虚拟现实技术助力高中生物教学初探

唐欢

摘要：教师利用虚拟现实技术的多感知性、交互性、自主性等特点，将虚拟现实技术应用于高中生物课堂教学与实验教学过程中，与传统教学方法有机结合起来，有利于学生自主学习，养成科学思维，培养探究精神。

关键词：虚拟现实技术   高中生物   实验教学

一、虚拟现实技术的概念和特点

虚拟现实技术，简称VR技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合，交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，让用户沉浸于虚拟环境中，对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的感官。虚拟现实技术的特征包括：多感知性、存在感、交互性和自主性。

二、VR技术对高中生物教学的影响

VR技术是一门富有挑战性的交叉技术。纵观生物科学发展历史，技术的进步对生物科学的发展起着促进作用。如光学显微镜的发明，让虎克看到了细胞的形态;电子显微镜的发明，使人们能够进一步观察到细胞内部的亚显微结构;由于空气成分的发现，人们才能够更进一步地研究植物光合作用等。笔者相信，VR技术的发展也会对生物科学、生物教学的发展带来深刻的影响。

高中生物学课程的精要是展示生物学基本内容，让学生领悟生物学家在研究过程中持有的观点、解决问题的思路和方法。结合VR技术独有的特点，笔者发现它对高中生物教学的影响主要包括以下几个方面。

1.对生物课堂教学的影响

高中生物课程中有部分内容是微观或宏观方面的，教师如果利用虚拟现实技术，可以更直观展示教学场景，帮助学生更好地理解微观或宏观方面的知识。如在教学关于生物膜流动镶嵌模型时，传统的教学方式是教师讲授，并结合图片、FLASH动画等帮助学生理解这一模型。在这种学习过程中，学生存在认知差异、认知不够深刻等问题。如果教师利用VR技术进行教学，学生进入生物膜的微观三维动态视景，不仅能够直观观察，还能够尝试动手改变这一模型。比如学生将原本尾尾相对的磷脂双分子层换成头头相对，看看生物膜会发生怎样的变化，有助于学生深入理解生物膜的流动镶嵌模型。由此看来，VR技术有利于培养学生主动探索的精神，养成科学思维，形成探究精神。

2.对生物实验教学的影响

生物是一门实验学科，很多结论都是通过实验得出的。然而，由于受到实验时间过长、实验材料难觅、实验场地受限、实验过程危险等因素的影响，很多高中生物实验难以开展和实现。比如DNA半保留复制的验证实验在高中实验室是难以完成的，因为基因工程基本步骤中每一步都过于微观和抽象。如果教师利用VR技术生成模拟实验环境，模拟实验时间、实验材料、实验场地、实验危险等，每一位学生都可以在模拟实验环境中亲手完成实验。同时，由于VR技术具有交互性和自主性的特点，学生在这一技术的帮助下，不仅可以完成实验，还可以自行设计实验，进一步探究相关实验，有利于学生主动參与学习，完成生物知识的学习。

三、VR技术的不足

首先，由于VR技术是一门前沿学科，其设备无论从硬件还是软件上都有待发展和优化。高中生物教师在使用VR技术完成教学工作的过程中，需要和VR技术工程师共同配合，以便完善VR技术在高中生物教学领域的运用。

其次，VR技术仅仅是模拟相关环境，这种模拟出来的环境即使再逼真，也会与真实情况有所差异。如在模拟实验环境的过程中，学生动手操作的实验过程可能会与真实情况，如时间、材料、手感等各方面存在一定的差异。因此，笔者认为没有必要将VR技术运用到所有的高中生物课堂和实验中。如“利用高倍显微镜观察各种细胞”的实验就完全没有必要运用VR技术，毕竟学生要实实在在地学会如何使用高倍显微镜。笔者认为，VR技术应该是为高中生物教学服务的，高中生物教师不能为了使用这个技术而运用它，应该结合教学设计和教学目的有选择地使用。

四、结语

将VR技术应用于高中生物教学过程中，学生能更好地提高学习自主性，养成科学思维，培养探究精神;将VR技术应用于高中生物实验，教师可以充分利用优势更好地完成教学任务。

参考文献：

[1]曾凡伟.虚拟实验在高中生物教学中的应用及评价[J].中学生物教学，2016，（11）.

[2]王金淑.网络资源助推高中生物高效教学研究[J].成才之路，2016，（9）.

（作者单位：南昌市第三中学）