虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用

李庆林

（甘肃省古浪县第三中学，甘肃古浪 733103）

虚拟仿真实验以计算机技术为基础，整合了虚拟现实、图形图像、云教学等多种技术手段和信息资源，在创新高中生物实验教学体系方面发挥了良好作用，同时也能打破传统生物实验的诸多限制，为学生创设高度仿真的生物实验探究情境。教师应当把握虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用价值，使学生的实验探究环境更符合现代化科技教育的标准和 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，从而促进学生在生物实验中的互动交流与自主探究，全面夯实学生的理性思维和实验技能。

一、虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用价值

过往的高中生物实验教学内容受多种因素的限制，比如生物实验室条件匮乏、部分生物实验开展成本较高、实验造成生态环境污染，等等。如果这些因素得不到有效克服，学生的生物素养和实验技能培养就会陷入瓶颈。虚拟仿真实验是计算机技术创新发展的成果，将其与高中生物实验课程融合起来，不但能刷新学生的实验探究认知态度，也能为僵化的生物实验教学体系注入动能和生机。经过多方面的理论和实践教育研究，现归纳总结虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用价值。

第一，虚拟仿真实验具有创新性，有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识。虚拟仿真实验是计算机技术和信息资源的有机结合体，其创新性是传统生物实验模式难以媲美的，如教师可以利用网络素材和数据资料为学生创设生物实验情境，带领学生模拟和体验真实的生物实验过程，也可以开发虚拟仿真技术的优越功能，引导学生对生物实验课题展开互动讨论，这更有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识，发展学生理性思维和创新精神，增强高中生物实验教学改革质效。

第二，虚拟仿真实验具有经济、高效的特点，可以更直观地呈现生物实验现象。以往高中生物实验教学的策划开展面临很多阻碍，部分实验课程对实验室条件和环境的要求非常严苛，还有部分实验课程的材料不易获取、成本太高，往往因达不到上述标准和条件，造成生物实验开展失败或实验现象不清晰等局面，很容易影响学生对生命世界和生命现象的认识。虚拟仿真实验具有经济、高效的特点，从实验设备方面讲，教师只需在信息化教学系统中安装虚拟仿真软件，确保教学演示工具运行正常即可，且生物虚拟仿真实验教学的仿真还原度非常高，教师可以把实验中微观的生命结构宏观、直观地向学生呈现，使学生对生物学实验现象的认知更加透彻。

第三，虚拟仿真实验的应用场景更广，有助于教师组织策划多样化生物实验探究活动。传统的高中生物实验教学开展方式具有单一性，学生自主探讨生命现象和规律的空间非常狭窄，导致学生科学探究素质和生物实验能力难以进一步提升。虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用场景极为广阔，教师可以把虚拟仿真实验资料穿插运用到实验教学中，也可以将虚拟仿真实验和传统真实验进行虚实互补，在此基础上组织学生对生物实验开展观察、提问、方案筹划、操作训练、猜想论证等探究活动，学生不仅能够积累充裕的生物实验经验，也能突破发展科学探究精神和生物学习能力。

二、虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用策略

（一）创设虚拟仿真实验情境，唤醒学生的生物实验探究期待

高中生物实验教学强调演绎和推理、思考和探究，对学生的理性思维和抽象思维能力提出了更高要求，但现阶段多数高中生的生物思维能力偏弱，面对生物实验活动时，学生表现出的心理压力和畏难情绪比较强烈。虚拟仿真实验的应用核心是围绕生物实验研究课题，采用虚拟仿真技术和相关智能化软件，为学生创设多媒体形式、可视化的生物实验探究情境，让学生感知到生命现象和规律中隐含的奥秘，从而唤醒学生的生物实验探究期待，下面就讲一下创设生物虚拟仿真实验情境的策略。

第一，在生物实验导学环节创设虚拟仿真情境。高中生物实验教学的导学环节非常紧要，很多学生对生物实验项目了解兴致不高，大部分原因是教师导学手法陈旧。在生物实验导学环节创设虚拟仿真情境时，教师可以根据生物实验项目的主要探究内容，应用虚拟仿真技术呈现可视、可听，甚至是可触摸的实验场景。如教师可以一边借助虚拟仿真技术在投影屏上播放生物实验过程，一边利用模型器材演示，同时鼓励学生上台摸一摸生物模型器材，提出思考交流问题：同学们，亲身触摸生物模型器材后，你有怎样的感受？联系虚拟仿真实验情境，你从中发现了哪些生命现象和规律？可以和同桌互动阐述一下吗？学生互动阐述完毕后反馈结论，教师把关键结论记录到白板屏幕上，组织学生完善和补充，这样学生既获取到有价值的实验探究经验，主动参加生物实验学习的兴致也显著提高。

