東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件在生物教學(xué)中的應(yīng)用

◆蘇海波

(吉林省集安市財(cái)源鎮(zhèn)中學(xué))

東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件在生物教學(xué)中的應(yīng)用

◆蘇海波

(吉林省集安市財(cái)源鎮(zhèn)中學(xué))

生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)中有其中一小部分實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室中很難達(dá)成，還有另一部實(shí)驗(yàn)在短時(shí)間內(nèi)很難觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。于是，經(jīng)常利用東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件來輔助生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

初中生物 虛擬實(shí)驗(yàn) 軟件

一、東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件的功能描述

軟件功能有以下部分組成：演示和分租實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)器材。

實(shí)驗(yàn)介紹：以文字形式介紹實(shí)驗(yàn)的目的、意義、器材、步驟、注意事項(xiàng)等。虛擬操作：以動(dòng)畫的形式或者工具軟件的形式所提供虛擬實(shí)驗(yàn)操作的環(huán)境，支撐虛擬實(shí)驗(yàn)一系列的操作；操作演示：以動(dòng)畫所演示的正確的實(shí)驗(yàn)操作的步驟；實(shí)驗(yàn)儀器展示：以圖片、二維或三維動(dòng)畫形式展示實(shí)驗(yàn)所涉及的主要儀器。

探究實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)儀器介紹、實(shí)驗(yàn)方案、支撐軟件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)四部分組成。實(shí)驗(yàn)儀器介紹：以圖片、二維或三維動(dòng)畫形式展示實(shí)驗(yàn)所涉及的主要儀器；實(shí)驗(yàn)方案：以文字形式介紹探究任務(wù)分析、探究活動(dòng)設(shè)計(jì)及學(xué)習(xí)成果評價(jià)方法；支撐軟件：以動(dòng)畫的形式或者工具軟件的形式提供了虛擬實(shí)驗(yàn)操作的環(huán)境，支撐了虛擬實(shí)驗(yàn)的探究；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：以文字形式介紹實(shí)驗(yàn)的作用、意義、操作方法、注意事項(xiàng)及拓展實(shí)驗(yàn)等。

實(shí)驗(yàn)器材包括三維演示、二維演示、照片。

三演展示：采用參數(shù)化建模工具，對實(shí)驗(yàn)儀器按照儀器規(guī)格進(jìn)行三維建模；能夠?qū)μ摂M儀器及組成部件進(jìn)行三維交互控制；二維演示：提供實(shí)驗(yàn)儀器的矢量圖片；照片：提供實(shí)驗(yàn)儀器的照片。

二、東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)用性。有效解決了常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下難以解決的困難和問題。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下難以解決的問題大致有如下幾種情況：反季節(jié)實(shí)驗(yàn)材料不易準(zhǔn)備，如觀綠色開花植物的結(jié)構(gòu)層次，一則學(xué)習(xí)此內(nèi)容時(shí)時(shí)至冬季，綠色開花植物不易準(zhǔn)備，二則六大器官要同時(shí)在一株植物體上集中體現(xiàn)有難度；實(shí)驗(yàn)對象不好控制，如探究光對鼠婦生活的影響，這個(gè)過程是耗時(shí)、漫長的，活體小鼠婦很難控制，要想達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果有難度；觀察對象達(dá)不到觀察效果，如觀察植物的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室里學(xué)生使用的顯微鏡，只能看到植物細(xì)胞細(xì)胞壁和細(xì)胞核，至于其他結(jié)構(gòu)，學(xué)生顯微鏡根本觀察不到，這對于學(xué)生理解植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)有一定難度。觀察動(dòng)物細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)也存在同樣問題；某些結(jié)構(gòu)不易觀察，如耳、眼等人體器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；短時(shí)間不宜觀察到結(jié)果，如演示實(shí)驗(yàn)種子的呼吸作用、分組實(shí)驗(yàn)綠葉在光下制作有機(jī)物等。然而，東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件的使用，使這些問題能夠很順利的得到解決。

2.系統(tǒng)性。它涵蓋了初中生物學(xué)教材中的所有的演示、分組實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)。東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件，完全依據(jù)人教版生物學(xué)教材內(nèi)容而來，分七年級上冊、七年級下冊、八年級上冊、和八年級下冊。在每一冊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中都包括分組演示和分組實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)，詳實(shí)、具體、全面、系統(tǒng)地展示出每冊教材中的實(shí)驗(yàn)、探究內(nèi)容。

3.仿真性，按照原理實(shí)現(xiàn)虛擬仿真。每個(gè)實(shí)驗(yàn)，都按實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)備了二維、三維實(shí)驗(yàn)儀器，形象逼真，立體感極強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)過程按實(shí)驗(yàn)步驟詳實(shí)展開，如觀察人體口腔上皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，首先通過鼠標(biāo)點(diǎn)取載玻片和蓋撥片置于操作臺(tái)上，然后點(diǎn)取干凈的紗布，擦拭載玻片和蓋玻片，點(diǎn)取滴管在燒杯中吸取生理鹽水，在載玻片中央滴一滴，點(diǎn)取裝清水燒杯涑口，點(diǎn)取消毒牙簽在自己空腔內(nèi)側(cè)壁上輕刮幾下，通過鼠標(biāo)把牙簽上帶有碎屑一端放在載玻片上的生理鹽水中輕輕涂抹幾下，點(diǎn)取鑷子，夾取蓋玻片緩緩放平蓋在水滴上，點(diǎn)取滴瓶中的吸管吸取碘液，加在蓋玻片的一側(cè)，然后用吸水紙?jiān)谏w玻片的另一側(cè)吸引，使碘液浸潤標(biāo)本全部，最后，我們就可以將制作好的人體口腔上皮細(xì)胞玻片標(biāo)本放置顯微鏡下觀察。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)際操作過程一樣，仿真性極強(qiáng)。

