虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用

摘要：虚拟仿真实验以计算机技术为基础，整合了虚拟现实、图形图像、云教学等多种技术手段和信息资源，在创新高中生物实验教学体系方面发挥了良好作用，同时也能打破传统生物实验的诸多限制，为学生创设高度仿真的生物实验探究情境。教师应当把握虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用价值，使学生的实验探究环境更符合现代化科技教育的标准和要求，从而促进学生在生物实验中的互动交流与自主探究，全面夯实学生的理性思维和实验技能。

关键词：虚拟仿真；高中生物；实验

一、虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用价值

第一，虚拟仿真实验具有创新性，有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识。虚拟仿真实验是计算机技术和信息资源的有机结合体，其创新性是传统生物实验模式难以媲美的，如教师可以利用网络素材和数据资料为学生创设生物实验情境，带领学生模拟和体验真实的生物实验过程，也可以开发虚拟仿真技术的优越功能，引导学生对生物实验课题展开互动讨论，这更有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识，发展学生理性思维和创新精神，增强高中生物实验教学改革质效。

第二，虚拟仿真实验具有经济、高效的特点，可以更直观地呈现生物实验现象。以往高中生物实验教学的策划开展面临很多阻碍，部分实验课程对实验室条件和环境的要求非常严苛，还有部分实验课程的材料不易获取、成本太高，往往因达不到上述标准和条件，造成生物实验开展失败或实验现象不清晰等局面，很容易影响学生对生命世界和生命现象的认识。虚拟仿真实验具有经济、高效的特点，从实验设备方面讲，教师只需在信息化教学系统中安装虚拟仿真软件，确保教学演示工具运行正常即可，且生物虚拟仿真实验教学的仿真还原度非常高，教师可以把实验中微观的生命结构宏观、直观地向学生呈现，使学生对生物学实验现象的认知更加透彻。

二、虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用策略

（一）创设虚拟仿真实验情境，唤醒学生的生物实验探究期待

虚拟仿真实验的应用核心是围绕生物实验研究课题，采用虚拟仿真技术和相关智能化软件，为学生创设多媒体形式、可视化的生物实验探究情境，让学生感知到生命现象和规律中隐含的奥秘，从而唤醒学生的生物实验探究期待。

（二）应用虚拟仿真实验软件，组织学生开展生物实验探究

在计算机科技飞速发展的当下，各种虚拟仿真实验软件不断推陈出新，赋予高中生物实验教学改革更强大的动能。应用虚拟仿真实验软件实施生物实验教学，不需要普通意义上的生物实验器材，却可以高度仿生实验条件和过程。为此，教师必须加强应用虚拟仿真实验软件，提高对生物实验项目的模拟现实效果，组织学生开展生物实验探究，从而扩充学生的生物实战经验，基于虚拟仿真实验软件的生物探究组织教学策略如下。

第一，高中生物课程中涉及的实验项目种类繁多，不同实验项目具有不同的条件需求和特点，教师可以应用虚拟仿真实验软件，帮助学生了解生物实验项目开展的准备工作。如在生物实验教学中，教师可以使用同步虚拟仿真实验系统，在系统搜索引擎中输入生物实验课题，软件系统就会自动弹出该实验项目所需的用品、条件和注意事项，这些都属于开展生物实验项目的准备工作，教师可以让学生把同步虚拟仿真实验系统弹出的资料，下载到生物学习U盘中，还可以针对软件系统给出的某项用品和条件对学生设问：软件系统列出这项用品和条件的原因是什么？可以采用其他材料代替或更改条件吗？这样学生就会联系生物实验知识和技能展开讨论，论证各项实验条件和用品的设定原因，从而加深学生对生物实验项目准备工作的认识。

第二，应用虚拟仿真实验软件策划开放式的生物实验探究活动。在这一步，教师可以采用仿真度高的虚拟仿真实验软件，根据生物实验项目内容，组织策划开放式的探究活动。学生在对生物实验项目开展方案设计和模拟操作期间，教师可以指导学生尝试改变虚拟仿真实验软件平台的各项参数，按照自主构建完成的实验方案进行模拟操作，如果学生的操作手法不够规范，软件平台会自动发出纠正提醒，教师也可以及时介入指导，面对面地向学生演示标准的实验操作手法，最终虚拟仿真实验软件会向学生呈现和实际相符的现象及结果，从而强化培养学生的生物实验探究技能与科研素养。

（三）开发虚拟仿真实验功能，完整展示微观的生物实验现象

很多高中生物实验项目反映的现象，都是微观的、瞬时的，增加了学生认清生命规律本质的难度。在虚拟仿真实验教学背景下，生物实验微观现象也能转化为宏观，虚拟仿真实验工具的功能非常强大，可以显著提高生物实验现象的清晰、可见性，相关的功能开发和应用策略如下。

第一，开发应用虚拟仿真实验工具的定格和缩放功能。教师在利用虚拟仿真实验软件模拟实验过程时，可以启动软件工具的定格和缩放功能，帮助学生清晰地观察到生物实验的微观现象。如在关于细胞中分子的生物实验项目中，当虚拟仿真实验软件模拟生成关键的现象时，教师就可以迅速按下定格键，然后在和虚拟仿真软件系统连接的可触控投影屏上，用双指把定格画面拉到适宜的尺寸，还可以调整画面锐度和对比度，让生物实验现象展示得更清晰，同时鼓励学生交流、描述定格画面反映的细胞结构和生命规律，教师从旁协助补充。这样既发挥了虚拟仿真实验工具的功能，也提高了学生对生物实验现象的观察和理解效率。

第二，开发应用虚拟仿真实验工具的图像记录功能。图像记录功能也是虚拟仿真实验工具的一大优势，教师在实际开发应用时，可以提前在虚拟仿真软件系统内输入图像记录指令。如针对一些运动速度快、具有瞬时性的细胞分子变化现象，教师可以把系统记录保存的细胞运动图像截取下来，单独为学生进行反复的慢速播放，指导学生运用生物学术语描述细胞运动的规律和特点，对照生物教材中的概念自主修复描述语言的不严谨处，从而达到完整地向学生展示微观生物实验现象的目的，同时培育学生严谨务实的生物研究精神。

综上所述，在高中生物实验教学中应用虚拟仿真实验，不仅有利于调动学生投入生物实验探究的自主意识，也能直观呈现生物实验现象，具有更广阔的实验教学应用前景。为此，教师应该基于虚拟仿真实验技术，着力为学生创设生物实验情境，向学生完整展示微观的生物实验现象和结果，组织学生开展丰富的实验观察、思考和论证活动，从而借助虚拟仿真实验提高生物实验教学创新水平。

参考文献：

[1]韩国良.虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用研究[J].青海教育，2021（6）：49.

[2]宿永倩，王慧春，杨疆英.将虚拟仿真实验辅助于高中生物实验教学[J].中国新通信，2021（8）：243.