第二，在生物实验原理讲解中创设虚拟仿真情境。高中生普遍乐于参与生物实验的操作过程，但是对探讨和归纳总结生物实验原理缺乏热情。教师在讲解生物实验原理中创设虚拟仿真情境时，可以先根据生物实验课程的要点知识，运用虚拟仿真技术为学生模拟生物实验步骤和每个步骤的反应现象。如利用Flash 技术和图形化界面，直接在信息化教学系统上在线模拟生物实验项目的实施步骤和结果，同时设置实验原理 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 任务：同学们，在生物虚拟仿真实验情境中，我们完整认识了实验项目的过程和步骤，从虚拟实验结果来看，你认为实验项目的原理是什么？涉及哪些生物概念知识？学生合作参与实验原理分析活动期间，教师可以提示学生先把实验条件罗列在演算纸上，然后用简洁的语言概括每个实验步骤的反应现象，对照生物教材中给出的概念文字，自主构建和归纳生物实验原理，这样就能明显增强学生的生物实验探究动力和信心。

（二）应用虚拟仿真实验软件，组织学生开展生物实验探究

在计算机科技飞速发展的当下，各种虚拟仿真实验软件不断推陈出新，赋予高中生物实验教学改革更强大的动能。应用虚拟仿真实验软件实施生物实验教学，不需要普通意义上的生物实验器材，却可以高度仿生实验条件和过程。为此，教师必须加强应用虚拟仿真实验软件，提高对生物实验项目的模拟现实效果，组织学生开展生物实验探究，从而扩充学生的生物实战经验，基于虚拟仿真实验软件的生物探究组织教学策略如下。

第一，高中生物课程中涉及的实验项目种类繁多，不同实验项目具有不同的条件需求和特点，教师可以应用虚拟仿真实验软件，帮助学生了解生物实验项目开展的准备工作。如在生物实验教学中，教师可以使用同步虚拟仿真实验系统，在系统搜索引擎中输入生物实验课题，软件系统就会自动弹出该实验项目所需的用品、条件和注意事项，这些都属于开展生物实验项目的准备工作，教师可以让学生把同步虚拟仿真实验系统弹出的资料，下载到生物学习U 盘中，还可以针对软件系统给出的某项用品和条件对学生设问：软件系统列出这项用品和条件的原因是什么？可以采用其他材料代替或更改条件吗？这样学生就会联系生物实验知识和技能展开讨论，论证各项实验条件和用品的设定原因，从而加深学生对生物实验项目准备工作的认识。

第二，应用虚拟仿真实验软件策划开放式的生物实验探究活动。在这一步，教师可以采用仿真度高的虚拟仿真实验软件，根据生物实验项目内容，组织策划开放式的探究活动，如教师可以应用cer 卓信365 仿真实验软件，在软件平台中输入实验研究课题，然后把学生划分为若干小组，给学生布置生物实验虚拟操作任务：同学们，现在大家可以看到虚拟仿真实验软件提供了丰富的实验器材，下面请大家以小组形式构建 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 生物实验方案，并在软件平台上模拟实验操作。学生在对生物实验项目开展方案设计和模拟操作期间，教师可以指导学生尝试改变虚拟仿真实验软件平台的各项参数，按照自主构建完成的实验方案进行模拟操作，如果学生的操作手法不够规范，软件平台会自动发出纠正提醒，教师也可以及时介入指导，面对面地向学生演示标准的实验操作手法，最终虚拟仿真实验软件会向学生呈现和实际相符的现象及结果，从而强化培养学生的生物实验探究技能与科研素养。

（三）开发虚拟仿真实验功能，完整展示微观的生物实验现象

很多高中生物实验项目反映的现象，都是微观的、瞬时的，增加了学生认清生命规律本质的难度。在虚拟仿真实验教学背景下，生物实验微观现象也能转化为宏观，虚拟仿真实验工具的功能非常强大，可以显著提高生物实验现象的清晰、可见性，相关的功能开发和应用策略如下。

