虛擬現實技術在高中生物教學中的應用研究

◎鐘釩

一、虛擬現實技術在生物教學中的應用

將虛擬現實技術引入到教學領域，是教育史上的一大進步。不僅對教學理念起到了顛覆性的影響，使教學手段和教學內容也得到了極大的改觀。虛擬教學強調人的主體地位，在以往的教學模式中，教師在課堂中占據著主導地位，在大多數時間學生都在被動的接受著知識，這種“填鴨”式的教學方法極大的抹殺了知識接受者的的主動性與創造性，而現代的教學理念要將以往的教學模式加以顛覆，虛擬現實教學善于營造一種主動探索的學習方式。這種學習方式可以使學生充分體驗到每一個過程，也有利于對學習形成樂趣，提升學習水平。

1.演練真實實驗 在虛擬實驗室系統中，我們可以來運用虛擬技術模擬出各種實驗所需的工具和材料。將各種教學機器和設備進行實物虛化，將這些物體以三維形式呈現在虛擬教室中，我們只要進入這個到這個三維空間中，就可隨時隨地的認識和了解這些儀器設備，而且可觀察到設備內部的構造，便于學生對實驗的理解，而且學生在動手進行虛擬實驗時，可以充分利用虛擬器材庫中的實驗工具，隨機來挑選各種試驗器材，調制出各種試驗品，根據實驗內容來進行進一步的完善。通過輸入不同的數據來觀察不同的實驗結果，進行分析和比較。

2.演練教學過程 虛擬現實技術在教學領域中的應用，可以使我們完成一些在實際課堂中不太能夠做到的一些實驗。比如一些在短時間內難以完成的實驗，如探究“酸雨對生物的影響”，由于實驗所需要的時間特別長，在課堂上有限的時間內難以完成，盡管老師可能對內容做出了詳細的講解，但是學生看不到圖片，不能完全參與進去也是沒有效果可言的。但如果是在虛擬實驗中，不僅可以重復實驗還可以節省時間，學生參與到其中，不僅可以加深對實驗的理解，還可以更真實的體會到這種感受。加深對實驗的理解后，會引起學生對實驗的興趣，可能還會破解出不同的做法，有利于提高學生的創新能力。

3.幫助學生探索未知領域 在學生同化知識，建構認知結構的過程中有一些知識的背景教師無法呈現，學生也根本感觸不到，探究不了，但虛擬實驗的好處在于還可以讓學生在模擬的情境中進行探究，去發現在其中所隱藏的奧妙，讓學生像做游戲一樣融入到研究當中，讓他們體驗到在研究過程中的興趣。這樣對培養學生的科學、創新精神和提高科學素養有很好的推動作用。在虛擬實驗中，虛擬實驗室采用的是人機交互的方式來進行實驗，就像自己真是的存在于這個實驗環境當中，不僅具有智能性、仿真性而且也充滿了趣味。這樣的環境充分提高了學生學習的積極性，培養了學生的創造力和想象力，提高了學生的創新能力和實踐能力。

二、虛擬現實技術在當前教學中所存在的問題

1.虛擬現實在技術上存在短板 當前，虛擬現實產業進入高速發展階段，但是產業在基礎技術方面仍存在一些共性難點和問題，如眩暈感消除、光場三維顯示、實時三維建模等。對于我國來說，關鍵共性技術短板問題更加凸顯。虛擬技術創造出來的世界與現實世界之間還存在有一定的差距，并不能夠感受到真是的感官刺激。這必定也會對學生在學習過程中造成一定的影響，并不能使學生完全沉浸在實驗當中，影響課程效果。

2.硬件條件不足 虛擬現實技術發展到現在，雖然在成本方面有所降低，但是虛擬現實在技術上還存在著一些問題。有些機械設備局限性還是很大的，盡管在價格上比較昂貴，但在應用效果上也沒有凸顯出絕對的優勢，與設備的價格相比在應用方面差距還是很大的。希望在未來的發展中技術會得到進一步的提高，在各方面更加完善，更廣泛的在教學中應用，提高教學水平。

3.社會性障礙 不管在任何時候人與人之間直接的交往都是非常重要的，隨著科學技術的發展，人們逐漸沉浸在網絡當中，不喜歡當著面聊天而在手機上進行交流。同樣的在使用虛擬現實技術后，同學們可能會沉浸在虛擬的實驗環境中，而忽略了與同伴的交流。這樣不僅不利于學習過程的探索，同樣也不利于人與人之間的交流，不利于形成良好的學習氛圍，時間長了也會引起各種矛盾。對于引起學生社會交往能力下降的問題，必須予以嚴重警惕。

結語：虛擬技術在教育方面帶給了我們全新的感受和體驗，帶我們感受到了以前所沒有想過的情景，給予了我們嶄新的教育思維，推動我們的教育發生了一系列的重大改革。讓我們更加能親身體會到所發生的事，進一步的去了解并且感受它，這對我們的生活和學習產生了極大的影響，把我們的教育方式推上的一個新的臺階。不過它所存在的問題也是不能忽視的，還有很多問題需要我們解決，只能說虛擬技術的發展還有很長一段路要走。

[1]蔡樹華.虛擬模型在中學生物學教學中的設計與應用的四個案例[D].云南師范大學，2016.

[2]羅成.虛擬實驗輔助中學生物實驗教學的實施與效果評價[D].揚州大學，2015.