高中生物虚拟仿真实验与真实实验的交融互补

朱爱卿

（江苏省常州市武进区礼嘉中学）

高中生物虚拟仿真实验与真实实验的交融互补

朱爱卿

（江苏省常州市武进区礼嘉中学）

虚拟仿真实验的出现使信息化教学进一步深入课堂。虽然在某些方面它的优越性弥补了真实实验的缺陷，然而它也有诸多缺陷。因此，真实实验和仿真实验的结合才是中学生物教学的未来发展趋势。融合这两种实验方式，扬长避短、互补交融才能更有效地引导学生自主、能动地学习，提高学生的生物学素养。

虚拟仿真实验；真实实验；仪器

高中生物学科中的实验教学要求学生在教材及教师的指导下自主完成实验。实验教学在课堂中的扎实展开，能够有效地培养学生的动手实践能力和操作能力，促进学生在掌握生物原理和操作技能的基础上，更加全面地认识和学习生物科学。在高中生物课堂中，学生可以通过实验简单快捷地了解和掌握所学的生物知识及原理，感受生物这门特殊的自然科学。

一、当前高中生物实验教学中存在的问题

然而，在实际的实验教学中，许多方面存在不足，如实验教学中所需要的材料过少或者缺少其中某一样实验器材都将导致实验无法正常开展。而有些则是因为所要进行的实验本身存在一定的危险性而无法真正开展，以至于实验教学在生物课堂中成为一种摆设，也就无法发挥实验教学本身的辅助作用。这不仅严重影响着教师的教学活动，还减少了学生全面学习生物知识的方法和途径。当然不免有些教师在实验教学中为了节省时间而演示生物实验，也就是通常所说的教师做、学生看。这样一来，学生也就不会积极主动地参与到实验教学中，这不仅不利于培养他们的动手实践和操作能力，还降低了他们运用生物知识去分析和解决实际问题的意识与能力。由此可见，高中生物教学中实验教学的开展存在许多的问题，而作为高中生物教师，我们在教学过程中要善于科学合理地运用适当的教学方法进行实验教学，对于存在危险性及实验器材缺乏的实验，我们可以利用计算机、多媒体技术模拟实验仪器及实验操作进行模拟仿真实验教学，以此突破生物实验的局限性，实现生物虚拟仿真实验与真实实验的相互交融与互补。

二、高中生物虚拟仿真实验与真实实验的整合

（一）虚拟仪器及虚拟仿真实验

高中生物虚拟仿真实验即利用全新的、先进的且富有生命力的虚拟仪器和多媒体计算机，对教材数据进行分析和处理，在虚拟操作中为学生展示其中的实验步骤和结果。虚拟仿真实验综合运用了计算机图形学、图像处理与智能技术及音响技术等多方面的功能，给学生以直观形象的感受，促进他们更加简单快捷地学习和掌握生物实验的设计及操作。虚拟仿真实验主要通过虚拟仪器进行，虚拟仪器就是在多媒体计算机上配上相应的专用软件和硬件，并设定和设计好的测试功能，从而实现真实仪器所具备及缺乏的特殊实验教学。

1.虚拟仪器的特点

相比于传统的实验仪器，虚拟仪器更加智能，处理能力更强，且使用起来更加方便灵活，它的开放性和功能软件的模块化有利于提高资源的重复利用率，并缩短系统组建时间。运用计算机对生物实验内容进行分析、存储、显示及打印，能够有效地完善数据的传输和交换等性能，使得组建系统更加简单快捷。

2.虚拟仿真实验的特点

虚拟仿真实验使抽象的生物知识更加形象和具体，运用多媒体为学生提供声音、图像、文字等多方面的内容，其信息量大且应用范围广，能够在激发学生学习兴趣的基础上，提高他们对生物知识的表达和运用能力。在进行虚拟实验教学之前，教师可以利用多媒体计算机对实验模型和过程进行精心设计，从不同的角度和层次为学生加以演示和讲解，促进他们形象化思维的形成。高中生物教学中进行虚拟仿真实验对实验教学尤为重要，不仅有利于提高生物教与学的质量和效果，还能够保障实验设备及教师的安全，促进实验教学的高效开展。相对于传统的生物实验教学，虚拟仿真实验给学生的实验过程增加了许多乐趣，使他们更加热爱生物实验，乐于学习生物知识。

