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摘要
虛擬實驗室是通過虛擬實驗平臺創建的一個虛擬仿真的學習環境，解決傳統實驗的難題，為高中生物實驗教學開發一種新的教學模式和教學手段。虛擬實驗具有吸引力強、效率高、精確、快速便捷等優勢。但是，要更好地運用虛擬實驗技術，面臨對教師要求的提高、把握適度原則等新的挑戰。教學一線教師以及技術人員要不斷提升自身的能力，更要深入了解教學內容與對象，使技術與知識深度融合，使新技術更好地為教學服務。
關鍵詞
虛擬實驗；高中生物實驗；教學模式；應用
虛擬實驗（Virtualexperiment）近年來被廣泛應用于物理、化學等學科教學中，對實驗教學模式及學生學習方式產生了很大的影響[1]。眾所周知，生物是一門以實驗為基礎、以培養學生的生物科學素養為目的的學科。在傳統的高中實驗教學中，由于受到一定條件的限制，比如學校實驗器材短缺、實驗課時間不充足、缺乏專門的實驗室教師等，使得很多學校的生物實驗課不能滿足學生的興趣需求，開出率不高，最終很難達到預期的教學目標。而虛擬實驗教學能夠克服傳統實驗教學的不足，使中學生物實驗教學有效進行。
一、虛擬實驗及其研究與應用的現狀
通俗地說，虛擬實驗就是運用計算機系統中的虛擬現實技術（VR），創設一個信息化、網絡化的集成環境[2]。在這種虛擬的實驗環境中，實驗器具和材料都是對真實器具的高度虛擬仿真，通過鼠標或操作桿對仿真的實驗材料進行模擬操作，呈現出虛擬的實驗過程，最后產生相對應的實驗結果。美國是最先研究虛擬實驗系統和虛擬實驗室的國家，通過為中學生提供多個有關的表征現象或明確指令，幫助其建立從分子水平到可觀測水平的聯系，增強對概念的理解[3]。目前，我國在部分重點高校建立了一批虛擬實驗室，并且已經取得了不錯的成績。如，華中師范大學生命科學學院于2016年3月成功獲批“生物學國家級虛擬仿真實驗教學中心”。虛擬實驗室在中小學教學中的應用還很少，只有少數學校擁有虛擬教學設備或條件，如北京第65中學、匯文中學和培新小學[4]。
二、虛擬實驗在高中生物教學中的應用
高中階段學生的思維已經發展到較高水平，自主學習能力也較強。但是，高一學生對實驗課的新鮮感很強、注意力很難集中，對較抽象物質的變化理解較困難。下面將結合具體實驗內容，主要針對傳統實驗存在的困難，闡述虛擬實驗教學模式。
1.傳統實驗模式遇到的問題
在實驗前，許多學生的注意力大多停留在桌上的實驗材料和試劑上，沒有預習也不認真聽老師的講解。結果，實驗過程中，學生不知道從何做起，亂操作或者不操作，最終致使學生動手操作的有效性降低，小組之間的合作程度也減小。學生們取試劑和材料的時候往往擠成一團，教師又要去各組指導，有的學生就會趁機搗亂，破壞課堂秩序，嚴重影響教學效果。傳統實驗難以滿足對實驗材料的嚴格要求，加重了教師的負擔。如，“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗的關鍵首先是3~4天根尖的培養[5]。這些準備工作學生很少有時間去完成，只能由教師來準備。如果沒有專門的實驗老師，無疑會加重任課教師的負擔。而且，實驗的最佳時間是10am至2pm，此時根尖細胞分裂最旺盛。但是，由于學校實際條件的限制，全年級學生統一在這段時間上實驗課不太現實，分開做就會使得其他時間段的學生難以觀察到良好的效果。實驗技術既是重點也是難點，但在傳統實驗中，學生往往難以掌握。例如，在做花生切片檢測脂肪實驗時，老師在試驗臺示范花生切片技巧，學生很難觀察到動作細節，常常導致學生制作的花生切片太厚，普遍不能觀察到預期的現象。
