虚拟实验在初中实验教学中的作用

虚拟实验在初中实验教学中的作用

榆树市闵家镇中学 庞丹丹

生物学是一门以实验为基础的自然科学，生物学的形成与发展离不开实验，通过实验不仅可以培养学生的动手能力和创新能力，而且能够使学生更容易理解和掌握生物学知识。在初中生物实验教学中，由于受很多因素的影响，实验教学的效果往往不尽如人意。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。在实验教学急需改革和虚拟实验技术发展的促使下，对虚拟实验的研究也发生了变化，当今虚拟实验的运用已开始由理论方面向实际运用方面迈进。虚拟实验教学指的是利用计算机来模拟实验的过程，让学生通过计算机模拟操作实验，从中掌握实验中所需要的能力和知识，以代替传统开设的真实实验，对提高生物实验教学具有重要作用。

虚拟实验是中学生实验教学的现实需要。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

现代网络的发展召唤着虚拟实验。生物实验教学是一个操作和实践过程，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。

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。

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。学生独自完成，而且要真正做到每堂课都进行实验也是不现实的。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。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 。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。所以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。

学生的洞察力、理解力和逻辑思维的能力。尤其是虚拟实验教学，它让生物实验教学更加简单，克服了教育资源条件有限、材料缺乏的困难。

将抽象、复杂的生物知识转化为形象的实验事物，将实验的整个过程和实验品的变化情况形象地展现出来，克服了不良条件的限制，例如人教版初中生物教材七年级上册第三单元的“光合作用”实验，过程极易受到气温的影响，易造成实验失败，学生不能看到真实的实验效果。但是通过虚拟实虚拟实验能够增强课堂趣味性，提高学习效率。

虚拟实验在初中教学中的价值

（一）对于减少教学资源的消耗，降低实验课程成本具有节约价值

生物实验课程需要大量的实验器材和实验材料，很多的器材如显微镜、试管等价值不菲，加之初中生活泼好动的本性，在实验课程中教师不得不严格监管，保证器材不被破坏，而且器材的数量有限，很难满足所有学生的实验需求。虚拟实验通过现代多媒体手段实现了实验过程的全景演示，不需要实际的器材和实验材料，这就大大节约了课堂教学的成本，降低了生物实验课的管理难度。

（二）克服了实验环境的限制，缩短实验周期，提高了生物实验教学效率 。

生物实验对于环境和时间都有特殊的要求，例如进行“种子萌芽”这种实验的周期是很长的，很难将变量控制在理想的状态下；再如学习“光合作用”中氧气的产生，这种实验对于周边的环境温度和太阳光线要求是很高的。这些限制条件使得生物实验的成功率大打折扣，采用虚拟实验能够模拟出现实实验要求的全部条件，可以将正常实验的过程和结果完美地展示出来，而且不需要漫长的等待，这对于提高生物实验课的教学效率是很有价值的。

（三）提高教学质量的价值

新课程改革追求素质教育为先，主张学生应当成为课堂的主体，教师则是起辅助作用。课堂教学应最大限度地激发学生的学习热情，倡导学生进行自主探究式学习。虚拟实验教学能够反复地进行实验演示，让每个学生都能感受到生物学科的神奇，仔细领悟生物实验的科学理论，激发起学生探究生物生长奥秘的热情，有助于提高课堂的教学质量。

虚拟实验教学是基于现代计算机和多媒体技术发展起来的先进教学方式，运用这种方法能够节约教学资源和材料，全景模拟实验过程，激发学生的学习热情，对于提高生物实验课程的教学质量具有重要价值。

总之，初中生物实验教学课堂境况的改变可以通过引进虚拟实验教学来进行，虚拟实验教学对培养学生动手能力、学习能力，降低实验成本有积极意义，对老师和学生在学好生物这门学科有很大的帮助，应大力推广模拟实验软件。