NOBOOK虚拟实验平台在初中生物学实验教学中的应用研究

摘要：实验教学是初中生物教学的重要组成部分，旨在培养学生的动手能力及帮助学生更好的理解理论知识。“新课标”提倡有条件的学校充分运用互联网、多媒体等技术开展虚拟实验教学。基于此，本文介绍了基于NOBOOK虚拟实验平台的初中生物实验教学，供相关教师参考。

关键字：NOBOOK虚拟实验平台；实验教学；初中生物；应用

现阶段，初中生物实验教学存在专业教师少、教学方法单一、实验仪器不足等问题，导致初中生物实验教学质量不高。随着教育信息化改革的深入发展，虚拟现实技术在生物实验教学中得到应用。这项技术可以模拟现实环境，帮助学生身临其境地开展实验。在条件有限、实验难以顺利开展时，充分使用虚拟实验平台开展实验教学，有助于学生通过深度参与实验过程而理解实验内容，从而获得良好的教学效果。

NOBOOK虚拟实验平台作为涵盖初高中生物学虚拟实验的一款仿真软件，引入了HTML5技术作为底层技术架构，最新的V2版本采用新型的骨架结构及3D引擎[1]。其中，初中版涵盖不同版本的主流教材生物学实验，设备配备显微镜装片、3D模型等，是教学技术市场比较完善的软件系统。在初中生物学实验教学中使用NOBOOK虚拟实验平台，不仅可以激发学生的学习兴趣，还能解决学校实验设备不足等问题，对于辅助初中生物学实验教学发挥着重要的作用。此外，初中教师将其应用于实验拓展、课程复习等方面，有助于锻炼学生的学习能力，提升实验教学效果。

一、NOBOOK虚拟实验平台概述

生物是一门以实验为基础的学科，反过来，实验教学是生物教学中的基本形式。NOBOOK虚拟实验平台是诞生于2014年的教学软件，该软件支持在线使用，兼容PC端、移动端设备，适用于windows、android等多种操作系统。教师利用NOBOOK虚拟实验平台开展实验教学时，可以把实验移植到不同的应用上，从而摆脱硬件方面的限制。将NOBOOK虚拟实验平台用于生物实验教学环节，便于教师为学生演示实验，可将繁琐的实验变得更加高效、简单，从而提升实验教学效率及教学效果。此外，将NOBOOK虚拟实验平台用于初中生物实验教学，有利于避免部分实验的安全性风险，打破部分实验的时空限制，对于培养学生的核心素养、提升生物教学质量具有重要的意义。

NOBOOK虚拟实验平台的使用方法如下：打开NOBOOK软件，进入相应的登录页面（NOBOOK虚拟实验平台登录界面如图1所示）。输入相应的账号和密码，即可进入。根据实际阶段，可以选则初中版或高中版。使用者依据自己的年级打开相应的实验点击进入。每一个实验项目包含实验原理、材料用具、操作步骤等，学生顺利打开实验项目，进而明确实验目的等项目，随之，单击开始实验，即可借助鼠标对真实实验场景进行模拟，如切片、调试显微镜等操作，从而获得相应的实验结果。NOBOOK虚拟实验平台支持实验检索，学生可以在搜索栏输入相应的关键词，即可检索出想要的实验案例。案例支持点击观看、模拟实验等操作。

二、NOBOOK虚拟实验平台使用优劣势

（一）优势分析

生物“新课标”明确指出：“依托实验等一系列实践活动，加深学生对于生物学相关概念的理解，有利于激发学生探究生物学知识的兴趣，学会采用科学的观点、思路及方法解决现实中的问题，大幅提升学生应用生物学知识的能力”[2]。“新课标”要求教师创造良好的教学条件，指导学生亲身参与实践活动，确保课程教学获得良好的效果。与传统实验教学相比，NOBOOK虚拟实验平台具有灵活性好、交互性强、仿真性高等优点，学生利用鼠标即可顺利完成虚拟实验过程，也可以深入观察实验现象、分析实验结果等，大幅度提升了学生实验探究能力，也能在一定程度上锻炼学生的科学思维能力[3]。教师借助NOBOOK虚拟实验平台辅助开展生物学实验教学，相当于为学生提供不受时间、空间限制的实验室，学生在任意地方、任何时间均可利用虚拟实验平台完成实验操作。从空间视角分析，NOBOOK虚拟实验平台支持那些因客观因素无法开展的生物实验得以顺利完成。从时间方面分析，NOBOOK虚拟实验平台有利于降低实验操作的教学周期，确保实验结果或现象能在较短时间之内呈现出来，不仅可以节省实验教学时间，还能提升实验教学效率。随着互联网及相关技术的快速发展，远程虚拟实验室得到发展。在远程虚拟实验中，实验操作不再局限于生物实验室中，实验人员利用网络可以不受时空限制开展实验，与其他实验人员共享实验资源，满足合作实验、远程实验等要求，有利于提升学生的学习效率，为实验教学工作提供重要的支持。