2.運用虛擬實驗教學的優勢
虛擬實驗通過電腦終端將動態的實驗展現在學生面前，對學生的注意力是一種很強的吸引。當學生進入系統后，不需要教師講解，自己在電腦上學習實驗原理、步驟。開始實驗后，學生先自己思考然后選擇。如果學生不會，系統會自動提示有關操作的正確做法或下一步實驗操作。學生以小組為單位共用一臺電腦，可以明確具體分工。比如學生A負責選擇材料，學生B負責配置試劑，學生C來進行操作，小組成員共同完成，很好地培養了合作精神。而且虛擬實驗系統會放大實驗操作的細節并配合講解，比如，學生可以全方位觀察到切片動作的技巧，然后在實際中進行練習，成功率大大提高。在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗中，虛擬實驗可以克服學生由于時間控制不當而產生的誤差；壓片時，學生施加的壓力可通過壓力感受器傳輸到系統，系統會顯示此時壓力是過大或過小，通過三維動畫顯示壓力作用于根尖細胞時發生的變化。這樣，學生可以在頭腦中形成一種畫面感，在實際操作時控制好力度?？偟膩碚f，虛擬實驗系統中的材料都是對現實材料的高度仿真，既可以解決實驗對材料高要求的問題，還可以節省大量的時間，減輕教師壓力，使教師能夠專心巡視各組學習情況和給予輔導，更好地維持課堂秩序。在虛擬實驗中，學生必須對每一步實驗都熟悉掌握，才能進行下一步。通過這種類似強制性的引導方式，學生會產生一種游戲感，能夠最大限度地激起求知欲，使學生在愉快的學習氛圍中掌握知識。
三、應用虛擬實驗教學面臨的挑戰
當今社會需要的是技術、知識、教學三位一體型（TechnologicalPedagogicalContentKnowledge，TPACK）的新型教師[6]，這使得教師面臨著更大的挑戰。雖然現在教育處于信息技術發達的年代，但是我們絕對不能做技術的奴隸。技術最終應該是恰當地融入教學之中，虛擬實驗如何與教學完美結合，在教學的哪一個知識點、環節運用能取得最大化效果而又不失去與現實生活的聯系，需要我們新型教師在透徹理解教學目標的前提下深入思考。在教學中引入VR技術，要想取得最優化的效果，除了其自身具有的良好交互性、靈活多樣性以外，關鍵還在于如何選擇合適的內容、如何選準技術與課程的結合點以及在教學的哪個節點實施。最后，現在虛擬實驗還處于試驗階段，實驗后進行評價顯得更為必要。在結束實驗后，教師要通過有計劃、有針對性的測評，檢測學生學習的改善程度和教學目標的實現程度，從而間接反映虛擬實驗在提高學生學習、輔助教師教學方面是否發揮了積極作用，也能夠及時反映出虛擬實驗在教學中存在的實際問題，促使教師和技術部門進行及時的溝通并不斷完善。我們可以看到，虛擬實驗在中學生物實驗教學中的應用蘊藏著巨大的潛力，其驗證性、仿真性和交互性的實驗教學模式是我們教學改革一直努力的方向，是課程發展的新趨勢。虛擬實驗開放式的實驗模式賦予了學生更大的自由選擇空間，最大限度地保障學生的實驗興趣，加深對課堂所學內容的理解，減少對于傳統課堂教學計劃的沖擊[7]。面對虛擬實驗帶來的挑戰，我們要積極采取應對措施，如優選實驗內容和實驗教學安排、完善開放式實驗教學設計、有效進行實驗教學指導、構建起完整一體化的實驗教學體系等。這些是我們實驗教學工作者以及技術開發人員下一個共同努力的目標！
作者：李濤 黃彩霞 趙浩斌 單位：華中師范大學生命科學學院
參考文獻
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[4]徐虹.65中建成虛擬現實實驗室[N].北京晨報，2015-10-29.
