蔣麗麗

(如皋市東陳鎮(zhèn)雪岸初中，江蘇如皋，226500)

生物學(xué)對于初中生來說是一門既陌生又神秘的學(xué)科，學(xué)習(xí)生物知識的目的在于使學(xué)生對生物的門類、衍生、發(fā)展和特點(diǎn)有初步的了解，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)方面的唯物主義思想。面對千奇百怪的生物知識，學(xué)生會覺得既好奇又難懂。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)習(xí)生物知識的有效手段，做好生物實(shí)驗(yàn)有助于幫助學(xué)生理解教材上的理論知識，加深感性認(rèn)識，提高獨(dú)立思考和動手能力。但是從現(xiàn)實(shí)教學(xué)情況看，由于器材、成本、學(xué)生知識儲備不足等方面的限制，生物實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際效果并不理想。為此，教師應(yīng)當(dāng)借助現(xiàn)代科技手段來解決現(xiàn)實(shí)問題，通過虛擬實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行生物教學(xué)無疑是最為可行的。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)的基本概念

虛擬實(shí)驗(yàn)指的是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和多媒體演示設(shè)備為媒介，運(yùn)用電子顯示器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)眼睛等工具傳導(dǎo)信息，在虛擬環(huán)境下，呈現(xiàn)出整個實(shí)驗(yàn)操作流程，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的變化，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探究實(shí)驗(yàn)所展示的自然規(guī)律。簡單來講就是以多媒體手段模擬出真實(shí)的生物實(shí)驗(yàn)的過程。這種學(xué)習(xí)模式需要配備專業(yè)化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件和傳感設(shè)備，目前在我國尚未普及，屬于新鮮事物，但是虛擬實(shí)驗(yàn)自身優(yōu)越的特性已經(jīng)被人們所認(rèn)知，其對生物教學(xué)的輔助作用應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋?/p>

二、虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

(一)增強(qiáng)課堂趣味性，提高學(xué)習(xí)效率

初中學(xué)生年齡偏小，正處于生長發(fā)育時期，記憶力、理解力和認(rèn)知能力都比較強(qiáng)，特別是對新鮮事物充滿著好奇心和求知欲，但是心理素質(zhì)普遍較差，面對困難和挫折容易產(chǎn)生怯懦心理。生物課程作為一門新課程，很容易引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但是因?yàn)榛A(chǔ)薄弱，課時較少，學(xué)生在學(xué)習(xí)上容易產(chǎn)生理解困難，所以必須注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量，幫助學(xué)生更好地理解新知識。實(shí)驗(yàn)是生物教學(xué)重要的組成部分，也最容易激發(fā)學(xué)生興趣的部分，通過教師演示和指導(dǎo)，學(xué)生自己動手進(jìn)行實(shí)際操作，能夠有效提高學(xué)生的洞察力、理解力和邏輯思維的能力。尤其是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它讓生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加簡單，克服了教育資源條件有限、材料缺乏的困難。

將抽象、復(fù)雜的生物知識轉(zhuǎn)化為形象的實(shí)驗(yàn)事物，將實(shí)驗(yàn)的整個過程和實(shí)驗(yàn)品的變化情況形象地展現(xiàn)出來，克服了不良條件的限制，例如人教版初中生物教材七年級上冊第三單元的“光合作用”實(shí)驗(yàn)，過程極易受到氣溫的影響，易造成實(shí)驗(yàn)失敗，學(xué)生不能看到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)效果。但是通過虛擬實(shí)驗(yàn)使用計(jì)算機(jī)模擬出實(shí)驗(yàn)效果，反復(fù)觀察之下就會幫助學(xué)生理解“光合作用下生物圈的碳氧平衡”的道理。這種教學(xué)方法一方面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，另一方面也能起到幫助學(xué)生理解的作用，有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。

(二)節(jié)約實(shí)驗(yàn)材料，推進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力的發(fā)展

