摘" 要：文章主要探討了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的混合式動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院的動(dòng)物學(xué)課程實(shí)驗(yàn)存在操作難度高、教學(xué)形式單一等問題，包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類有限、教學(xué)方式單一、評(píng)價(jià)方式不合理等，導(dǎo)致一些重要實(shí)驗(yàn)無法有效開展。為解決這些問題，文章提出建立多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。還提出了完善動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方式，包括過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)兩階段的教學(xué)評(píng)價(jià)。這種模式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)感，同時(shí)深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度。文章最后通過實(shí)踐證明，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的參與感及實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性，有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；探討

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-2419（2024）06-0771-04

貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院開設(shè)的動(dòng)物學(xué)課程是學(xué)院各專業(yè)都必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，該門課程包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分。理論教學(xué)主要以生物的演化和適應(yīng)為主線，內(nèi)容上注重生物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理機(jī)能的結(jié)合，也會(huì)給學(xué)生介紹生物多樣性保護(hù)的理念。實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分是對(duì)理論知識(shí)的深化，可以幫助學(xué)生更好地理解和記憶課堂中所講授的知識(shí)內(nèi)容。有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高獨(dú)立分析解決問題的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。因此，動(dòng)物學(xué)課程的合理開設(shè)至關(guān)重要，之前在動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法開展，實(shí)驗(yàn)材料獲得困難或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物有限，教師無法演示，學(xué)生更無法親自操作，嚴(yán)重影響動(dòng)物學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。近幾年對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容逐漸進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化[1]，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，完善動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[1]。

1 傳統(tǒng)動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中選取的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物存在的問題

在貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院以往的動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，共開設(shè)了8個(gè)實(shí)驗(yàn)，有5個(gè)是解剖實(shí)驗(yàn)，其余3個(gè)是動(dòng)物活體觀察與裝片的觀察。在動(dòng)物學(xué)理論課程中所講授的動(dòng)物種類是非常多的，但在實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)生只能接觸到5種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，學(xué)生所能觀察和解剖的動(dòng)物非常有限。而且在解剖的時(shí)候是分組進(jìn)行的，并不是每個(gè)同學(xué)都能親自解剖觀察。究其原因：一是因?yàn)橘?gòu)買的實(shí)驗(yàn)材料有限，不能保證在實(shí)驗(yàn)課上每個(gè)同學(xué)都有一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可供解剖和觀察，特別是觀察和解剖鳥綱代表性動(dòng)物家雞和哺乳綱代表動(dòng)物家兔的時(shí)候，只能保證每個(gè)組有一只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物供學(xué)生解剖和觀察，學(xué)生的參與度較低，學(xué)習(xí)效果也較差；二是一些代表性動(dòng)物屬于珍稀野生動(dòng)物，根本不可能用于實(shí)驗(yàn)室解剖；三是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的安全性問題，比如所購(gòu)買的活體實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是否感染病毒、細(xì)菌或者寄生蟲，在解剖家雞的時(shí)候，如果家雞感染了禽流感病毒，學(xué)生接觸到這樣實(shí)驗(yàn)動(dòng)物也有被感染的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方式存在的問題

動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中所開設(shè)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由于教學(xué)方式單一，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前三個(gè)就是在光學(xué)顯微鏡下觀察原生動(dòng)物門纖毛綱的代表動(dòng)物草履蟲的外形及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還有就是觀察腔腸動(dòng)物門、扁形動(dòng)物門、假體腔動(dòng)物門、環(huán)節(jié)動(dòng)物門的代表性動(dòng)物的橫切或縱切裝片。在實(shí)驗(yàn)課中，教師都是先講授本次課所要觀察的動(dòng)物的典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生再自己進(jìn)行觀察，大多數(shù)學(xué)生沒有主動(dòng)預(yù)習(xí)的習(xí)慣，師生之間就缺乏互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生就會(huì)感覺老師講的內(nèi)容很枯燥，學(xué)生又急于想拿到裝片觀察，觀察的時(shí)候也是照著老師講的幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)觀察完就結(jié)束，不會(huì)去認(rèn)真思考這些形態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)物生理機(jī)能之間的相互關(guān)系。在解剖動(dòng)物的時(shí)候，由于學(xué)生大多是第一次解剖這些動(dòng)物，有些動(dòng)物結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，解剖難度較大，加之學(xué)生缺乏經(jīng)驗(yàn)，即便學(xué)生按照老師講授的要點(diǎn)去做，也不能保證解剖100%的成功。如果解剖得不好，也沒有新的動(dòng)物再供學(xué)生去解剖，所以單憑一次實(shí)驗(yàn)根本無法達(dá)到好的教學(xué)效果。比如在解剖牛蛙和家雞的時(shí)候，要求學(xué)生觀察這兩種動(dòng)物的腦的結(jié)構(gòu)，但很多學(xué)生在第一次分離腦組織多數(shù)不成功，也就不可能觀察到腦的完整組成結(jié)構(gòu)。如果為了讓學(xué)生觀察到完整的腦組織，多次取實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來解剖也有悖于動(dòng)物倫理學(xué)。

