張漫漫

(安徽省淮北市烈山區(qū)古饒中心學(xué)校 235000)

虛擬實驗是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)在計算機上完成實驗操作的一種實驗.初中生物教學(xué)中應(yīng)做好虛擬實驗平臺專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，將虛擬實驗應(yīng)用于相關(guān)的教學(xué)活動中.

1 應(yīng)用虛擬實驗激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)實踐表明，初中生對信息技術(shù)興趣濃厚，因此可考慮運用虛擬實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力.教學(xué)中為使學(xué)生更好的掌握眼球結(jié)構(gòu)、眼球中各個部分的作用、眼球的成像原理等知識，可組織學(xué)生開展虛擬實驗活動，并給學(xué)生預(yù)留親自動手實踐的機會，使其其深刻的體驗實驗過程，尤其圍繞實驗設(shè)計相關(guān)問題，與學(xué)生一起分析問題的解答過程，幫助學(xué)生更好的掌握該部分知識.在虛擬實驗平臺，使用如圖1所示實驗裝置模擬眼球成像過程，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

圖1

(1)可變焦水透鏡的注射器模擬的是眼球的睫狀體，對水透鏡模擬的____起調(diào)節(jié)作用.光屏模擬眼球的____.

(2)向左移動“F光源”，模擬看遠(yuǎn)處的物體，此時應(yīng)____(選填推、拉或不動)注射器，才能在光屏上出現(xiàn)清晰物像(向內(nèi)推注射器水透鏡曲度變大，向外拉則向反).

(3)在光屏上呈現(xiàn)的物象是倒立的，而人們形成的視覺影像卻是正立的，因為眼球獲取圖像信息后需經(jīng)過____的加工處理才能形成視覺.

(4)一位學(xué)生在“F光源”和水透鏡之間安裝一個廢棄的顯微鏡光圈，用于模擬眼球的____.

由眼睛的構(gòu)成、成像原理可知，晶狀體是一個小巧而富有彈性的凸透鏡狀結(jié)構(gòu)，被懸掛于睫狀體上，睫狀體內(nèi)平滑肌的舒縮引起晶狀體的曲度變化，因此水透鏡模擬的為晶狀體，而光屏相當(dāng)于視網(wǎng)膜.當(dāng)“F光源”向左移動時，物體的距離變遠(yuǎn)，為保證在光屏上出現(xiàn)物像，則晶狀體的曲度應(yīng)變小，即，應(yīng)拉注射器.視網(wǎng)膜產(chǎn)生的圖像信息需要經(jīng)過大腦皮層的加分處理才能形成視覺.由眼的結(jié)構(gòu)可知，顯微鏡光圈用于模擬瞳孔.

2 應(yīng)用虛擬實驗進(jìn)行新課講解

教學(xué)實踐中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，注重采取實驗尤其注重虛擬實驗的應(yīng)用，逐漸過渡到新知識的講解中更容易使學(xué)生接受與理解新知識.課堂上注重運用虛擬實驗平臺應(yīng)配合使用多媒體技術(shù)，為學(xué)習(xí)者展示虛擬實驗過程，并拋出相關(guān)問題要求學(xué)習(xí)者思考，而后進(jìn)行新課講解.例如，使用如圖2所示的實驗裝置探究種子萌發(fā)所需的外界條件，圖2中的種子均為菜豆種子.要求學(xué)習(xí)者思考以下問題：

圖2

(1)結(jié)合所學(xué)的實驗知識，若探究溫度對種子萌發(fā)的影響應(yīng)選擇編號為____的種子進(jìn)行對照.

(2)如果將①和②作為一組對照實驗，該對照實驗的變量為____，從實驗的結(jié)果分析，該組對照實驗可以得出的結(jié)論為____.

(3)③不會萌發(fā)的原因為____.

(4)實驗的不足之處是每一組只有一組種子，會因為____因素的影響導(dǎo)致實驗結(jié)論錯誤.

該虛擬實驗從學(xué)習(xí)者熟悉的實驗知識切入真實展示種子萌發(fā)過程，給學(xué)習(xí)者帶來直觀上的認(rèn)識.同時，鼓勵其思考問題，使其能夠其透過現(xiàn)象看本質(zhì)，幫助其更好的接受與理解接下來要講解的新知識.學(xué)習(xí)者只要認(rèn)真觀察，積極思考，把握單一變量原則不難回答上述問題.問題(1)溫度是變量，應(yīng)保持其他條件相同，即應(yīng)選擇②和⑤種子進(jìn)行對照.問題(2)中對照實驗的變量是水分，從實驗結(jié)果可以看出種子萌發(fā)需要一定水分.問題(3)③不會萌發(fā)因為沒有氧氣.問題(4)因?qū)嶒灥姆N子較少，難免會受到偶然因素的影響.教學(xué)實踐中先為學(xué)習(xí)者展示虛擬實驗，而非直接的講解新知識，如此更能增加課堂趣味，避免學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的枯燥感.與此同時學(xué)習(xí)者對實驗內(nèi)容有所掌握，更容易掌握接下來要學(xué)習(xí)的新知識.

3 應(yīng)用虛擬實驗深化知識理解

虛擬實驗?zāi)軌蛑庇^的展示相關(guān)的實驗現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生思考與理解蘊含在實驗現(xiàn)象背后的知識，更好的把握生物知識本質(zhì).植物的光合作用、呼吸作用、蒸騰作用是初中生物的重要知識點，為使學(xué)生更好的理解這些知識本質(zhì)，可在課堂上為學(xué)生展示相關(guān)的虛擬實驗，化抽象為具體，給學(xué)生帶來視覺上的刺激，尤其注重在課堂上圍繞設(shè)計好的問題與學(xué)生積極互動，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗.課堂上運用虛擬實驗平臺為學(xué)生展示如圖3所示的實驗情境并圍繞相關(guān)問題采用一問一答的形式與學(xué)生互動：

圖3

(1)將閥門①②關(guān)閉放在黑暗處一段時間，目的是____.