例如，人教版高一生物必修2第三章《基因的本质》中，DNA分子的结构和复制过程微观、抽象，学生即使制作出DNA物理模型，也难以在不断犯错和纠正过程中，准确模拟整个复制过程。借助虚拟仿真系统，利用计算机对DNA分子的复制步骤进行分析整合，使学生能够展开思维的翅膀，自由模拟想象中的复制过程。在各种史料和事实的支撑下，构建、完善DNA复制模型。在手脑并用操作实验的过程中直观地感受和理解DNA复制的方式、特点，大大提高了生物教学的效率。

（二）真实实验

真实实验是教师在生物教学过程中运用实验仪器进行实际操作的实验活动，它给学生以真实的感受，消除他们对抽象知识点及虚拟实验的学习障碍，并在这样的实验过程中对生物产生新的认识和看法，这对高中生物实验教学起着重要的作用。

（三）高中生物实验教学中虚拟仿真实验与真实实验的关系

高中生物实验教学中的真实实验是虚拟仿真实验的基础，即虚拟仿真实验是对真实实验的模拟，虚拟仿真实验能够有效地弥补真实实验的缺点和局限性，二者相辅相成。

注重大容量，注重内容的全面性，课件中的动画修饰太多、图标太多、声音太多，最终导致课件的内容多、杂、乱。错误地认为多媒体课件做得越复杂越好。事实上则不然，因为过于花哨和复杂的课件不但过多地占用了教师研究教材教法的时间，而且影响了学生思维的专注性，淡化了主题，又分散了学生的精力。在一次校级公开课上，我在教学中运用了多媒体教学，将整个教学过程都制成了课件，从复习、导入、新授到练习，全部通过课件一层一层、一题一题地显示，学生本应逐步讨论、逐步思考的知识点问题，都被一次性展示出来，答案映然而出。虽然课件的界面制作得很漂亮，交互性很强、技术含量也高、容量也很大，但由于学生没有时间思考、巩固，最后没有达到预期的教学效果。

2.在正确灵活地处理好教师、学生、教材与媒体的关系在进行多媒体教学时，教师应考虑怎样合理地运用不同的教学方法可以使学生学到更深、更多和更广的知识。整个教学过程要靠教师去组织，多媒体的应用要在教师的安排下逐步引入，要使多媒体发挥高效作用，都取决于教师在教学中对具体教学环节的调节控制。教学过程是一个复杂多变，包含了教师和学生的双边活动、教学资源的充分合理使用以及实施过程中复杂微妙的活动过程。即使一个设计精良的课件，其教学效果也难以与一个经验丰富的教师相匹敌。教学内容和选择的媒体是固定的，而学生却是多种多样的，当某些学生遇到某个教学难点或疑点时，若只用多媒体机械地重复，不能因人而异，不能深入浅出，教学效果往往大打折扣。因此，在使用多媒体辅助教学之前，教师应作必要的讲解、启发和板书，使学生知道看什么，怎么看，听什么，怎么听，在教师的精心指导下，引导学生思考，吸引学生的注意力，使他们主动地积极地从中获得知识，充分体现出教师的主导作用和学生的主体作用，突出多媒体的辅助功能，绝不能让多媒体简单地替代教师的授课。

总之，多媒体辅助英语教学带给教师的是一片崭新的天地，它丰富了课堂教学手段，有利于学生在轻松愉快的氛围中掌握知识，实现课程教学的优化，提高教学效率。但若忽视了真正的教学需要，一门心思去搞电教，那就违背了搞多媒体辅助英语教学的初衷。我们应充分认识到多媒体技术的特性，以体现教学效果的最大化为前提，真正发挥多媒体辅助英语教学的有效作用，实现多媒体技术与英语学科的最佳整合。

［1］赵星铭.浅谈初中英语自主高效课堂的构建［J］.大观周刊，2011（14）.

［2］孙海燕.浅谈高中英语教学中学生综合能力的提高［J］.学周刊，2014（10）.

·编辑 王团兰