（二）劣势分析

NOBOOK虚拟实验平台所用器材、实验现象等均由代码编译而成，学生只是机械化对实验步骤进行模拟，难以有效提升学生的实际操作能力。基于此，在利用NOBOOK虚拟实验平台开展生物学实验教学中，教师不可盲目采用虚拟实验代替真实的实验教学，而是应该充分发挥平台的辅助作用，弥补真实实验操作的不足之处[4]。教师在开展真实实验教学时，不可避免地会出现实验误差，使得实验结果与预期结果出现一定的差别。些许的误差有利于激发学生的好奇心，让学生在反复思索与验证中掌握知识。而通过NOBOOK虚拟实验平台开展的实验全部通过代码编写完成，按部就班向学生展现实验流程及结果，不会发生偏差，过程和结果太完美反而不利于激发学生的探索欲望。通过分析发现，采用NOBOOK虚拟实验平台辅助生物学实验教学中，教师不可盲目地一味采用虚拟实验，而应将其作为真实实验的有效补充。

三、NOBOOK虚拟实验平台的实际应用

（一）观察类实验的应用

显微镜结构观察是初中生物实验教学的重要组成部分，但是，一些纤维结构材料难以获取或实物观察效果较差，往往限制实验教学课程的开展。对于这类实验，教师可采用NOBOOK虚拟实验平台代替实物开展实验。NOBOOK虚拟实验平台中提供了大量显微镜实验范例，内容和类型比较丰富，且每一个实验均明确说明实验目的、材料用具等内容，可以指引学生开展实验流程操作，体会真实的实验场景[5]。例如，在进行“两栖动物青蛙”的实验教学中，该平台能够真实还原青蛙的形态，也支持动态展示青蛙跳跃、捕食等过程。在此基础上，学生可利用系统透视图观察青蛙的呼吸、消化等系统的解剖情况。细胞是组成生物体结构及功能的最基本单位，生物体的生命活动均以细胞生命活动为基础。采用NOBOOK虚拟实验平台辅助实验教学，以“观察洋葱鳞片叶表皮细胞 ”为例，具体教学内容如下：要求学生清楚了解细胞结构，理解细胞分裂、生长等知识。教师可先向学生发放任务导学单，主要内容包含：1.利用NOBOOK虚拟实验平台模拟解剖花、了解花的结构；2.介绍花传粉、受精过程。在课堂教学过程中，教师首先要为学生创设合理的问题情境，引导学生思考为什么无法看到菠菜叶的细胞，以激发学生的好奇心。在此基础上，教师通过播放视频向学生讲解不同生物材料的处理方法，对玻片分类等知识进行介绍。借助问题引导、学生互动、小组交流等教学环节让学生学会制作、观察指标细胞临时装片操作步骤及实验注意要点。通过NOBOOK虚拟实验平台，让学生在多媒体上展示如何制作临时装片，借助PPT呈现植物细胞结构图，经过师生互动、小组沟通等环节，让学生了解植物细胞结构、功能等信息，虚拟实验操作见图2。

小组讨论后，各组分别对植物细胞临时装片实验步骤、植物细胞结构等内容进行总结。随后，教师带领学生进入真正的实验环境中，观察学生的操作规范性并适时予以指导。利用NOBOOK虚拟实验平台对实验内容进行复习，有利于激发学生的学习兴趣，加深学生对实验知识、原理的了解和掌握，提升学生的实验操作技能。

（二）探究类实验的应用

探究学习有利于锻炼学生的实践能力和创新能力，开展探究性学习必须通过相应的探究性活动予以落实。生物学实验教学中，一些昂贵的实验器材，受到价格的限制难以普及，部分实验由于时间持续时间较长难以开展。采用NOBOOK虚拟实验平台开展实验教学，器材、时间均不再是问题。例如，在初中生物实验“探究酸雨对生物的影响”中，NOBOOK虚拟实验平台实验显示如下：将黄豆种子均匀划分为三组，依次为A组、B组、C组，第一组采用清水培养，B组采用pH值为5的溶液进行培养，第三组采用pH值为3的溶液进行培养，除溶液pH值外，其他条件相同，注意观察7日之内种子萌芽情况，进一步分析酸雨对于黄豆种子萌发的影响。学生通过在线设计相应的实验方案，对相关数据进行观察、记录及分析，总结出酸雨带来的危害。采用NOBOOK虚拟实验平台开展此次教学，不仅可以帮助学生顺利完成科学探究过程，也能让学生认同酸雨的危害，有利于学生树立保护环境的生态意识，促进学生生物学核心素养的发展。