(2)阻斷葉片間有機物的運輸后將整個裝置轉(zhuǎn)移到陽光下照射數(shù)小時，打開閥門①則透明塑料袋中的氣體進(jìn)入到甲試管，待氣體收集滿后，用帶火星的木條檢測氣體，木條能夠復(fù)燃，表明A葉片能進(jìn)行____產(chǎn)生氧氣，綠色植物釋放該氣體的生理活動的反應(yīng)式為____.

(3)打開閥門②將黑色塑料袋中的氣體通入乙試管進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁，則該氣體來自植物的____，該生理過程的實質(zhì)為____；

(4)試驗完成后，會發(fā)現(xiàn)塑料袋的內(nèi)壁附著許多水珠，這些水珠通過植物的____散失的.

根據(jù)所學(xué)的植物呼吸與光合作用可知，實驗時先將植物放在黑暗處處理一段時間，目的在于讓葉片通過呼吸作用耗盡原有的淀粉.當(dāng)放在光下時，植物會進(jìn)行光合作用放出氧氣，是帶火星的木條復(fù)燃.光合作用的反應(yīng)式為：

在進(jìn)行光合作用的同時也進(jìn)行呼吸作用，其中呼吸作用會釋放出氧化碳，加澄清的石灰水變渾濁，呼吸作用生理過程的實質(zhì)為分解有機物釋放能量.實驗中塑料在內(nèi)壁上附著小水珠是由于植物通過蒸騰作用散失的水分遇到塑料袋內(nèi)壁會形成小水珠.

4 應(yīng)用虛擬實驗鞏固所學(xué)知識

運用虛擬實驗創(chuàng)設(shè)相關(guān)的實驗問題情境，既能夠及時鞏固學(xué)生所學(xué)，又能避免學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的枯燥感，因此課堂上應(yīng)圍繞初中生物重點知識，做好虛擬實驗設(shè)計，使學(xué)生通過操作實驗、分析實驗現(xiàn)象、回答實驗問題，更好的把握實驗步驟、實驗原理，為其以后靈活的解答生物實驗問題奠定堅實基礎(chǔ).課堂上應(yīng)用虛擬實驗平臺為學(xué)生展示如圖4所示的A、B、C、D四個實驗步驟，探究饅頭在口腔中的變化，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)回答如下問題：

圖4

(1)該實驗的變量為____. D步驟滴入碘液的目的是____.

(2)C步驟放入37℃水浴加熱的目的是____.若將C步驟水溫升高至80℃，則2號試管D步驟的實驗現(xiàn)象為____.

(3)若增加一只3號試管，處理方法為等量的唾液加入饅頭塊后不振蕩，C、D操作步驟相同，則2號和3號試管作對照，可探究的問題是____.

認(rèn)真觀察兩個試管的操作，其中在B步驟中向1試管滴加的是水，而向2試管滴加的是唾液，可知實驗的變量為唾液.唾液淀粉酶能消化淀粉，而淀粉遇碘能夠變藍(lán)，因此，可使用碘液檢驗淀粉的存在. C步驟中將試管放入37℃水浴加熱目的在于模擬人體的口腔溫度.當(dāng)水溫升高至80℃時唾液淀粉酶失活，無法消化淀粉，因此，D步驟試管中會因淀粉的存在而變藍(lán)色.若設(shè)置實驗以是否振蕩為變量，將步驟C、D中的2號和3號試管作對照，可探究牙齒的咀嚼與舌的攪拌是否會影響?zhàn)z頭在口腔中的變化這一問題.

5 應(yīng)用虛擬實驗進(jìn)行專題訓(xùn)練

植物的呼吸作用是初中生物的重要知識點，是日常測試的熱門考點.學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者僅僅掌握理論知識是不行的，還需要提高其理解所學(xué)以及運用所學(xué)分析問題的能力.實踐中為使學(xué)習(xí)者更好地掌握植物的呼吸作用相關(guān)知識，應(yīng)注重借助虛擬實驗組織學(xué)習(xí)者開展專題訓(xùn)練活動，進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)，澄清其對所學(xué)知識的認(rèn)識與理解，積累分析問題的豐富經(jīng)驗.實踐中可運用虛擬實驗平臺，為學(xué)習(xí)者展示如下實驗，并要求其認(rèn)真作答相關(guān)問題.圖5是探究植物呼吸作用產(chǎn)物的實驗裝置，根據(jù)實驗及所學(xué)回答問題：

圖5

(1)實驗中A為塑料袋，則應(yīng)選擇什么顏色的塑料袋，為什么？

(2)實驗過程中具體該怎么操作？

(3)實驗中澄清石灰水有什么變化，從中可以得出什么結(jié)論？

該虛擬實驗難度并不大，目的在于鞏固學(xué)習(xí)者對實驗原理的理解.根據(jù)所學(xué)可知植物呼吸產(chǎn)生二氧化碳，而二氧化碳又是植物光合作用的原料，因此為避免光合作用吸收二氧化碳應(yīng)采用黑色的塑料袋罩住植物，避免其光合作用.一段時間后，應(yīng)注重將閥門B打開，用手?jǐn)D壓塑料袋可以看到澄清石灰水變渾濁，表明植物呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳.教學(xué)實踐中借助該虛擬實驗開展專題訓(xùn)練活動可大大增加訓(xùn)練趣味性，激發(fā)學(xué)習(xí)者思考問題的積極性.