第一，开发应用虚拟仿真实验工具的定格和缩放功能。教师在利用虚拟仿真实验软件模拟实验过程时，可以启动软件工具的定格和缩放功能，帮助学生清晰地观察到生物实验的微观现象。如在关于细胞中分子的生物实验项目中，当虚拟仿真实验软件模拟生成关键的现象时，教师就可以迅速按下定格键，然后在和虚拟仿真软件系统连接的可触控投影屏上，用双指把定格画面拉到适宜的尺寸，还可以调整画面锐度和对比度，让生物实验现象展示得更清晰，同时鼓励学生交流、描述定格画面反映的细胞结构和生命规律，教师从旁协助补充。这样既发挥了虚拟仿真实验工具的功能，也提高了学生对生物实验现象的观察和理解效率。

第二，开发应用虚拟仿真实验工具的图像记录功能。图像记录功能也是虚拟仿真实验工具的一大优势，教师在实际开发应用时，可以提前在虚拟仿真软件系统内输入图像记录指令。如针对一些运动速度快、具有瞬时性的细胞分子变化现象，教师可以把系统记录保存的细胞运动图像截取下来，单独为学生进行反复的慢速播放，指导学生运用生物学术语描述细胞运动的规律和特点，对照生物教材中的概念自主修复描述语言的不严谨处，从而达到完整地向学生展示微观生物实验现象的目的，同时培育学生严谨务实的生物研究精神。

第三，开发应用虚拟仿真实验工具的数据分析功能。数据也是生物实验现象中的要素之一，学生完整认识生物实验现象离不开各项条件数据的支持。通常虚拟仿真实验工具都搭载数据分析功能，教师在学生观察生物模拟实验现象环节，可以调出平台系统中的数据分析和计算软件，模拟生成生物实验数据条状或曲线模型统计图，指导学生参考实验数据统计图去观察和分析生物实验现象的产生原理。如在生物膜和物质跨膜运输等生物实验课程中，适宜整合运用虚拟仿真实验工具的数据分析功能观察实验现象，从而更好地提高学生实验探索效果和生命观念。

（四）虚拟仿真和真实验整合，提高生物实验教学实效性

虚拟仿真实验可以和生物真实验进行虚实互补，但虚拟仿真实验不宜完全替代实操型的生物实验探究活动，教师应当秉持以实为本、能实不虚的应用原则，借助虚拟仿真实验去补足生物真实验条件的缺陷，从而促进虚拟仿真实验与生物真实验的科学整合，兼顾学生实验探究素质和生物实验教学实效性的同步突破，具体的教学策略如下。

第一，教师在选择虚拟仿真实验和生物真实验整合切入点时，应优先选择实验条件不合乎需求的生物实验项目，并详细划分实验 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 和步骤，明确哪个步骤宜采用真实验方式，哪个步骤宜使用虚拟仿真实验软件模拟辅助。如对于一些实验用品经济易得，实验室器材条件完备，但是要观察到结果的时间和周期较长的生物实验项目，教师可以保留真实验的操作步骤，然后在实验结果展示步骤应用虚拟仿真实验软件。教师应该把这些步骤的具体布设编制成完整的生物实验 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 。

第二，学生在正式参与虚拟仿真与真实验整合的生物探究时，教师应当在不同步骤渗透不同的实验指导，如在生物实验手动操作步骤，教师可以指导各小组学生协同配合，按照实验方案中的操作要领和注意事项，正确使用生物实验器材和料品，对于高温材料、用电设备必须规范、小心地使用。在实验结果模拟呈现步骤，教师则需要指导学生一边细致观察实验结果，一边提炼概括其中潜藏的生物概念、原理及思想等，从而真正实现虚实结合的生物实验教学目标。

综上所述，在高中生物实验教学中应用虚拟仿真实验，不仅有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识，也能直观呈现生物实验现象，具有更广阔的实验教学应用前景。为此，教师应该基于虚拟仿真实验技术，着力为学生创设生物实验情境，向学生完整展示微观的生物实验现象和结果，组织学生开展丰富的实验观察、思考和论证活动，从而借助虚拟仿真实验提高生物实验教学创新水平。

-全文完-