虚拟实验在初中生物教学中的应用

商淑华 王永升

由于现代教育和科学技术的飞快发展，目前，虚拟实验技术更加广泛的运用于很多领域。更新和改善实验教学的教学模式、内容和教学方法是改善实验教学的重要内容。实验教学作为教育活动中的重要部分，它对于培养学生的实践操作能力、实践创新能力和问题解决的能力是非常重要的。在实验教学急需改革和虚拟实验技术的发展成熟促使下，使得对于虚拟实验的研究也发生了变化，当今虚拟实验在教育中的运用已开始由理论方面的研究向实际运用方面迈进。

一、生物教学大纲对生物实验的要求

《中学生物教学大纲》第一次把学生实验和教学要求以及相关知识点用表格的形式罗列出来，使知识点和学生实验应达到的教学要求层次较旧大纲具体而明确，这符合心理学规律。因而初中生物教学既应切实落实大纲对知识点的具体教学要求，又应切实落实大纲对学生实验的具体教学要求。中考和高考实验考查的转向，即：由简单机械的记忆实验基础知识向对实验的原理、思想和实验方法的理解这个层次转化，尤其重视对学生考查综合处理问题的能力和实验操作能力。随着现代社会科学技术的迅速发展和教育改革的不断深入，学生所学习的课程内容和数量都经历了较大调整，与之相呼应的实验教学模式也面临变革。为此，生物教学活动革新的基础是加强实验方面的教育教学。

二、中学生物实验教学的现实需求

作为中学生物学课堂教学中的一个关键性环节，实验是对学生实践操作能力、创新意识和创新思维培养的一种基本手段。然而有时常会因为实验器材自身所存在的局限性，所以全体同学就无法直接清楚地观察到整个实验过程和实验现象，以至于实验教学的效果会受到影响；有时却因为这个生物现象自身就是一个比较微观的领域，没有办法直接进行操作等因素，使得学生在实验教学过程中无法获得对于相关实验的感性认识，也就不能较好的把握整个实验的相关规则、原理及现象；有时候由于实验自身就存有某些方面的不足之处，便会使得学生很难出现较为丰富的联想，依据实验产生的现象进而分析出它的实验原理则难于完成等。实验具备有趣生动和形象逼真的特点，在形成生物概念、得出生物规律前能够为学生营造出鲜活的生物场境，对学生生物的学习表现出重要的现实意义。作为一名生物教师，首要任务就是：尽最大努力的给学生创设展现出形形色色的生物现象和丰富多彩的生物教学场景。由此看来，积极推进中学生物实验教育教学，提高学生实验能力是我们必须去做的重要任务。

三、网络教育呼唤虚拟实验

实验教学是一个实验操作和实践过程，学生需要自主动手实际操作和细致观察实验现象。目前不管在技术方面还是运用其方法上通过网络展开的教学都已经非常成熟，其发展步伐可谓迅速，但由于传统实验教学存在着近距离性和实践性的特点，因此在组织实施上存在着很大的困难，这自然也就成为实验教学的一个难点，也是制约教学质量的一个关键原因。

计算机网络发展快速，它是在计算机和通信技术二者的有机结合中出现的。虚拟实验的含义随着科学技术的逐渐发展孕育而生，随之出现了网络虚拟实验，向人们显示出了科研方法和信息社会下学习情境的发展方向。计算机网络虚拟实验教学方式作为传统实物实验教育教学的有益补充已成为增强学生实践操作能力、优化教学质量和提升教学水平的关键方法。

通过走访、问卷等调查发现，目前，我国中学实验资源不是很足，特别是中学生物实验教学存在很大的差距。第一，由于政府投入教育的资金有限，而教育投在实验教学仪器和设备方面又少之又少，这样就造成实验资源严重匮乏。现实又存在班级学生人数的严重超编等等一系列的问题，这样就导致教师工作量量繁重，不能及时做实验，只能是在黑板上讲实验。不能像国外教育实验课程那样上实验课，因为国外每堂课，教师是根据自己的课程需求来选用合适的实验器材设备开展实验设计和实验教学，我们没有条件把各个实验都放手于学生独自完成，而且要真正做到每堂课都进行实验的确也是不现实的。其结果就是造成了现实的学科教学中缺乏实验的探究，造成了很多学生从心理上感觉生物是一个难学不容易理解的课程。第二，因为虚拟实验系统的建构模式还需改进很大程度上影响了开发实验项目的过程，学生亲自参与到实验过程中且独立的开发操作同时也受到了制约。在这个实验操作学习过程中学生并不是完整实验过程的主导者，而单单只是观众或是模仿者，依据教师的操作演示和讲解过程，去模仿实验的简单操作步骤，这样就导致了不能有效的培养和训练学生的创新思维能力和动手操作能力 。最后，因为在课余时间实验室大都开放的较少，所以就减少了学生主动探究实验操作或者重复进行操作过的实验的机会。有的实验存在潜在的危害和危险性，若是让学生亲自动手做的话，可能会带来一定的危险。

总之，理论上实验教学的强度和力度需要加大，而现实教学中的实验的数量和实验的质量却又受到实际的教学情况的限制。怎样才有效解决这个矛盾呢？虚拟实验有关软件的产生彻底把此类问题处理好了。目前我们利用虚拟实验可以作为传统实验教育教学的有效辅助或有益补充（当然不久的将来有可能普遍代替传统的实验）。假如有些实验操作很危险又或是因学校条件原因造成实验根本无法实现，那么我们可以利用虚拟实验系统代替，可以进行虚拟实验的操作观察其实验效果从而达到实验教学的目的。对于那些不能运用传统实验方法来操作的实验，教师也可以运用虚拟实验来演示操作。借助虚拟实验系统，生物学科中全部的实验教师可以演示给学生，各个学生也可去亲手操作。另外，师生可以随心所欲地不受时间和空间的限制在课堂内外都能开展虚拟实验的探究操作，因为是虚拟的，实验系统的所有实验器材、材料都不会因为反复应用而担心呈现质量问题。

（作者单位：山东潍坊锦程中学）