曲卓瑪

(西藏日喀則市拉孜高級(jí)中學(xué) 西藏 日喀則 858100)

根據(jù)生物實(shí)驗(yàn)，它是一門(mén)自然學(xué)科，是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究生命現(xiàn)象和自然科學(xué)行為規(guī)律的重要學(xué)科。生物學(xué)的誕生在既定的進(jìn)化過(guò)程中，生物實(shí)驗(yàn)是人類(lèi)研究生命規(guī)律的最基本方式。通過(guò)生物實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解自然生物學(xué)的規(guī)律，理解研究和科學(xué)思維。但在目前實(shí)驗(yàn)生物學(xué)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不足，實(shí)驗(yàn)課時(shí)間不夠，實(shí)驗(yàn)課開(kāi)學(xué)緩慢，實(shí)踐技能正在被理論課所取代。

1.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)組織知識(shí)的集成環(huán)境。這種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境允許對(duì)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的真實(shí)或虛擬世界進(jìn)行高級(jí)模擬。用戶(hù)可以通過(guò)多種感官渠道與虛擬世界進(jìn)行交互，包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)。虛擬仿真將虛擬現(xiàn)實(shí)世界技術(shù)和仿真技術(shù)結(jié)合成一張實(shí)驗(yàn)地圖。它基本上是在虛擬計(jì)算環(huán)境中模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和材料。實(shí)驗(yàn)者使用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建模擬實(shí)驗(yàn)材料并進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)[1]。

2.將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》建議實(shí)驗(yàn)室教育者的設(shè)計(jì)多樣化，例如使用電子設(shè)備進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)或使用多媒體和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)，在夢(mèng)幻般的環(huán)境和場(chǎng)景、逼真的工作對(duì)象和學(xué)習(xí)內(nèi)容中創(chuàng)造靈活多樣的關(guān)系，提供有效、安全、經(jīng)濟(jì)、完全開(kāi)放的教學(xué)和學(xué)習(xí)。除了理論教學(xué)和實(shí)踐培訓(xùn)外，第三教育體系可以成為信息時(shí)代教育改革的發(fā)展方向，將成為教育信息化實(shí)踐的重要資源。課前預(yù)測(cè)通過(guò)在課堂教學(xué)和課后研究中體驗(yàn)虛擬模擬，學(xué)生可以積極參與獲取知識(shí)、養(yǎng)成理性思維習(xí)慣、有效提高學(xué)習(xí)成績(jī)的過(guò)程。

2.1 利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。通過(guò)虛擬模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以充分展示自主學(xué)習(xí)的能力，學(xué)生可以根據(jù)書(shū)中內(nèi)容在不同的教室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在虛擬仿真平臺(tái)上學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)材料，執(zhí)行仿真任務(wù)。如果操作不正確，系統(tǒng)會(huì)顯示錯(cuò)誤指示，學(xué)生會(huì)表現(xiàn)出錯(cuò)誤的行為，以便學(xué)生及時(shí)解決，在老師的指導(dǎo)下完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)后最終做正確的事情。這樣可以讓學(xué)生在課前掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程，同時(shí)能夠解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

2.2 植物組織培養(yǎng)虛擬實(shí)驗(yàn)。高中生物人教版《現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題》介紹了植物組織培養(yǎng)的原理、條件和過(guò)程。植物組織培養(yǎng)技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)中非常實(shí)用的一門(mén)課程，是植物基因工程實(shí)驗(yàn)中最重要的關(guān)鍵。這也是技術(shù)之一，但是很難獲得常規(guī)高中實(shí)驗(yàn)室使用的無(wú)菌技術(shù)，這需要時(shí)間來(lái)研究種植植物的技術(shù)。環(huán)衛(wèi)高中生物實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與技術(shù)學(xué)生模擬植物基本操作、栽培技術(shù)的跨界階段，獲得更直觀的體驗(yàn)和親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。他通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)彌合了差距，促進(jìn)了學(xué)生積極而深入的教學(xué)。

