虚拟仿真实验在高中生物实验教学中的应用

曲卓玛

(西藏日喀则市拉孜高级中学 西藏 日喀则 858100)

根据生物实验，它是一门自然学科，是通过实验研究生命现象和自然科学行为规律的重要学科。生物学的诞生在既定的进化过程中，生物实验是人类研究生命规律的最基本方式。通过生物实验，帮助学生学习和理解自然生物学的规律，理解研究和科学思维。但在目前实验生物学教学中，由于实验室设备不足，实验课时间不够，实验课开学缓慢，实践技能正在被理论课所取代。

1.虚拟仿真实验

虚拟仿真实验是在计算机系统中使用虚拟现实技术来创建一个组织知识的集成环境。这种虚拟实验环境允许对计算机创建的真实或虚拟世界进行高级模拟。用户可以通过多种感官渠道与虚拟世界进行交互，包括视觉、听觉和触觉。虚拟仿真将虚拟现实世界技术和仿真技术结合成一张实验地图。它基本上是在虚拟计算环境中模拟真实的实验室设备和材料。实验者使用计算机创建模拟实验材料并进行虚拟实验[1]。

2.将虚拟仿真实验应用于高中生物实验教学的路径

《普通高中生物学课程标准(2017年版)》建议实验室教育者的设计多样化，例如使用电子设备进行模拟实验或使用多媒体和互联网进行虚拟实验。虚拟仿真利用虚拟现实技术和仿真技术，在梦幻般的环境和场景、逼真的工作对象和学习内容中创造灵活多样的关系，提供有效、安全、经济、完全开放的教学和学习。除了理论教学和实践培训外，第三教育体系可以成为信息时代教育改革的发展方向，将成为教育信息化实践的重要资源。课前预测通过在课堂教学和课后研究中体验虚拟模拟，学生可以积极参与获取知识、养成理性思维习惯、有效提高学习成绩的过程。

2.1 利用虚拟仿真实验进行课前预习。通过虚拟模拟实验，学生可以充分展示自主学习的能力，学生可以根据书中内容在不同的教室进行实验。学生在虚拟仿真平台上学习实验原理和实验材料，执行仿真任务。如果操作不正确，系统会显示错误指示，学生会表现出错误的行为，以便学生及时解决，在老师的指导下完成整个实验后最终做正确的事情。这样可以让学生在课前掌握实验过程，同时能够解释实验过程中可能出现的问题。

2.2 植物组织培养虚拟实验。高中生物人教版《现代生物科技专题》介绍了植物组织培养的原理、条件和过程。植物组织培养技术是现代生物技术中非常实用的一门课程，是植物基因工程实验中最重要的关键。这也是技术之一，但是很难获得常规高中实验室使用的无菌技术，这需要时间来研究种植植物的技术。环卫高中生物实验室设备与技术学生模拟植物基本操作、栽培技术的跨界阶段，获得更直观的体验和亲身体验实验的乐趣。他通过虚拟实验弥合了差距，促进了学生积极而深入的教学。

2.3 利用虚拟仿真实验进行课中学习。教师在开始时为学习者提供基于自主学习者的学习体验，并使用学习问题模块在课前检查学生的情况，并帮助他们及时调查学生的问题。实验目的实验原理关于实验材料的研究。学生有意识地记录在准备学习时出现的问题。这将提高您的训练效果。教师不要求对实验过程进行解释和演示。您可以让学生在活动挂图上设计演示过程和结果，或者谈论您自己工作中的差异和挑战。之后，所有学生在电脑上独立作业，老师带队。在同一个实验中，每个学生的进步可能不同，但最终他们结束了实验。一些学生根据教科书中列出的程序依次学习。一些学生通过完成组合体验课程来总结各个步骤并节省时间。完成本次实验后，部分学生使用仿真平台对练习卷中描述的实验进行评价。本课程不仅满足学生的创造力，而且培养学生的独立研究和科学思维。最重要的是要认识到教师教育作为一个主体的变化，学生学习作为一个主体，促进教育体制和学生学习方式的变化。

2.4 标志重捕法虚拟实验。高中生生物学必修二第四章第1节“种群的特征”中的“标志重捕法”相关内容。这一内容属于种群特征中调查种群密度的方法，这是第4章“种群和群落”的基础知识之一，也与下一章密切相关。虽然这部分的内容显然不是课程标准的要求，但最近的经验表明，这种方法很有可能：考题不仅要知道原理，还要找出错误的分析，才能理解其本质并计算结果。学生能够控制陷阱的开关时间、分布，还能够控制种群的分布情况(随机分布、集群分布、均匀分布)该模型使学生能够了解人口分布和随机化的影响。从陷阱到应用该项目还可以“运行”先“讨论”的实验，以解决试验周期长、实验组多的问题。这不仅培养了操作技能，而且还增强了学生的能力。“深入的横向理解包括某些客观因素对归因于科学实验的错误的影响。

2.5 利用虚拟仿真实验进行课后探索。传统的实验教学中，教师为主导的体验式学习来补充这种体验式，通常不会寻求并扩展这项实验性研究。但是，虚拟仿真实验平台允许教师要求学生在课本上进行实验，然后要求他们继续研究或改进他们的课本体验。虚拟体验模拟平台有很多学生可以找到和使用的功能。如人教版高中生物必修1教材中的“生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中，教材中给出的还原糖的检测条件是50℃～65℃水浴加热。有同学问：“为什么是这个特定的温度，或者可能是不同的温度？”研究过程充分培养了对该主题的研究态度和基本的阅读理解能力[2]。

3.结语

得益于新技术，虚拟仿真使学生更容易学习。我们怎样才能更好地在教学中运用它来帮助培养学生的实践技能？如何认真运用申请方法，学生如何忠实或充分展现学科的基本能力，是值得思考的问题。