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[7]林鳳屏，黃飛，陳必鏈.虛擬實驗室在生物教學中的應用與研究[J].實驗室科學，2016（2）.
第二篇：生活化高中生物教學探析
摘要
高中生物教學要注重與現實生活的聯系，充分發揮生物學科的獨特作用，引導學生在現實生活的背景下學習生物，運用所學的生物知識解決實際生活中的各類問題，為高中生進一步學習和步入社會做準備。
關鍵詞
生物教學；生活化；情境教學
隨著新一輪課程改革的深入開展，高中生物教學的生活化越來越受到重視，并且對提高課堂教學水平具有重要的作用。同時，高中生物教師還必須要提高重視程度，優化生物教學策略，創新教學方法，以高中生為課堂教學的核心，重點培養學生的創新精神和實踐能力。
一、提煉生活中的資源，引出知識點
生物知識與我們的日常生活是密不可分的，在我們生活的各個地方都有生物學的身影。高中生物教師要學會提煉生活中的教學資源，引出新知識點，讓高中生在生物課堂得到更好的學習體驗，了解生活中的生物現象。還要聯系實際教學內容，調動高中生的學習主動性，讓高中生對生物學科有新的認識。在講高中生物《能量之源———光與光合作用》時，有的高中生物教師只是比較枯燥和機械的向學生講述光合作用的發現過程和研究歷史，向學生介紹光合作用的光反應、暗反應過程和關系，向學生展示影響光合作用強度的環境因素等知識，高中生可能會感到厭煩，于是我進行了創新，從日常生活中搜集了光合作用的教學案例，為學生構建起了一個想象的空間。如在一些塑料大棚中栽培農作物，由于光照不足可能會影響農作物的產量，這時可以進行人工補充光照，選擇適合的塑料薄膜或者玻璃等，所依據的原理就是光合作用。接下來，我還組織高中生利用光學顯微鏡觀察金魚藻葉肉細胞及細胞內的葉綠體，并且積極的向高中生提問:“葉綠體為什么是綠色的呢?”以此引導學生掌握實驗的操作方法，激發學生探究問題的興趣。通過生活化的教學方式，讓高中生對光和光合作用有了更加深刻的印象，幫助學生更好的貼近生物知識要點，能夠自主的進行學習和思考。
二、豐富學生生活經驗，巧用多媒體
開展生活化的高中生物教學是新課改的要求，也是素質教育發展的必然結果。高中生物教師必須要深入挖掘生物教材，有效突出學習的重點和難點，運用多媒體等新技術輔助教學，豐富高中生的生活經驗，讓高中生找到學習生物知識的樂趣，改變對生物學科的態度。高中生物相對于高中數學和語文來說，是比較抽象的學科。生物教師要善于將抽象的知識具體化，消除高中生的畏難情緒，將課堂教學與日常生活緊密結合。比如，講高中生物《物質跨膜運輸的實例》，我制作了內容豐富的多媒體課件，營造輕松愉悅的課堂氛圍。我還進行了學情的分析，高中生在以前的學習和生活中可能會見過這樣的現象，就是把蘿卜條泡在鹽水中會變軟，而泡在清水中則會變硬。生物教師可以從學生的生活經驗出發，循序漸進的向學生介紹新知識。因此，我在多媒體課件中向高中生展示了一些生活中的現象，以此來幫助高中生理解細胞與外界溶液一起可以構成一個滲透系統。例如，我們平時吃一些腌制的咸菜或者連續嗑帶鹽的瓜子，我們的口腔和嘴唇都會感到比較干澀，這就是由于口腔細胞中的水分會通過細胞膜滲出到細胞外;我們在平時洗澡或者游泳時間過長，皮膚會褶皺，發生這種現象最主要的原因是皮膚長時間浸泡在水里，皮膚表層細胞受到了冷熱刺激，并且發生收縮，最終壓出細胞里的水分。
三、構建生活化的情境，激發求知欲
