孫紅艷

關(guān)鍵詞：微生物學(xué);虛擬仿真實驗平臺;建設(shè)策略

微生物學(xué)是生物學(xué)的重要組成部分，研究微生物學(xué)能為我國生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、人機交互等領(lǐng)域奠定良好的理論基礎(chǔ)。微生物學(xué)實驗是能幫助學(xué)生在實際學(xué)習(xí)過程中明晰相關(guān)理論知識的重要教學(xué)手段，但是傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)具有不可逆性、固定操作性等缺點，學(xué)生在接受教育的過程中，對實驗教學(xué)的興趣不高，實驗教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)效果也不能達(dá)到培養(yǎng)高質(zhì)量微生物學(xué)人才的要求。因此，在現(xiàn)階段信息技術(shù)發(fā)展的背景下，需建設(shè)微生物學(xué)虛擬仿真實驗平臺來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。

1構(gòu)建微生物虛擬實驗?zāi)Ｐ?/p>

虛擬實驗?zāi)Ｐ褪菢?gòu)建微生物虛擬仿真實驗平臺的基礎(chǔ)，也是學(xué)生能在虛擬仿真實驗平臺中開展真實化實驗的基礎(chǔ)，因此，一定要構(gòu)建良好的微生物虛擬實驗?zāi)Ｐ?。在微生物虛擬仿真實驗中，主要涉及的實驗設(shè)備及材料有酒精燈、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗臺、藥品柜、超凈臺以及藥品柜中的各種藥品等，這些都是學(xué)生在進(jìn)行微生物實驗過程中必須使用的，所以相關(guān)技術(shù)人員在構(gòu)建虛擬仿真實驗平臺時，應(yīng)該將其展示出來，并且在系統(tǒng)中明確相關(guān)使用方法、注意事項以及具體功能。構(gòu)建微生物虛擬實驗?zāi)Ｐ湍軓膬蓚€角度進(jìn)行，首先是構(gòu)建全仿真模擬的實驗流程背景，其次是僅針對實驗步驟構(gòu)建仿真模擬實驗背景。第一種難度較大，但是相對真實，可在實驗平臺中構(gòu)建仿真實驗環(huán)境以及操作動作，如果學(xué)生需要指揮自己的虛擬人物來回取藥或者取用實驗器材，這種虛擬模式能幫助學(xué)生切身體會到具體實驗中的各種動作。但是這種虛擬模擬形式和第二種虛擬實驗形式對學(xué)生的知識教學(xué)效果是接近的，所以現(xiàn)在大多數(shù)微生物虛擬仿真實驗平臺采用的都是第二種模式，即只需將實驗過程以及實驗結(jié)果進(jìn)行仿真模擬展示的平臺構(gòu)建模式。

相關(guān)技術(shù)人員需要使用計算機編程技術(shù)將實驗圖形元素設(shè)置內(nèi)部實驗邏輯，或者技術(shù)人員可以使用Flash、3DMax等動畫制作軟件來實現(xiàn)實驗元素的構(gòu)建。技術(shù)人員使用動畫軟件構(gòu)建相關(guān)實驗元素的難度較低，更容易實現(xiàn)，缺點是相關(guān)視頻或者音效具有一定的模擬性，所以不能帶給學(xué)生更真實的實驗過程。在現(xiàn)階段信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展背景下，技術(shù)人員可以使用3D拍攝設(shè)備在真實的實驗室中取材，進(jìn)而在仿真虛擬實驗平臺中構(gòu)建1∶1還原的實驗室以及內(nèi)部實驗元素。同時，技術(shù)人員可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對實驗元素的功能進(jìn)行設(shè)置，如技術(shù)人員能針對酒精燈設(shè)置點燃、加熱等常見的功能，這樣學(xué)生在實際使用時，就能對實驗材料實施點燃操作或者加熱動作，通過設(shè)置的時間功能實現(xiàn)接近真實實驗結(jié)果的效果。這樣不僅能顯著提高學(xué)生的實驗體驗感，而且在虛擬仿真實驗平臺進(jìn)行實驗時，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新能力和實踐能力。

2整合教學(xué)資源，構(gòu)建綜合性和設(shè)計性相結(jié)合的虛擬實驗平臺

在不同的虛擬仿真實驗平臺構(gòu)建過程中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合不同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建。在微生物實驗中，不同的教學(xué)內(nèi)容所涉及的實驗元素不同，所以構(gòu)建的主要實驗元素應(yīng)該也不同。同時，在微生物實驗過程中，涉及的各種實驗變化也不同，如果設(shè)置統(tǒng)一的虛擬實驗平臺，難度非常大，因此，要整合教學(xué)資源，構(gòu)建綜合性與設(shè)計性相結(jié)合的虛擬實驗平臺，以此滿足不同教材版本的實驗教學(xué)需求[1]。

技術(shù)人員應(yīng)該按照實際的微生物實驗教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)以及實驗要求，將相關(guān)實驗需要用到的部件、反應(yīng)過程數(shù)據(jù)、教學(xué)視頻和音頻、課件、圖片數(shù)據(jù)等導(dǎo)入虛擬實驗平臺，幫助學(xué)生構(gòu)建更加真實的實驗場景，幫助教師構(gòu)建更加完善的教學(xué)平臺。通過這種微生物虛擬仿真實驗平臺的學(xué)習(xí)，能有效提高學(xué)生的實踐操作能力，使其在仿真的實驗過程中掌握實驗思路，加強自己對微生物學(xué)相關(guān)知識的認(rèn)識和掌握。

