虚拟平台实验在高中生物教学中的应用优势及实施策略

陈尾芬

摘  要：在高中生物教学课堂上，实验教学可以提高学生的实践技能，强化他们独立进行实验的操作技能。学生通过掌握实验的原理和操作技能，能更好地了解和认识生物科学，这对学生未来学习生物具有很大的帮助。但是，受各种因素的制约，目前高中生物实验教学的开展程度还不够高，教学质量也不够好。因此，教师开始关注虚拟平台实验，希望能够解决教学中存在的问题。文章将对虚拟平台实验的优势及其在高中生物教学中的实施策略进行分析，以供参考。

关键词：虚拟平台实验；高中生物；实验教学

虚拟平台实验是一项基于现代信息技术的新教学方式之一，为使学生获得一个高度仿真的生物学习探索环境，可将VR、云教学、AR等众多前沿技术相结合，使之能够作用于多种生物教学信息资源的呈现。这种方式能够突破常规生物实验在表现力、细节控制等层面的局限性，为学生呈现出更详细的实验过程及更具可信度的实验结果，并能够作用于高中生物实验教学体系的改革与优化，丰富教学内容。在高中生物实验教学中，教师要掌握虚拟平台实验的应用，让实验探索情境更加适应现代科学和技术的要求，让学生能够在生物实验过程中进行相互交流和独立探索，充分地加强他们合理思考的能力。

一、虛拟平台实验的优势

第一，虚拟平台实验是一种新颖的模拟实验，它有助于激发学生的独立思维，使他们能够更好地参与生物实验。虚拟平台实验是一种将计算机技术与信息资源相结合的方式，它在创新方面远超常规的生物实验方式，例如，教师可以利用大数据搜集相应的资料和数据，在上课时，为学生搭建一个生物实验情境，让他们自己去体验真实的实验景象以及过程等。同时，教师还可以将虚拟仿真技术的强大能力发挥出来，让学生就生物实验的主题进行互动探讨，这样有助于更好地激发学生的独立意识，培养学生的理性思考能力和创造力，从而提高高中生物实验的教学质量。

第二，虚拟平台实验经济有效，能将实验过程中的一些问题表现得更加形象。过去，在具体开展高中生物实验时，所产生的成本比较高，因此经常会因为一些原因导致生物实验无法进行或者是出现一些不明确的情况，这会极大地影响学生对生活世界以及生活现象的理解。虚拟平台实验经济有效，在实验装置上，教师需要确保虚拟平台能正常运行，从而让学生对实验现象有更为深刻的认识，更好地理解相应的理论知识和实验步骤。

第三，虚拟平台实验具有更广泛的适用范围，有利于教师进行多元化的生物实验研究。在高中生物教学中，虚拟平台实验具有十分广阔的运用空间，教师可以在实验教学中融入虚拟平台实验材料，也可以将虚拟平台实验与常规实验一起应用，实现虚实结合，在此基础上，教师通过探查、设置疑问、合作、设想、操作、总结等方法，不仅能让学生掌握大量的生物实验和理论经验，而且能够培养学生良好的科学探究精神和生物学习技巧。

二、高中生物教学现状

（一）知识传授方式单一

当前，我国高中生物的课堂教学模式依然停留在单一的课堂授课模式上，缺少多元化与创新。传统的教学方法难以调动学生的积极性，造成他们的学习积极性不高。教师开展的课堂活动对学生的学习效果有很大影响。但是，在当前的高中生物教学中，依然是以教师的讲解为主要方式，学生在学习过程中只是处于一种被动的学习状态，缺少了积极的参与和思考，这对提高生物教学质量有一定的影响。

（二）实验课程设置不合理

在高中生物教学中，培养学生的实际应用能力、科学素质等具有十分重要的作用。但是，由于受设备、经费和场地等因素的影响，很多高中开展的高中生物实验在规模和质量上都达不到要求。而且，在高中生物课堂上，要重视和现实的结合，使学生认识到所学的理论知识和实践的意义。但是，当前的高中生物课程存在重理论、轻实验的特点，导致实验教学质量较差。