生物實(shí)驗(yàn)需要有充足的實(shí)驗(yàn)材料和儀器做基礎(chǔ)，但是某些材料的價格昂貴并帶有一定的危險性，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前教師都會對實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行非常嚴(yán)格的要求，仔細(xì)監(jiān)督學(xué)生的每個步驟，這與其說是學(xué)生實(shí)驗(yàn)課，不如說是學(xué)生按照教師的要求進(jìn)行機(jī)械性的操作。這種做法是出于保護(hù)儀器和學(xué)生安全的考慮，本無可厚非，但是嚴(yán)格的監(jiān)管束縛了學(xué)生的手腳和思維，僅僅是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)要求做，這不能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考能力，無法滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，也讓學(xué)生無法理解實(shí)驗(yàn)的真實(shí)目的。但是，使用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)法就會使生物實(shí)驗(yàn)變得簡單易行得多，通過多媒體演示設(shè)備將實(shí)驗(yàn)的全部過程和細(xì)節(jié)展示給學(xué)生，學(xué)生可以在虛擬條件下假設(shè)自己就是實(shí)驗(yàn)人員，在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)時可以按照自己的理解進(jìn)行操作，不必有其他的顧慮，這樣能夠加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)知識的印象，獲得實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，之后再進(jìn)行實(shí)際的生物實(shí)驗(yàn)自然事半功倍，這種做法可以有效地提升學(xué)生對生物實(shí)驗(yàn)課程知識的認(rèn)知能力。從另一方面講，虛擬實(shí)驗(yàn)全方位的演示環(huán)境能夠讓所有學(xué)生觀看到實(shí)驗(yàn)的全部過程，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則很難照顧到全部學(xué)生，這樣就限制了學(xué)生的均衡發(fā)展。采用虛擬實(shí)驗(yàn)則能夠保證學(xué)生公平地享受教學(xué)資源。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于初中生物教學(xué)的價值評估

(一)對于減少教學(xué)資源的消耗，降低實(shí)驗(yàn)課程成本具有節(jié)約價值

生物實(shí)驗(yàn)課程需要大量的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)材料，很多的器材如顯微鏡、試管等價值不菲，加之初中生活潑好動的本性，在實(shí)驗(yàn)課程中教師不得不嚴(yán)格監(jiān)管，保證器材不被破壞，而且器材的數(shù)量有限，很難滿足所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。虛擬實(shí)驗(yàn)通過現(xiàn)代多媒體手段實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過程的全景演示，不需要實(shí)際的器材和實(shí)驗(yàn)材料，這就大大節(jié)約了課堂教學(xué)的成本，降低了生物實(shí)驗(yàn)課的管理難度。

(二)克服了實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，縮短實(shí)驗(yàn)周期，提高了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

生物實(shí)驗(yàn)對于環(huán)境和時間都有特殊的要求，例如進(jìn)行“種子萌芽”這種實(shí)驗(yàn)的周期是很長的，很難將變量控制在理想的狀態(tài)下；再如學(xué)習(xí)“光合作用”中氧氣的產(chǎn)生，這種實(shí)驗(yàn)對于周邊的環(huán)境溫度和太陽光線要求是很高的。這些限制條件使得生物實(shí)驗(yàn)的成功率大打折扣，采用虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚰M出現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)要求的全部條件，可以將正常實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果完美地展示出來，而且不需要漫長的等待，這對于提高生物實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效率是很有價值的。

(三)提高教學(xué)質(zhì)量的實(shí)用價值

新課程改革追求素質(zhì)教育為先，主張學(xué)生應(yīng)當(dāng)成為課堂的主體，教師則是起輔助作用。課堂教學(xué)應(yīng)最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠反復(fù)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，讓每個學(xué)生都能感受到生物學(xué)科的神奇，仔細(xì)領(lǐng)悟生物實(shí)驗(yàn)的科學(xué)理論，激發(fā)起學(xué)生探究生物生長奧秘的熱情，有助于提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)發(fā)展起來的先進(jìn)教學(xué)方式，運(yùn)用這種方法能夠節(jié)約教學(xué)資源和材料，全景模擬實(shí)驗(yàn)過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對于提高生物實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量具有重要價值。

[1] 曾春蓮.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009(21).

[2] 路程舟.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幾個值得重視的問題[J].中學(xué)生物教學(xué)，2005(3).