4.實(shí)時(shí)性，可隨時(shí)隨地進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件不受時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室條件和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容限制，只要我們走進(jìn)微機(jī)室，打開虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，通過選取，我們想操作哪個(gè)實(shí)驗(yàn)就可隨時(shí)的來進(jìn)行我們所選實(shí)驗(yàn)操作了。

5.可控性。它可以提供給我們能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并且它根據(jù)實(shí)驗(yàn)的一系列要求來控制實(shí)驗(yàn)步驟所對應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境了。如人教版的《生物學(xué)》，在七年級上冊中，有一個(gè)“光對鼠婦生活的影響”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在這一探究實(shí)驗(yàn)中，在紙盒中央兩側(cè)各放入5只鼠婦，靜置2分鐘之后，每相隔1分鐘統(tǒng)計(jì)一次分別在明亮處和陰暗處的鼠婦數(shù)目，總共統(tǒng)計(jì)十次，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果填寫于表格中，這里就提供了能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，還有人教版《生物學(xué)》七年級下冊中“饅頭在口腔中的變化”等其他實(shí)驗(yàn)，絕大部分都給提供了能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)驗(yàn)的參數(shù)，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求來控制實(shí)驗(yàn)步驟這些虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)操作的可控性強(qiáng)。

三、東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件在生物教學(xué)中應(yīng)用

1.方便了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織、實(shí)施

目前，農(nóng)村中學(xué)生物教學(xué)師資十分匱乏，沒有專職的實(shí)驗(yàn)員，一般情況下，都是生物學(xué)教師兼職；加之學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)有限；再加上有一些生物學(xué)實(shí)驗(yàn)它本身就具有了——實(shí)驗(yàn)步驟難、周期時(shí)間過長、成本費(fèi)用過于高、危險(xiǎn)性過大、甚至到最后都很有可能無法完成；所以說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察比較困難，實(shí)驗(yàn)微觀現(xiàn)象以至于無法展現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)操作步驟很容易出現(xiàn)我們本能想不到的一些錯(cuò)誤或不夠規(guī)范等問題存在，要想如期完成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，困難極大。上述這些問題，是在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的困難及問題，有了《東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件》，這些問題迎刃而解，節(jié)省了人力、物力。

2.易于突破生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)

在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)原理或現(xiàn)象不易理解，如《耳和聽覺》，對于耳學(xué)生視乎不陌生，但其詳細(xì)結(jié)構(gòu)學(xué)生又說不太清楚，至于聽覺的形成對學(xué)生來就更難于理解了。這時(shí)就需要我們反復(fù)演示耳的結(jié)構(gòu)，逐步啟發(fā)學(xué)生操作、觀察、分析，了解耳的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生探究聽覺的形成，以突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.利于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識(shí)拓展和應(yīng)用

常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，尤其是分組實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是課前準(zhǔn)備工作量大，再一個(gè)就是課堂組織耗時(shí)、費(fèi)力，一節(jié)課下來，能把實(shí)驗(yàn)完成就不錯(cuò)了，至于實(shí)驗(yàn)所包含的基本原理等很難拓展到實(shí)際生活中，而東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件的使用，使實(shí)驗(yàn)課時(shí)間充裕了，更利于將生物學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行拓展和應(yīng)用。

4.便于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重復(fù)、復(fù)習(xí)

為了能夠講清楚實(shí)驗(yàn)原理和現(xiàn)象這兩方面，這就需要我們反復(fù)實(shí)驗(yàn)，或者隨時(shí)隨地來做一些演示的實(shí)驗(yàn)，這是常規(guī)實(shí)驗(yàn)所達(dá)不到這個(gè)效果。常規(guī)實(shí)驗(yàn)往往受實(shí)驗(yàn)條件、時(shí)間等限制，如葉的光合作用產(chǎn)生有機(jī)物，這個(gè)實(shí)驗(yàn)本身就復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)前要放黑暗處進(jìn)行暗處理，之后還要脫去葉綠素，時(shí)間很長，如果實(shí)驗(yàn)不成功，我們重復(fù)實(shí)驗(yàn)的可能性很小。還有，生物學(xué)期末復(fù)習(xí)時(shí)，老師很難有時(shí)間和精力把所做的實(shí)驗(yàn)再重新準(zhǔn)備一下供復(fù)習(xí)使用。當(dāng)這個(gè)時(shí)候，東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件就方便的多了，我們可以隨時(shí)隨地地操作。

通過東師理想初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，我對此軟件有了充分的認(rèn)識(shí)，它是生物學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)有利的補(bǔ)充，它極大地方便了農(nóng)村初中生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

[1]劉艷紅.初中生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].生物學(xué)教學(xué)，2014，(10)：24-25.

[2]鄒小紅.淺析虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用[J].教育界，2013，(17)：124.

[3]金鑫.虛擬實(shí)驗(yàn)在初中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，(04)：8-10.