高中生物虛擬仿真實驗與真實實驗的交融互補

朱愛卿

（江蘇省常州市武進區禮嘉中學）

高中生物虛擬仿真實驗與真實實驗的交融互補

朱愛卿

（江蘇省常州市武進區禮嘉中學）

虛擬仿真實驗的出現使信息化教學進一步深入課堂。雖然在某些方面它的優越性彌補了真實實驗的缺陷，然而它也有諸多缺陷。因此，真實實驗和仿真實驗的結合才是中學生物教學的未來發展趨勢。融合這兩種實驗方式，揚長避短、互補交融才能更有效地引導學生自主、能動地學習，提高學生的生物學素養。

虛擬仿真實驗；真實實驗；儀器

高中生物學科中的實驗教學要求學生在教材及教師的指導下自主完成實驗。實驗教學在課堂中的扎實展開，能夠有效地培養學生的動手實踐能力和操作能力，促進學生在掌握生物原理和操作技能的基礎上，更加全面地認識和學習生物科學。在高中生物課堂中，學生可以通過實驗簡單快捷地了解和掌握所學的生物知識及原理，感受生物這門特殊的自然科學。

一、當前高中生物實驗教學中存在的問題

然而，在實際的實驗教學中，許多方面存在不足，如實驗教學中所需要的材料過少或者缺少其中某一樣實驗器材都將導致實驗無法正常開展。而有些則是因為所要進行的實驗本身存在一定的危險性而無法真正開展，以至于實驗教學在生物課堂中成為一種擺設，也就無法發揮實驗教學本身的輔助作用。這不僅嚴重影響著教師的教學活動，還減少了學生全面學習生物知識的方法和途徑。當然不免有些教師在實驗教學中為了節省時間而演示生物實驗，也就是通常所說的教師做、學生看。這樣一來，學生也就不會積極主動地參與到實驗教學中，這不僅不利于培養他們的動手實踐和操作能力，還降低了他們運用生物知識去分析和解決實際問題的意識與能力。由此可見，高中生物教學中實驗教學的開展存在許多的問題，而作為高中生物教師，我們在教學過程中要善于科學合理地運用適當的教學方法進行實驗教學，對于存在危險性及實驗器材缺乏的實驗，我們可以利用計算機、多媒體技術模擬實驗儀器及實驗操作進行模擬仿真實驗教學，以此突破生物實驗的局限性，實現生物虛擬仿真實驗與真實實驗的相互交融與互補。

二、高中生物虛擬仿真實驗與真實實驗的整合

（一）虛擬儀器及虛擬仿真實驗

高中生物虛擬仿真實驗即利用全新的、先進的且富有生命力的虛擬儀器和多媒體計算機，對教材數據進行分析和處理，在虛擬操作中為學生展示其中的實驗步驟和結果。虛擬仿真實驗綜合運用了計算機圖形學、圖像處理與智能技術及音響技術等多方面的功能，給學生以直觀形象的感受，促進他們更加簡單快捷地學習和掌握生物實驗的設計及操作。虛擬仿真實驗主要通過虛擬儀器進行，虛擬儀器就是在多媒體計算機上配上相應的專用軟件和硬件，并設定和設計好的測試功能，從而實現真實儀器所具備及缺乏的特殊實驗教學。

1.虛擬儀器的特點

相比于傳統的實驗儀器，虛擬儀器更加智能，處理能力更強，且使用起來更加方便靈活，它的開放性和功能軟件的模塊化有利于提高資源的重復利用率，并縮短系統組建時間。運用計算機對生物實驗內容進行分析、存儲、顯示及打印，能夠有效地完善數據的傳輸和交換等性能，使得組建系統更加簡單快捷。

2.虛擬仿真實驗的特點

虛擬仿真實驗使抽象的生物知識更加形象和具體，運用多媒體為學生提供聲音、圖像、文字等多方面的內容，其信息量大且應用范圍廣，能夠在激發學生學習興趣的基礎上，提高他們對生物知識的表達和運用能力。在進行虛擬實驗教學之前，教師可以利用多媒體計算機對實驗模型和過程進行精心設計，從不同的角度和層次為學生加以演示和講解，促進他們形象化思維的形成。高中生物教學中進行虛擬仿真實驗對實驗教學尤為重要，不僅有利于提高生物教與學的質量和效果，還能夠保障實驗設備及教師的安全，促進實驗教學的高效開展。相對于傳統的生物實驗教學，虛擬仿真實驗給學生的實驗過程增加了許多樂趣，使他們更加熱愛生物實驗，樂于學習生物知識。

