楊秀麗

摘要：近些年生物技術(shù)有著飛速的發(fā)展，關(guān)于高中生物的教學(xué)中也增加了相關(guān)的生物實驗。新課程改革中明確提出應(yīng)該提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，但是在實際的高中生物教學(xué)中因為受到實驗儀器落后、不具備實驗的條件等原因的制約，導(dǎo)致學(xué)生在生物課上實驗的機會很少。隨著信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)在高中生物實驗教學(xué)中的應(yīng)用，可以解決生物實驗的問題，幫助學(xué)生加深對生物現(xiàn)象的理解，提高學(xué)生的實踐能力，進而提高生物的教學(xué)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);高中生物;實驗教學(xué)

引言

虛擬仿真技術(shù)在高中生物實驗中的應(yīng)用，學(xué)生可以通過該技術(shù)將生物實驗進行模擬展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生仿佛置身于實際的生物實驗中，對于學(xué)生的生物實驗教學(xué)跟現(xiàn)實的實驗操作效果接近，因此虛擬仿真技術(shù)能很好地解決高中生物是嚴重的很多難題，增加學(xué)生的生物實驗水平。

一、傳統(tǒng)的生物實驗教學(xué)和虛擬仿真實驗教學(xué)的概述

在傳統(tǒng)的高中生物實驗教學(xué)中，由于很多生物實驗需需要用到很精密的儀器，實驗儀器的價格昂貴的，因為實驗資金有限，因此一般學(xué)校很難擁有比較高端的實驗設(shè)備。而高中生物中，會學(xué)習(xí)到關(guān)于細胞學(xué)的知識，需要用到比較高端的儀器。并且為了讓每個學(xué)生都能親自動手操作，不免會增加實驗設(shè)備的損耗率，并且在生物實驗中還會用到大量的實驗用品，違背了我們提倡的環(huán)保和節(jié)約理念。在生物實驗中因為課時的關(guān)系，教師可能會提供幫學(xué)生準備各種實驗用品，學(xué)生在課堂實驗中只是簡單的操作，學(xué)生只參與了整個實驗過程的部分環(huán)節(jié)，并不能真正的掌握全部的實驗操作。甚至有的生物實驗具有較強的危險性，不適于讓學(xué)生親自動手操作。有些生物實驗需要較長的實驗時間，可能需要觀察不同的狀態(tài)就會需要很長的時間，因此也不適合在生物課堂上進行實驗。并且在實驗的過程中，班級人數(shù)眾多，教師不能兼顧每位學(xué)生的實驗過程。

虛擬仿真技術(shù)在高中生物實驗中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)生物實驗的局限性，解決傳統(tǒng)實驗克服不了的難題。利用虛擬仿真技術(shù)可以打破課時不足的限制，生物教室可以利用課外的空閑時間，引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上自主的進行虛擬仿真實驗，提高了高中生的生物實驗操作能力和自主學(xué)習(xí)的能力，解決了生物課時限制的問題。同時利用虛擬仿真技術(shù)還能解決傳統(tǒng)實驗中實驗設(shè)備的一系列問題，如實驗設(shè)備數(shù)量不足和設(shè)備的損耗問題，還解決了實驗課的學(xué)習(xí)地點的限制。在虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用中，可以根據(jù)自己的興趣，反復(fù)的練習(xí)不同種類的實驗，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況合理的調(diào)整實驗的環(huán)節(jié)和種類。和傳統(tǒng)的生物實驗相比，還能避免實驗垃圾的處理程序，對于一些危險系數(shù)較高，耗時較長的生物實驗，都可以利用虛擬仿真技術(shù)解決。虛擬實驗也有一定的不足之處，需要對實驗的數(shù)據(jù)進行分析，并且所有的實驗過程和環(huán)節(jié)都是提前設(shè)計好的，不利于學(xué)生的思維能力的提升。虛擬仿真實驗作為傳統(tǒng)實驗的輔助和補充，不能將所有的實驗都用虛擬仿真技術(shù)來完成，畢竟與傳統(tǒng)的生物實驗操作不同，能用傳統(tǒng)試驗方法的盡量應(yīng)選擇傳統(tǒng)的實驗方式。