2.3 利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課中學(xué)習(xí)。教師在開(kāi)始時(shí)為學(xué)習(xí)者提供基于自主學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并使用學(xué)習(xí)問(wèn)題模塊在課前檢查學(xué)生的情況，并幫助他們及時(shí)調(diào)查學(xué)生的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料的研究。學(xué)生有意識(shí)地記錄在準(zhǔn)備學(xué)習(xí)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。這將提高您的訓(xùn)練效果。教師不要求對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行解釋和演示。您可以讓學(xué)生在活動(dòng)掛圖上設(shè)計(jì)演示過(guò)程和結(jié)果，或者談?wù)撃约汗ぷ髦械牟町惡吞魬?zhàn)。之后，所有學(xué)生在電腦上獨(dú)立作業(yè)，老師帶隊(duì)。在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)學(xué)生的進(jìn)步可能不同，但最終他們結(jié)束了實(shí)驗(yàn)。一些學(xué)生根據(jù)教科書(shū)中列出的程序依次學(xué)習(xí)。一些學(xué)生通過(guò)完成組合體驗(yàn)課程來(lái)總結(jié)各個(gè)步驟并節(jié)省時(shí)間。完成本次實(shí)驗(yàn)后，部分學(xué)生使用仿真平臺(tái)對(duì)練習(xí)卷中描述的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本課程不僅滿(mǎn)足學(xué)生的創(chuàng)造力，而且培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立研究和科學(xué)思維。最重要的是要認(rèn)識(shí)到教師教育作為一個(gè)主體的變化，學(xué)生學(xué)習(xí)作為一個(gè)主體，促進(jìn)教育體制和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變化。

2.4 標(biāo)志重捕法虛擬實(shí)驗(yàn)。高中生生物學(xué)必修二第四章第1節(jié)“種群的特征”中的“標(biāo)志重捕法”相關(guān)內(nèi)容。這一內(nèi)容屬于種群特征中調(diào)查種群密度的方法，這是第4章“種群和群落”的基礎(chǔ)知識(shí)之一，也與下一章密切相關(guān)。雖然這部分的內(nèi)容顯然不是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，但最近的經(jīng)驗(yàn)表明，這種方法很有可能：考題不僅要知道原理，還要找出錯(cuò)誤的分析，才能理解其本質(zhì)并計(jì)算結(jié)果。學(xué)生能夠控制陷阱的開(kāi)關(guān)時(shí)間、分布，還能夠控制種群的分布情況(隨機(jī)分布、集群分布、均勻分布)該模型使學(xué)生能夠了解人口分布和隨機(jī)化的影響。從陷阱到應(yīng)用該項(xiàng)目還可以“運(yùn)行”先“討論”的實(shí)驗(yàn)，以解決試驗(yàn)周期長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)組多的問(wèn)題。這不僅培養(yǎng)了操作技能，而且還增強(qiáng)了學(xué)生的能力?！吧钊氲臋M向理解包括某些客觀因素對(duì)歸因于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤的影響。

2.5 利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課后探索。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師為主導(dǎo)的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)來(lái)補(bǔ)充這種體驗(yàn)式，通常不會(huì)尋求并擴(kuò)展這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性研究。但是，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)允許教師要求學(xué)生在課本上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后要求他們繼續(xù)研究或改進(jìn)他們的課本體驗(yàn)。虛擬體驗(yàn)?zāi)M平臺(tái)有很多學(xué)生可以找到和使用的功能。如人教版高中生物必修1教材中的“生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，教材中給出的還原糖的檢測(cè)條件是50℃～65℃水浴加熱。有同學(xué)問(wèn)：“為什么是這個(gè)特定的溫度，或者可能是不同的溫度？”研究過(guò)程充分培養(yǎng)了對(duì)該主題的研究態(tài)度和基本的閱讀理解能力[2]。

3.結(jié)語(yǔ)

得益于新技術(shù)，虛擬仿真使學(xué)生更容易學(xué)習(xí)。我們?cè)鯓硬拍芨玫卦诮虒W(xué)中運(yùn)用它來(lái)幫助培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能？如何認(rèn)真運(yùn)用申請(qǐng)方法，學(xué)生如何忠實(shí)或充分展現(xiàn)學(xué)科的基本能力，是值得思考的問(wèn)題。