助學(xué)生學(xué)習(xí)的同時(shí)及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，直觀展示學(xué)習(xí)成果以便教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略方針。以NOBOOK為例，教師可以布置探究實(shí)驗(yàn)或隨堂測(cè)驗(yàn)，學(xué)生可以從該平臺(tái)回答教師的問(wèn)題，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行錄屏。根據(jù)題目正確率統(tǒng)計(jì)，教師可以及時(shí)了解學(xué)生的知識(shí)漏洞；而通過(guò)實(shí)驗(yàn)錄屏，教師可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，針對(duì)個(gè)別問(wèn)題提供個(gè)性化的指導(dǎo)。前者解決了傳統(tǒng)教育模式下教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況具有滯后性的問(wèn)題，而后者則突破了傳統(tǒng)大班授課教師難以對(duì)每個(gè)學(xué)生個(gè)體提供針對(duì)性教學(xué)與指導(dǎo)的難題（見(jiàn)圖5）。

此外，教師還可通過(guò)虛擬仿真和三維模型平臺(tái)上傳或?qū)W習(xí)經(jīng)典教學(xué)案例，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行高效整合。通過(guò)平臺(tái)分享和交流，教師可以獲取來(lái)自全球范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，包括虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、三維動(dòng)態(tài)模型、案例教學(xué)等，從而豐富自己的教學(xué)內(nèi)容，為教學(xué)改革和創(chuàng)新注入新的活力，提高教學(xué)資源利用效率。

6 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型的研發(fā)與應(yīng)用對(duì)于高中生物課教學(xué)具有重要的教育價(jià)值和發(fā)展前景。高中生物課堂引入虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)能夠有效地解決傳統(tǒng)生物學(xué)科教學(xué)模式下抽象概念理解困難、實(shí)驗(yàn)資源與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐匱乏、應(yīng)試教育重成績(jī)輕素養(yǎng)、教學(xué)模式單一及教學(xué)評(píng)價(jià)滯后等一系列問(wèn)題，能夠顯著提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和教師教學(xué)質(zhì)量與效果。

然而，新興技術(shù)往往是把雙刃劍，在彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式短板的同時(shí)，虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)也給教學(xué)質(zhì)量和發(fā)展方向帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。例如，虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)和三維動(dòng)態(tài)模型的搭建需要耗費(fèi)巨大的財(cái)力精力，單靠少數(shù)力量很難搭建起全面而系統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

因此，中小學(xué)及高等學(xué)校應(yīng)將發(fā)展虛擬仿真與三維動(dòng)態(tài)模型技術(shù)納入教學(xué)改革的重要方向，一是要推廣現(xiàn)有虛擬仿真技術(shù)平臺(tái)的應(yīng)用；二是要集中專(zhuān)業(yè)人員力量，將模型的設(shè)計(jì)與生物學(xué)科知識(shí)體系和教育目標(biāo)緊密結(jié)合，增強(qiáng)虛擬仿真和三維動(dòng)態(tài)模型的科學(xué)性、系統(tǒng)性、專(zhuān)業(yè)性，以確保該技術(shù)的應(yīng)用使高中生物教學(xué)的價(jià)值最大化。

（作者單位：上海市華東政法大學(xué)附屬松江高級(jí)中學(xué)）