1.3 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課評(píng)價(jià)方式存在的問題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程每次課結(jié)束后要求學(xué)生對(duì)所觀察的動(dòng)物的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行繪圖并標(biāo)注，對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定的時(shí)候教師主要是依據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告打分，但實(shí)際上一些在實(shí)驗(yàn)解剖過程中非常認(rèn)真的同學(xué)，由于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的繪圖不夠美觀，實(shí)驗(yàn)成績(jī)并不理想，也不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作情況，這種輕實(shí)驗(yàn)過程、重實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)價(jià)方式會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師也無法真正了解掌握學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況以及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在的問題。造成學(xué)生的學(xué)習(xí)過程缺乏正確地監(jiān)督、合理地反饋和激勵(lì)。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

近年來，在國(guó)內(nèi)很多高中、大學(xué)已經(jīng)利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件開展生物仿真實(shí)驗(yàn)、物理仿真實(shí)驗(yàn)和化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)[2]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不需要一些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)必備器材，而是在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件模擬現(xiàn)實(shí)的效果，在動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一部分之前不能開展或者不能開展好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就可以采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來開展。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生像在真實(shí)環(huán)境一樣去體驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，它的推進(jìn)與實(shí)現(xiàn)也可以有效緩解很多高校在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)器具等方面面臨的困難和壓力，能夠突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)空的限制，教師和學(xué)生可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室操作儀器，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)[3]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的重要舉措。它可以拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度與深度，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平。

2.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上的優(yōu)勢(shì)

在動(dòng)物學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，可以將一些之前在實(shí)驗(yàn)室中無法開設(shè)或者不能完全呈現(xiàn)給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)出來?？梢詮浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物存在的一些問題，實(shí)驗(yàn)豐富拓展了授課內(nèi)容，增加了課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)代性、創(chuàng)新性和前沿性。引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，接觸高度仿真的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。也可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉提升學(xué)生的操作能力和綜合素質(zhì)。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)方式及教學(xué)評(píng)價(jià)上的優(yōu)勢(shì)

在教學(xué)方式上，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)VR和3D還原技術(shù)具有非常出色的逼真感和沉浸感，相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的圖片和視頻而言，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣[4]。教師也能夠?qū)φ麄€(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程進(jìn)行更好的觀察與控制，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的主要問題并加以規(guī)范和更正，避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)效果不佳。在教學(xué)評(píng)價(jià)方面，由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以及時(shí)向教師呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)學(xué)生的操作時(shí)長(zhǎng)、操作規(guī)范程度、操作次數(shù)等，教師可通過該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)反饋的多元化數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證評(píng)價(jià)的全面性、客觀性及合理性。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式實(shí)踐

3.1 針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目因地制宜地選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段

