淺議虛擬實驗在初中生物教學中的應用前景研究

摘要：虛擬實驗作為一種教育技術，是一種具有有效性、仿真性的實驗.能夠將實驗時間更好地縮短，從而減少成本.學生可通過反復實驗的方式，自主預習實驗、主動操作練習，使虛擬實驗的便捷性、仿真性更好地體驗出來.據此，對虛擬實驗在初中生物教學中的應用前景進行深入分析與探究.

關鍵詞：虛擬實驗；應用前景；初中生物

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）08-0140-03

1虛擬實驗在初中生物實驗教學中的應用原則

1.1可行性原則

在虛擬實驗教學過程中，可行性原則主要是指教學形式需要充分按照初中生物的內容和虛擬軟件等條件，明確實驗的可行性.虛擬實驗也不是無所不能，對于一些缺乏素材或是對設備要求較高的生物實驗并不適合虛擬實驗的開展，部分實驗內容為了能夠達到良好的效果，需要通過進行真實的實驗，在現實中，只有欠缺觀察效果的情況下才能夠通過虛擬實驗進行模擬，更好地展現生物實驗過程、凸顯生物實驗現象.同時，虛擬實驗必須具備設備支持的條件，包括手機、計算機等設備，虛擬實驗需要通過滿足其中若干個條件下才能夠開展.

1.2主體性原則

開展初中生物虛擬實驗教學要體現學生主體主導地位，學生在已有知識和能力的基礎上，教師通過多樣化的方式調動學生的積極性與學習興趣和熱情，促進學生能夠在學習過程中更加積極主動.在整個實驗活動過程中，教師應當更加注重自身的指導角色，強調學生的課堂主體性.在進行虛擬實驗的過程中，教師為學生提供有關實驗的豐富電子素材，讓學生能夠自主選擇合適的器材和實驗物品開展虛擬實驗，教師巡回指導，對于學生在虛擬實驗中的困惑進行點撥，注意課堂實驗的準確性，虛擬實驗具有開展簡單、操作性強的特點，學生可以隨時隨地開展，發揮學生的主動性，實現虛擬實驗輔助實驗教學的教育價值.

1.3啟發性原則

虛擬實驗同樣對學生的思維能力、動手能力具有促進的作用，教師因地制宜，將生活素材融入到虛擬實驗中，通過不同的方式對學生進行多樣化的引導，使學生能夠自主思考，及時發現問題并解決問題.傳統實驗基本都是按照教材的器材、物品、步驟按部就班地操作，學生主動實驗性不高，通過實驗開發學生科學素養的價值不能發揮.在該種情況下，學生會對實驗被動接受，不能產生積極有效的主動思考、主動實驗，因此，在實驗教學過程中，教師對學生的引導應當一步步地通過任務布置、提問，使學生能夠自主尋找問題的答案.在啟發、引導過程中，發散學生思維，為學生的實驗探究提供不同的視角和多元化思路.

2虛擬實驗在初中生物實驗教學中的應用前景

2.1構建真實情境，增強初中實驗教學效果

虛擬實驗具有耗費資源少，實驗效果強的特點，可以模擬一些條件比較特殊、耗時長的生物實驗，構建真實的情境，為學生營造逼真、身臨其境的學習氛圍，達到教學目標所設定的學習環境.在該種學習環境下，學生通過思考、操作實驗過程，觀察生物實驗現象，領會實驗背后的生物知識，不斷激發學生的探究能力、自主學習能力，使學生能夠在學習中以積極的情感態度投入實驗體驗中.創設情景通常分為構建生活情景、創設信息情景等，將這些情景靈活地運用到具體的虛擬實驗教學過程中.與實驗內容相契合的情境能夠渲染實驗的氛圍，增強實驗效果，激發興趣，體現出虛擬實驗的實用價值和教育價值.在此基礎上，教師引導學生整體合理地規劃出實驗目的、實驗材料以及實驗步驟.明確實驗目的，充分圍繞實驗目的展開有效實驗，使學生充分了解實驗的原理和過程，促進學生在具體實驗過程中更好地掌握重難點內容，避免脫離主旨問題等.

例如，在“觀察種子的萌發”的虛擬實驗中，先營造一個種植園的情境，里面有各種各樣的植物，學生可以體驗不同種子的萌發過程.在材料選擇時，學生可以選擇玻璃器皿、細沙、玉米種子、西瓜種子，然后在玻璃器皿中加入細砂，在兩個玻璃器皿中靠近玻璃的一面分別播種玉米種子和西瓜種子，深度大約5cm左右，然后可以選擇時間，1h后、5h后、1d后、2d后……，通過改變時間進度來觀察種子在不同時間的萌發狀態，并將觀察時間和觀察現象記錄下來.通過虛擬仿真實驗，能夠讓學生隨時可以對實驗現象進行觀察，有效地縮短了實驗的時間，提高了實驗效率，讓學生觀察到了種子萌發的全過程.隨后，教師讓學生依據實驗現象進行分析玉米種子和西瓜種子在萌發的過程中有哪些相同點，有哪些不同點？通過對種子萌發形態的觀察，你認為將種子的萌發劃分為幾個階段比較合適，并結合實驗現象進行說明.教師依據實驗結果，引導學生思考和討論，有利于學生在具體學習中能夠針對性的學習，積極開動大腦，自主探究，主動學習.