（三）调查类实验的应用

调查法是生物学实验教学最常用的一种方法，包含定性与定量调查两种。开展实验教学时，教师要向学生提供学习量的测定机会，认真记录、整理并分析相关实验数据等内容。NOBOOK虚拟实验平台也包含调查类实验案例，学生可以根据需求选择相应的调查实验HOL4g7yL9iUIWmLL3JA+6aWDy6s7irox0/XTaVdvfn0=范例。如在“开展测定食物中的能量”这一实验中，NOBOOK虚拟实验平台直观呈现花生、核桃依次放于酒精灯火焰上进行燃烧的过程。除此以外，还可利用温度计查看水温升高的变化情况。若是花生，屏幕上的温度计显示水温自21.0oC上升至26.5oC，若为核桃，水温则从21.0oC上升至42.8oC，不同组别均重复3次实验。学生点击鼠标后，表格内会记录相应的数据，求出平均值，并对实验结果展开分析，从而测出花生、核桃这两种食物的含热量分别为693g、2746.8g。上述实验具有操作简单、安全性高等特点，有利于锻炼学生的实践操作能力。

（四）解剖类实验的应用

由于人体器官解剖实验需要的材料成本较高，难以在初中生物学实验教学中全面实施。因此，这类实验大多以教师演示的形式代替。而在实际教学过程中，往往就是把经过解剖的器官投影至屏幕上。这种展示法会受到屏幕像素的影响，导致学生难以清晰观察器官的结构特征。随着NOBOOK虚拟实验平台的出现及其在实验教学中的应用，其能支持虚拟器官的解剖，有利于学生更好地观察器官结构。如"观察心脏结构"这一实验中，教师可采用NOBOOK虚拟实验平台的“3D”实验功能对心脏结构及功能开展虚拟实验教学，引导学生对心脏外形进行观察，帮助学生学会识别与心脏连接的血管，以及其他与心脏相关的知识。在此基础上，教师可利用平台上的翻转模型，让学生认识到，可以根据心尖朝向判定心脏的左右位置。教师引导学生完成心脏外形的观察后，可以通过点击心脏解剖“3D”模型，指导学生对心脏四个腔进行观察，并帮助学生识别左右心房及心室。学生通过观察心脏解剖“3D”模型，能够准确识别与心脏四个腔连接的血管。在此基础上，教师可引导学生对心脏瓣膜进行观察。同时，教师通过对模型进行旋转处理，能够帮助学生多视角、全方面立体观察心脏的结构。

四、结束语

计算机有一定的参数误差，因此虚拟实验难以完全代替真实实验。但在真实实验难以有效展开或开展效果不理想时，教师可以借助NOBOOK虚拟实验平台开展实验教学，但任何一种工具的选择及使用均要基于教学目标，为教师更好地开展实验教学所服务。不论是虚拟实验还是真实实验，其有效性取决于教师的教学设计工作。教师要鼓励、指导学生积极参与设计实验的过程，启发学生的思维能力。日常开展生物实验教学中，教师要重视为学生建立良好的教学平台，为学生提供所需的支持，从而有利于锻炼学生的能力，提升学生的综合素养。

作者单位：靳丽丽 泰安市岱岳区范镇第一中学

靳丽丽（1981.11-），女，汉族，山东泰安，本科，一级教师，研究方向：初中生物。

参考文献

[1]罗明秀，杨程，高玉婧，等.在线学习平台辅助生物化学与分子生物学实验教学研究[J]. 广东化工，2021，48（5）：242-243.

[2]耿丽，张珍，杜镇镇.虚拟仿真平台在病原生物学实验教学中的应用[J].继续医学教育，2020，34（10）：58-59.

[3]徐双双.虚拟实验平台在中学生物实验教学应用的实践[D]. 安徽：安徽师范大学，2019.

[4]许兆伟，姚翠芳，姜文国，等.虚拟仿真在生物化学实验教学中的应用和探索[J].办公自动化，2023，28（21）：26-28，57.

[5]程幽池.NOBOOK虚拟实验平台在初中生物学实验教学中的应用[J].中学生物学，2023，39（7）：56-57.