情境教學法對于高中生物教師來說并不陌生，很多生物教師都在積極的開發和利用教學情境，這樣不僅提高了課堂教學效率，還滿足了高中生的學習需求，促進高中生養成良好的生物學習習慣。在生活化教學過程中，高中生物教師要善于構建生活化的教學情境，細心觀察生活中的生物現象，結合高中生的實際認知水平，讓枯燥乏味的生物知識變成更加親切，提高課堂活躍度。比如，講高中生物《人口增長對生態環境的影響》，由于這部分知識只能靠教師講解，學生不能親眼目睹，所以生物教師可以通過圖表等形式進行直觀教學，精心篩選生活化的教學實例，對學生進行“人口”教育，提高學生的思想認識。我首先給高中生展示了一組我國歷年人口增長的數據，讓高中生思考:影響人口數量變化的因素有哪些?我國歷年人口增長情況有什么特點或者呈現什么趨勢?當今社會制約我國走可持續發展道路的主要問題為什么是人口問題?通過構建這種生活化的教學情境，在新課的引入上取得較好的效果，學生的學習熱情高漲，也在一定程度上實現了高效的生物課堂。與此同時，我還為高中生設計了課堂辯論活動，要求高中生對人口問題發表自己的看法，然后分成正反兩方進行辯論，最后雙方都要根據學過的知識，預測我國的人口增長前景。
四、更正學生常識誤區，提高創造力
在實際教學過程中，高中生物教師要及時更正學生在常識方面的誤區，對于沒有科學依據的生活常識要進行指正，幫助高中生優化思維，提高學生的創造力。需要注意的是，高中生物教師必須要做到理論聯系實際，課堂教學體現出科學性和實踐性，不能為了生活化而生拉硬扯，要做到具體問題具體分析，要讓高中生清晰的看到高中生物學科對于社會生活、經濟活動、生產實踐等都具有指導作用，而且高中生物與人們的日常生活、醫療保健、環境保護等方面也是密切相關的。比如，很多高中生都認為有機食物無農藥，營養高。但是，事實證明這樣的說法并不準確，現在市面上出售的有機食物也并不是完全沒有農藥的，在某種程度上來說，有機食物對人體的作用也并不大。雖然種植有機食物的時候使用的是自然肥料，可是這種肥料可能對環境造成的危害會更大;有的高中生認為酸奶可以防止消化系統紊亂，平時應該多喝酸奶。酸奶之所以能夠起作用的原因是因為含有益生菌，這種酸奶里“好的細菌”會在在人們的腸胃里活動?？墒?，酸奶對人體的促進作用真的那么大嗎?答案是否定的，大量食用酸奶會導致人體肥胖和其他問題的產生，在喝酸奶的時候最好是配合上熱量少的食物一起食用。
五、開展生活化的實踐，拓寬知識面
加深學生對生物知識的把握，還要善于開展生活化的實踐活動，將課堂教學延伸到課外，從而提高高中生的探究能力，拓寬高中生的知識面。通過生活化的課外實踐，可以讓高中生真正的回歸生活，將所學的生物知識更好的運用到實際生活中，促進高中生終身學習意識的養成。比如，高中生物《人類遺傳病》，主要講述了人類遺傳病的常識性知識，由于高中生已經學過基因突變和重組、染色體變異、伴性遺傳等相關遺傳學知識，所以對本節內容容易理解。在課后，我組織高中生進行小組合作實踐，以社區或村為單位，調查周圍人群中常見的人類遺傳病。高中生都積極的參與，并且認真記錄，可見高中生對于這種教學方式的認可。最后，學生總結出常見的人類遺傳病大致包括:肝炎、糖尿病、心臟病、哮喘、色盲、先天性聾啞、多指等。這種以問題驅動的生活化教學模式激發了高中生的思維，吸引學生的注意力，對培養學生的調查能力和自主學習能力具有重要作用，而且也有利于高中生形成良好的團隊意識，激發學生的參與熱情。