在實際的微生物實驗項目中，有一些實驗需要耗費的時間較長、實驗步驟復(fù)雜、實驗反應(yīng)速度慢，也有一些實驗礙于具體的實驗場地、技術(shù)、設(shè)備等條件的限制，不能開展真實的實驗學(xué)習(xí)活動[2]。鑒于這種限制，往往個人是難以完成這種實驗的，而技術(shù)人員能根據(jù)不同類型的綜合實驗的限制，設(shè)置不同的虛擬仿真模擬條件，比如對于“土壤中淀粉酶產(chǎn)生菌”的篩選實驗，就能使用這種技術(shù)方式幫助學(xué)生實現(xiàn)個人獨立完成實驗的目標(biāo)。技術(shù)人員能將該實驗的整體內(nèi)容分解成不同的實驗單元模塊，這樣學(xué)生在虛擬平臺中就能看見整個實驗過程以及實驗結(jié)果，進(jìn)而掌握更多的理論知識。此外，教師能在平臺中發(fā)布虛擬實驗任務(wù)，通過這種方式，讓學(xué)生積極參與教師的課題研究，幫助學(xué)生了解微生物學(xué)的前沿知識，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3構(gòu)建學(xué)習(xí)效果反饋以及師生交流平臺

對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢核，是教師檢核自己教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分，所以技術(shù)人員能結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建學(xué)習(xí)效果反饋以及師生交流平臺。隨著我國信息技術(shù)在教育中的廣泛使用，很多教師可以通過虛擬仿真實驗平臺實現(xiàn)線上教學(xué)的目標(biāo)，幫助學(xué)生充分利用自己的課余時間提高自己的專業(yè)能力，夯實理論基礎(chǔ)。如微生物學(xué)專業(yè)教師能將相關(guān)教學(xué)數(shù)據(jù)以及教學(xué)視頻上傳至虛擬仿真實驗平臺，同時，教師能在后臺數(shù)據(jù)管理中心查看學(xué)生對哪些知識感興趣、學(xué)生做了哪些虛擬實驗，進(jìn)而對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的重難點問題進(jìn)行充分了解，最終實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo);技術(shù)人員能優(yōu)化平臺內(nèi)部的教學(xué)模式，能在平臺內(nèi)部設(shè)置預(yù)習(xí)、操作、復(fù)習(xí)等課堂教學(xué)流程，這樣既能提高教師的教學(xué)質(zhì)量，還能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。技術(shù)人員應(yīng)該重視學(xué)習(xí)效果反饋功能以及考核功能的構(gòu)建。教師能通過虛擬仿真實驗平臺中學(xué)生的實踐操作對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行客觀評價;技術(shù)人員可以結(jié)合教師的教學(xué)重點，充分檢核學(xué)生的實驗操作，將平時的實驗得分作為學(xué)生期末學(xué)習(xí)成績的一部分，然后教師通過實驗教學(xué)平臺，在最后期末檢核時設(shè)置大型微生物實驗任務(wù)，這樣既能保證學(xué)生平時的學(xué)習(xí)效果，還能完成對學(xué)生微生物實驗任務(wù)完成情況的考核工作。如教師可以提前在虛擬仿真實驗平臺中設(shè)置期末問卷，并針對學(xué)生的回答進(jìn)行自動批改，對平時的實驗操作準(zhǔn)備、過程以及結(jié)果進(jìn)行賦分[3]。在最后的期末試卷中設(shè)置實驗基本原理、技能掌握以及過程相關(guān)問題，幫助教師充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生下一階段的學(xué)習(xí)提供一定的指導(dǎo)。學(xué)生在利用實驗平臺的過程中，可以根據(jù)自己所學(xué)知識咨詢教師，而教師的答案可以用關(guān)鍵詞的形式展示在疑問解答中，這樣下一批學(xué)生在學(xué)習(xí)時，就能在數(shù)據(jù)庫中搜索。這種方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率，減少教師的工作量，幫助教師將精力放在更有意義的教學(xué)工作中。

4構(gòu)建教學(xué)評價以及學(xué)生評價平臺

技術(shù)人員應(yīng)該構(gòu)建教學(xué)評價以及學(xué)生評價功能。如技術(shù)人員構(gòu)建教師評價、學(xué)生互評以及學(xué)生自我評價3個功能板塊，通過這3個板塊的功能落實，幫助學(xué)生清晰地認(rèn)識到自我學(xué)習(xí)效果以及實驗水平。此外，還能充分發(fā)揮教師評價的積極作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的質(zhì)量和效率[4]。這3個評價功能可以設(shè)置4個評價維度，分別為學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力、實踐操作能力以及創(chuàng)新性。這4個維度的設(shè)置基本體現(xiàn)了教師使用仿真虛擬實驗平臺的教學(xué)目標(biāo)，所以在功能落實過程中，學(xué)生能通過教師的評價了解自己的知識掌握程度，能通過同學(xué)的評價發(fā)現(xiàn)自己在實驗過程中能否進(jìn)一步提高質(zhì)量和效率，通過自我評價對自我學(xué)習(xí)過程進(jìn)行充分的反思和總結(jié)。通過以上方式，學(xué)生能進(jìn)一步提高自己對微生物學(xué)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而提高綜合能力。

5結(jié)語

虛擬仿真實驗平臺的出現(xiàn)大大提高了微生物教師的教學(xué)質(zhì)量和效率，同時也降低了珍貴實驗資源被浪費的概率。需要注意的是，技術(shù)人員在構(gòu)建虛擬仿真微生物實驗平臺時，應(yīng)該結(jié)合教師具體的教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計，以切實提高學(xué)生的綜合能力。