在動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，對(duì)于解剖操作難度較大的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作的時(shí)候不容易一次成功，可采用課前學(xué)生自主通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，熟悉具體操作步驟與方法。這樣比教師在課堂中口頭講授更有效果，也提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情。然后再在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)物實(shí)體的解剖操作，這樣實(shí)驗(yàn)的成功率更高，也能保證學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)操作次數(shù)下取得好的操作成績(jī)[5]。學(xué)生實(shí)驗(yàn)課后還可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次的復(fù)習(xí)鞏固，達(dá)到加深記憶的效果，還可以查缺補(bǔ)漏，更好地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；對(duì)于裝片的觀察實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)難度較小，教師在課堂中講述清楚需要觀察的重要形態(tài)結(jié)構(gòu)，大多數(shù)學(xué)生就能夠掌握要點(diǎn)，還可以提問，讓學(xué)生思考這些形態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)物機(jī)能之間的聯(lián)系，比較這些形態(tài)結(jié)構(gòu)與其他動(dòng)物形態(tài)結(jié)構(gòu)的異同。因此，這類實(shí)驗(yàn)仍然可以沿用之前的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法，不必采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。因?yàn)榇罅康奶摂M仿真實(shí)驗(yàn)會(huì)占用學(xué)生過多的課余時(shí)間去預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固；對(duì)于一些包含珍稀野生動(dòng)物內(nèi)容的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由于這類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物難以獲得，且不能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行觀察與解剖，那么就可以通過分小組查閱資料、討論研究后，再讓學(xué)生通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。如果教學(xué)時(shí)間允許的情況下，還可以讓學(xué)生將學(xué)習(xí)及討論成果在課堂上進(jìn)行分享，也能讓教師掌握學(xué)生的興趣所在，教師還能從平臺(tái)數(shù)據(jù)中所記錄的操作考試分?jǐn)?shù)和知識(shí)問答分?jǐn)?shù)中了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的掌握情況，能及時(shí)解答學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的普遍問題，能在后期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)和完善。

3.2 完善動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方式

由于在動(dòng)物學(xué)課程中，隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的代入，之前的實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)方式也需要完善。要構(gòu)建多元化的動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方式，包括過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)兩階段的教學(xué)評(píng)價(jià)。學(xué)生課前在平臺(tái)的自主預(yù)習(xí)，教師在平臺(tái)的后臺(tái)數(shù)據(jù)中可以看到學(xué)生預(yù)習(xí)及復(fù)習(xí)時(shí)間的長(zhǎng)短，操作的易失誤點(diǎn)等數(shù)據(jù)，學(xué)生還可以就預(yù)習(xí)中的問題向教師留言[6]。這些數(shù)據(jù)可以作為過程性評(píng)價(jià)的參考依據(jù)。終結(jié)性評(píng)價(jià)則可以依據(jù)學(xué)生的實(shí)際操作情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況。這樣的評(píng)價(jià)方式相較于以前，更合理更完善。

4 結(jié)語(yǔ)

在貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院動(dòng)物學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)，采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求與虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，有利于取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生的參與感及實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性。

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The exploration and practice of hybrid zoological experiment teaching mode combining virtual simulation experiment and traditional experiment

TANG Li

（College of Animal Science， Guizhou University， Guiyang 550025， Guizhou China）

Abstract：This paper mainly discusses the exploration and practice of hybrid zoological experiment teaching model， which combines virtual simulation experiment and traditional experiment. The zoology course experiment of the College of Animal Science of Guizhou University has some problems， such as high operational difficulty， single teaching form， etc.， including limited types of experimental animals， single teaching method， unreasonable evaluation method， etc.， resulting in some important experiments can not be carried out effectively. In order to solve these problems， the paper proposes to establish a diversified experimental teaching system and introduce virtual simulation experiment projects to make up for the shortcomings of traditional experimental teaching. It also puts forward the teaching evaluation method of zoological experiment course， including process evaluation and final evaluation. This model can stimulate students’ interest in learning， enhance their hands-on ability and sense of experimental experience， and deepen the breadth and depth of experimental teaching content. Finally， the paper proves through practice that the combination of virtual simulation experiment and traditional experiment can improve students’ sense of participation and innovation of experiment teaching， which is conducive to learning from each other and improving the quality of experiment teaching.

Keywords：virtual simulation; zoological experiments; teaching mode; probe into

基金項(xiàng)目：教育部“動(dòng)物科學(xué)國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：[2021]06號(hào)）”；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“瀾滄江—湄公河熱帶種養(yǎng)殖技術(shù)集成示范與推廣項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：12200114）”。

作者簡(jiǎn)介：唐黎（1981- ），女，重慶潼南人，副教授；研究方向：動(dòng)物學(xué)，水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料。E-mail：tang_xiao_xia@163.com。