二、虛擬仿真技術(shù)在高中生物實驗中的應(yīng)用

1.在生物細胞實驗中的應(yīng)用

以人教版高一年級的生物課本第四章中涉及到“植物細胞的吸水和失水”生物實驗，課本上所用的實驗材料為紫色洋蔥鱗片葉，然后按照課本上的實驗步驟進行操作，但是在實際的生物實驗中紫色洋蔥的表皮中細胞本身的狀態(tài)不同，還有實驗中需要用到的蔗糖溶液溶度不好掌控，很難看到細胞明顯的大小變化。因此可以利用虛擬仿真技術(shù)來完成這個實驗教學(xué)。在計算機上選擇出該實驗的名稱，植物細胞的吸水和失水界面，其中有一項選擇是實驗視頻，點開之后就是傳統(tǒng)的實驗過程和操作步驟，還有一項是仿真實驗打開之后，會根據(jù)上邊的提示將實驗器材按照實驗的步驟拖動，逐步的完成實驗過程。如果在拖動實驗器材的過程中，出現(xiàn)失誤，系統(tǒng)會做出相應(yīng)的提示，可以返回并重新操作。在模擬仿真實驗的過程中將濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液多次滴入表皮中，會出現(xiàn)質(zhì)壁分離的實驗現(xiàn)象，在重新滴入清水，細胞就會吸水還原成原來的狀態(tài)。通過虛擬仿真技術(shù)的模擬實驗，班級的全部學(xué)生都可以清楚地看到細胞吸水和失水狀態(tài)的變化，讓實驗過程和現(xiàn)象變得更清楚明顯，實驗結(jié)果更加準確。

2.在種群密度實驗中了解多種因素對實驗結(jié)果的影響

在人教版高二生物下冊第一章學(xué)習(xí)到種群的特征時，課本最開始就介紹了“標志重捕法”來計算動物種群的密度，而動物種群的密度是生物課本中重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并且是為了學(xué)習(xí)下一章節(jié)的群落知識做出的鋪墊和基礎(chǔ)，與后期要學(xué)習(xí)的生物知識有很強的聯(lián)系性。有過多年教學(xué)經(jīng)驗的生物教師會了解到“標志重捕法”是生物考試的易考點，同時也是生物教學(xué)中的重點內(nèi)容。因此應(yīng)該讓高中生知其然，還要知其所以然，理解這種方法中所獲得的的數(shù)據(jù)存在誤差，如何計算結(jié)果，以及該方法的適用范圍和應(yīng)用要點。利用虛擬仿真技術(shù)，采用標注重捕法來調(diào)查天數(shù)的密度，在模擬實驗的過程中，學(xué)生可以控制捕捉田鼠的時間，還可以自主控制田鼠的分布情況，通過學(xué)生的模擬實驗，讓學(xué)生明白標注重捕法在實際的應(yīng)用中會受到很多因素的影響，讓學(xué)生對該方法掌握的更加全面，了解更加透徹。

3.引導(dǎo)學(xué)生探索更多的領(lǐng)域

有些生物實驗和知識在教學(xué)中無法為學(xué)生呈現(xiàn)，學(xué)生也不可能會接觸到這類生物知識。如火星的表面特征等還有一些危險的生物場景，如果學(xué)生僅憑想象在腦海中構(gòu)造生物背景有些困難，因此可以使用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生創(chuàng)建生物背景，讓學(xué)生仿佛針對置身于那個環(huán)境當中，例如地球生命的起源，在地球上最初有生命時是什么狀態(tài)，這個學(xué)生真的很難想象，如果采用多媒體不能讓學(xué)生感受當時地球的面貌，因此需要借助虛擬仿真技術(shù)，模擬出遠古時代地球的狀態(tài)面貌，為學(xué)生進行展示，其中有火山在爆發(fā)的場景，還有滿天的大雨使得雨水迅速匯集到一起例如大海的畫面，讓學(xué)生穿上數(shù)據(jù)手套和對應(yīng)的衣服可以感受大海的波濤洶涌。

結(jié)束語

虛擬仿真技術(shù)在生物實驗中的應(yīng)用與傳統(tǒng)的生物實驗相比，有著很大的優(yōu)勢，因此高中生物教師應(yīng)該利用虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，對于某些大型或者危險的生物試驗可以應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，幫助學(xué)生更高效的學(xué)習(xí)生物知識。

參考文獻：

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[2]劉靈，孫曉明，孫亞楠，任媛媛，蘇超，田姍姍，張緯.虛擬仿真技術(shù)在分子生物學(xué)綜合性實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（50）：13-15+35.

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