三、虚拟平台实验在高中生物教学中的实施策略

（一）创建相应的虚拟实验情境

首先，教师在教学引导的过程中，要构建一个良好的虚拟实验情境环境。高中生物实验导学是十分重要的一环，许多学生对生物实验课题的学习兴趣不高，这主要是因为教师的指导方法比较落后。在生物实验导学过程中，教师应与教学主题相结合，随后应用虚拟平台为学生展现出相关的实验场景，使其变得直观、生动、立体。例如，教师在实际上课时，在投影仪上采用虚拟技术，让所有学生看到相应的场景，并让他们在现场模拟，让他们上前去触碰一下生物建模设备，并对他们进行思维引导和沟通：“各位，在亲自接触到生物建模设备之后，你有什么感觉？与模拟实验情境相结合，你能从中找到什么样的生活现象与规律？能不能跟同学之间进行交流？”在学生的交流中，他们会对结果进行描述，然后由教师在黑板上写下主要的结论，并对结论进行改进和补充。这样做，不仅让学生获得了宝贵的实验探索经历，而且极大地激发了他们积极参与生物实验的学习兴趣。

其次，构建模拟生物实验理论的虚拟模拟环境。学生对生物实验的实践活动有较强的积极性，但对探究、分析、探讨、归纳实验规律的主动性不高。在教授实验原理的过程中，教师应与实验过程相结合，采用虚拟平台模拟生物实验的各个环节以及各个阶段的反应过程。比如，通过Flash技术以及图形化接口，可以将生物实验工程的执行程序与效果进行实时的仿真，有利于进行实验原理分析。学生在这个生物虚拟仿真的实验环境中，可以对这个实验的流程和程序有一个全面的了解。根据这个虚拟的实验成果，教师可以让学生阐述这个实验的基本原则是怎样的，其中包含了什么生物的观念知识。在进行实验原理分析的过程中，教师可以让学生首先在一张演算纸上列出一些实验情况，再将每一步的反应都用简明的语言描述，将它们与生物课本上所提供的概念词相比较。学生建立并总结出生物实验的原则，从而提高了进行生物实验研究的积极性和自信心。

（二）增加虚拟平台实验功能

首先，在虚拟平台实验中，创建冻结与缩放函数的模拟实验软件。通过对该系统进行仿真，实现对该系统中各种生物现象的直观认识。例如，在涉及细胞内的分子的生物实验课题中，如果有一个重要的现象是由虚拟仿真实验软件来进行的，那么教师可以快速地按下停止键，然后把静止的图像放大或者缩小，在该平台中，教师可以对图像进行修复或者清晰化处理，使所有学生皆能看到实验细节，而且可以让学生相互沟通，探讨和总结在固定图像中反映的细胞结构和生命规律，教师也可以在旁边辅助。该方法不仅可以充分利用虚拟平台实验的作用，还可以增强学生对生物实验现象的观测与了解。

其次，利用虚拟平台实验软件设置图像录制功能。在实际教学中，影像录制能力是一个很大的优点，教师在实践中，可以事先将影像录制的命令导入这个模拟软件中。例如，针对某些细胞分子改变现象，教师可以将记录并储存的影像剪切成片段，分别给学生重复、缓慢地回放，引导学生用生物的词汇来表述细胞运动的规则与特征，并与生物教科书中的观念相比较，自行修正说明语言中存在的不合理之处，使其充分地展现在学生面前，并培养学生严谨、求实的生物研究态度。