2.2開展虛擬實驗，教師加強實驗指導

虛擬實驗的開展有效提高了初中實驗教學的效果，在實際的虛擬實驗中，學生需要充分配合教師，教師需要積極地進行巡回指導，從而能夠及時糾正學生錯誤的實驗步驟或錯誤的實驗操作方法，并結合學生的虛擬實驗具體情況進行針對性指導，評價學生的各項情況.學生在進入虛擬實驗頁面后，需要對具體的實驗任務進行認真分析，對實驗的板塊進行準確尋找，隨后開展虛擬實驗的準備工作.在虛擬實驗頁面中所包括的板塊主要分為實驗目的、實驗器材、實驗物品、實驗環境等內容.實驗目的是學生實驗任務的最終目的，即實驗所要探究的問題或是觀察的現象，最終得出的結論.實驗器材、物品等是開展實驗所要選取的素材，學生依據不同的實驗設計思考會有一定的差別，學生按需所取即可.學生在遇到疑惑或是錯誤的時候，可以選擇提示，或是求助教師、同學.虛擬實驗開始后，學生可以依據自己的想法大膽嘗試，當出現操作錯誤或是材料選擇錯誤的時候，學生可以退回到上一步操作，對實驗步驟和實驗內容進行修正，或是重新進行實驗的設計和驗證.

虛擬實驗并不是孤立的，在實驗過程中，師生、學生之間可以在線討論，教師可以參與到學生的實驗過程和步驟中，也可以在線依據軟件的提示對發生錯誤的虛擬實驗進行個別指導，對學生虛擬實驗中所遇到的問題進行隨時解答，并做出相應的評價.通過虛擬實驗能夠充分達到三個目的，分別為：（1）對實驗現象認真仔細地觀察；（2）對實驗現象進行詳細記錄，對實驗步驟進行有效地總結，包括注意事項、實驗結果等；（3）詳細分析實驗中出現的問題，與教師、同學一起交流解決.

2.3分享交流結果，提高學生的實驗能力

初中生物虛擬實驗完成后，學生之間互相展示實驗過程和結果，分享實驗經驗和心得，教師根據學生的虛擬實驗操作和結果進行相應的點評.在分享交流環節中，有三個方面需要做到：（1）學生按照教師在課堂教學中所提出的問題進行相應的學習，同時在虛擬實驗中，學生需要整理所獲取的結果.學生對虛擬實驗過程、原理和結果進行簡要的介紹，展示虛擬實驗的創新之處，共享實驗成果；（2）學生之間的互評.在學生展示虛擬實驗結果后，學生之間對實驗過程、操作步驟、實驗結論等方面進行互相學習和評價，互相學習、互相借鑒，從而充分實現取長補短的效果.另外，也可以等學生展示介紹完畢后，其他學生對此進行相應的評價；（3）按照自身虛擬實驗情況，學生可對自己無法解答的問題進行整理，全班學生能夠進行彼此交流，共同為學生進行相應的問題解決，如果學生不能夠有效解決，教師則進行答疑解惑.在整個過程中，教師需要充分扮演學生的引導者、聆聽者、組織者，對虛擬實驗的方法、思想進行匯總，對虛擬實驗的各個環節進行評價，從而形成過程性評價和總結性評價，不斷提高學生在虛擬實驗中的探究精神和動手能力.

2.4總結鞏固，提高虛擬實驗效果在完成課堂教學后，教師并沒有結束自身任務，而是需要對本節課進行整體總結，并做好反思工作.反思主要是為了能夠對本節課程查找不足之處，同時對教學精彩片段進行有效的記錄.學生在課堂中的學習表現能夠直接反映教學的整體效果.基于此，教師需要充分按照學生的實際表現以及學習情況對自己的教學效果進行反思，對不同環節進行評價，學生的積極性在哪個環節中略差，教師應當做出如何的調整，在課堂教學中，教學機智也應當進行及時記錄.通過教學反思，不僅能夠將自己的教學經驗進行積累，同時能夠不斷強化自身的教育教學水平.除此之外，教師需要與學生構建良好的師生關系，提升與學生之間的有效聯系，通過該種方式能夠更好地監督學生的學習，同時還能夠更好地對學生在學習過程中所存在的問題進行及時發現，做好解答.在整體教學過程中，教師的活動和學生的活動之間具有實時交互、共同發展的特點，并不是以往傳統的“傳遞——接收”模式，基于此，應當充分加強教師的整體虛擬實驗教學水平，在初中生物教學中，促進虛擬實驗的整體應用效果.

綜上所述，與傳統實驗相比，虛擬實驗具有實質性的突破，能夠充分提升學生的實驗安全，帶來豐富的實驗素材和多樣化的方法，加強學生動手能力.因此，在初中生物教學中，虛擬實驗具有很高的教育應用價值，應用前景廣闊.隨著科學技術的快速進步，初中生物教師也應當不斷改進教學模式，在教學中有效應用科學技術手段，促進整體教學質量和教學效果.

參考文獻：

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[2]金雨琪，張今今.概念圖在初中生物學有效教學中的應用——以“細胞的生活”為例[J].中學生物教學，2022（3）：30-32.

［責任編輯：季春陽］

收稿日期：2022-12-15

作者簡介：李英（1973.4-），女，甘肅省隴南人，本科，中學一級教師，從事初中生物教學研究.

基金項目：本文系甘肅省教育科學“十四五”規劃2022年度一般課題《虛擬實驗在農村初中化學實驗教學中的應用探究》的階段性研究成果，課題立項號GS[2022]GHB0855.