例如，人教版高一生物必修2第三章《基因的本質》中，DNA分子的結構和復制過程微觀、抽象，學生即使制作出DNA物理模型，也難以在不斷犯錯和糾正過程中，準確模擬整個復制過程。借助虛擬仿真系統，利用計算機對DNA分子的復制步驟進行分析整合，使學生能夠展開思維的翅膀，自由模擬想象中的復制過程。在各種史料和事實的支撐下，構建、完善DNA復制模型。在手腦并用操作實驗的過程中直觀地感受和理解DNA復制的方式、特點，大大提高了生物教學的效率。

（二）真實實驗

真實實驗是教師在生物教學過程中運用實驗儀器進行實際操作的實驗活動，它給學生以真實的感受，消除他們對抽象知識點及虛擬實驗的學習障礙，并在這樣的實驗過程中對生物產生新的認識和看法，這對高中生物實驗教學起著重要的作用。

（三）高中生物實驗教學中虛擬仿真實驗與真實實驗的關系

高中生物實驗教學中的真實實驗是虛擬仿真實驗的基礎，即虛擬仿真實驗是對真實實驗的模擬，虛擬仿真實驗能夠有效地彌補真實實驗的缺點和局限性，二者相輔相成。

注重大容量，注重內容的全面性，課件中的動畫修飾太多、圖標太多、聲音太多，最終導致課件的內容多、雜、亂。錯誤地認為多媒體課件做得越復雜越好。事實上則不然，因為過于花哨和復雜的課件不但過多地占用了教師研究教材教法的時間，而且影響了學生思維的專注性，淡化了主題，又分散了學生的精力。在一次校級公開課上，我在教學中運用了多媒體教學，將整個教學過程都制成了課件，從復習、導入、新授到練習，全部通過課件一層一層、一題一題地顯示，學生本應逐步討論、逐步思考的知識點問題，都被一次性展示出來，答案映然而出。雖然課件的界面制作得很漂亮，交互性很強、技術含量也高、容量也很大，但由于學生沒有時間思考、鞏固，最后沒有達到預期的教學效果。

2.在正確靈活地處理好教師、學生、教材與媒體的關系在進行多媒體教學時，教師應考慮怎樣合理地運用不同的教學方法可以使學生學到更深、更多和更廣的知識。整個教學過程要靠教師去組織，多媒體的應用要在教師的安排下逐步引入，要使多媒體發揮高效作用，都取決于教師在教學中對具體教學環節的調節控制。教學過程是一個復雜多變，包含了教師和學生的雙邊活動、教學資源的充分合理使用以及實施過程中復雜微妙的活動過程。即使一個設計精良的課件，其教學效果也難以與一個經驗豐富的教師相匹敵。教學內容和選擇的媒體是固定的，而學生卻是多種多樣的，當某些學生遇到某個教學難點或疑點時，若只用多媒體機械地重復，不能因人而異，不能深入淺出，教學效果往往大打折扣。因此，在使用多媒體輔助教學之前，教師應作必要的講解、啟發和板書，使學生知道看什么，怎么看，聽什么，怎么聽，在教師的精心指導下，引導學生思考，吸引學生的注意力，使他們主動地積極地從中獲得知識，充分體現出教師的主導作用和學生的主體作用，突出多媒體的輔助功能，絕不能讓多媒體簡單地替代教師的授課。

總之，多媒體輔助英語教學帶給教師的是一片嶄新的天地，它豐富了課堂教學手段，有利于學生在輕松愉快的氛圍中掌握知識，實現課程教學的優化，提高教學效率。但若忽視了真正的教學需要，一門心思去搞電教，那就違背了搞多媒體輔助英語教學的初衷。我們應充分認識到多媒體技術的特性，以體現教學效果的最大化為前提，真正發揮多媒體輔助英語教學的有效作用，實現多媒體技術與英語學科的最佳整合。

［1］趙星銘.淺談初中英語自主高效課堂的構建［J］.大觀周刊，2011（14）.

［2］孫海燕.淺談高中英語教學中學生綜合能力的提高［J］.學周刊，2014（10）.

·編輯 王團蘭