最后，利用虚拟平台实验软件对系统进行数据处理。在生物实验的过程中，资料也是一个重要因素，要使学生全面了解生物实验现象，就必须有各种客观的资料支撑。普通的虚拟仿真实验设备要求具备数据分析功能，现阶段主流的虚拟平台能够直接分析所产生的实验数据，因此教师在动手操作时，可以直接采用其自带的数据分析以及计算系统处理相关数据，对实验过程进行仿真操作，以此生成相应的数据图、思维导图、统计表等，从而引导学生通过这些实验资料的统计图表，对生物实验现象的发生机理进行观测与分析。例如，将虚拟平台实验仪器的数据分析函数与生物实验相结合，观测实验现象，以增强学生的实验探究能力，增强其对生物理念的理解。

（三）积极进行生物实验研究

首先，高中生物教学中所包含的每一种实验课题都有各自的条件要求和特征，因此，在教学过程中，教师可以利用这些工具让学生更好地理解生物实验课题的实施所做的前期工作。例如，在进行生物实验教学时，教师可以通过同步虚拟平台实验系统，把生物学试验的问题录入系统的搜索引擎中。之后，该程序会自动地展示所需的设备、实验条件和须知等内容，为开展实验做好相关准备。教师还可以让学生将同步虚拟模拟实验系统中弹出的信息，下载到光盘中反复观察，也可以针对该软件中的某些项目和条件，对学生提出问题：“这一实验项目提出相关条件的依据是什么？能否在不改动条件的情况下，采用其他材料？”通过相应的问题，让学生将理论知识和具体的操作技能相联系，并积极探讨，分析在不同条件下设备为什么这么设定，使其能够明确生物学实验项目准备工作的重要性，养成提前检查的好习惯。

其次，采用虚拟模拟方法进行开放性的生物观察。这时，教师可以使用高仿真的虚拟平台实验软件，根据实际状况，统筹开放式科研活动，如使用卓信365做的仿真试验，把研究课题引入该系统中，然后让学生进行实际的生物学实验。同时对学生说：“大家都看到了，这款虚拟模拟试验软件给我们带来了很多实验室中没有的器材，下面，请大家按照划分好的小组设计相应的操作方案，然后完成实验并总结。”在学生制订实验方案以及具体操作的过程中，教师需要引导学生调整该平台中的各项参数，保证其能根据自己搭建好的实验计划进行仿真，在学生的操作技术不符合要求时，该软件就会对其进行正确的提示。

（四）将虚拟平台实验和具体实验相结合

首先，在选取虚拟平台实验与现实生物教学内容相结合的切入点时，应该以不符合要求为前提，对实验过程进行细化，确定哪些环节适合真实，哪些环节适合虚拟“实验。如果有些实验设备比较便宜，实验室设备比较齐全，但需要进行比较久的观测，那么教师可以将实际验证的操作步骤保存下来，再将虚拟平台实验软件用于实验结果的演示。在此基礎上，根据不同的教学方案，提出相应的教学方案。

其次，在学生真正参加虚拟模拟和现实实验相结合的生物探索过程中，教师应该在各个阶段进行各种实验引导，比如，在生物实验的实际操作过程中，教师可以引导各个组的学生进行协作，结合实验要点，明确注意事项和容易出现的问题，科学使用相应的材料与设备，在具体操作时，必须让学生注意用火、用电以及用解剖刀等材料，做到合理、规范。在对实验结果进行仿真展示的过程中，教师要引导学生仔细地研究实验结果，同时归纳和总结在实验中的生物概念、原理和思想等，这样才能使生物实验的教学目的达到虚实相融的目的。

四、结语

总而言之，虚拟平台实验为高中生物的教育发展带来了一个良好的机会，但同时也给高中生物教师的教学理念、教学技巧和教学反思能力带来了一些新要求。在虚拟平台实验教学实践中，教师必须监控教学进程和教学顺序，保证教学进展的情况，因为不受约束的“虚拟操作”会严重影响到教学的质量。另外，虚拟平台实验仅是提高教学质量的一种方法，并不能代替传统的课堂教学。所以，教师要结合当前的教育目的和学习内容，优化教学过程，或者进行结合，不能一味地追逐信息技术，而忽视了其他教学方法的优点，从而造成教学“异化”。

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（责任编辑：何田田）