總之，高中生物教學的生活化是一項系統性較強的工程，需要高中生物教師和高中生的共同努力，打造出全新的高中生物課堂。作為高中生物教師，要以學生為本，明確教學目標，選擇貼近學生生活實際的教學內容，善于運用多媒體技術輔助教學，給高中生提供展示才華的舞臺。還要善于組織各種課外實踐活動，在潛移默化中改變高中生的思維方式，打開高中生的學習思路，逐步培養高中生搜集和處理信息的能力，著眼于學生的終身發展。
作者：郭洪霖 單位：海南省東方市鐵路中學
第三篇：生本理念下高中生物教學應用
摘要:
新課程改革以關注每一個學生發展，完善教師資質，注重以學定教為基本理念，以推進全面素質教育為主要目的，以培養綜合素質高的創新人才為最終目標。生本理念強調“以學生為本”，其核心內涵是“一切為了學生、高度重視學生、全面依靠學生”，注重學生全面發展，培養適應新時代的創新人才。本文介紹了生本理念的內涵，并結合教學從課前提供先行組織者，課中激趣導入、為理解而教學，課后QQ群互動交流等幾個方面闡述了生本理念在高中生物教學中的應用。
關鍵詞:
生本理念；高中生物；教學
一、生本理念概述
自1999年郭思樂教授提出生本理念以來，該教育模式在基礎教育中得到了廣泛的應用。生本教育是一種真正做到了以學生為學習的主人，為學生好學而設計的教育。其主要特征有四個方面，一是以發展為本，重視發展學生的全面性、差異性、自主性、持續性;二是以生動為本，教學中所教內容應具有活力，激發學生學習興致，構建生動活潑型課堂;三是以生命為本，生命從生到老是一個持續學習的過程，應挖掘學生與生俱來的潛能，調動其主觀能動性，使其在快樂中學習;四是以生長為本，教師應發現發揚學生的優點，不壓制學生的成長趨向。［1］
二、生本理念在高中生物教學中的應用
國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010－2020)強調，提高綜合素質，培養創新人才。高中生物教學中運用生本理念教育模式，從學生角度出發，以發展為本、以生動為本、以生命為本、以生長為本是培養學生適應社會，具有創新精神和實踐能力的有效途徑。
(一)課前生本理念的體現
“先行組織者”是學習“新知”前提供的具有引導作用的材料。［2］課前提供既要面向全體學生，又要考慮個體差異的“先行組織者”材料。例如，適量的與“新知”有關的客觀基礎題與主觀提升題，通過查找資料，自行解決。也可提供相關的閱讀材料或微視頻，以激發學生對將要學習的“新知”的興趣。以《酶的特性》為例，錄制微視頻“用等量加酶洗衣粉，在冰水、溫水、開水3種不同溫度下，洗滌污漬手帕”。根據視頻提出問題，如:為什么溫水洗滌手帕最為干凈?不同溫度對酶有什么影響?［3］通過生動的“先行組織者”，可以把學生的學習由“被動的接受式”轉變為“積極主動的探究式”，進而激發學生的主體性、興趣等。
(二)課中生本理念的運用
1．多元方式創設情境，激趣導入
情境是感同身受，興趣是最好的老師。教學中，為激發興趣、調動熱情，教師可以多元方式創設情境。［4］從視頻、圖片、生活實際、小故事等導入新課，理論上可以體現以生動為本，實際上可以激發學生“我要學”。以《生命活動的主要承擔者———蛋白質》為例，多媒體展示雞蛋、牛奶，各種肉類等圖片，聯系生活創設“為什么雞、鴨、魚肉味道不同”的情境，這樣的情境，學生在生活中有體會，知識上想了解，進而為構建活潑課堂、激發學生求知欲奠定基礎。
2．溝通+合作，為理解而教學
沒有溝通的教學不是教學，沒有合作的教學不是探究式教學。教師在教學中應尊重學生生命、生長規律，運用“溝通+合作”方法，實現“為理解而教學”。以生本理念為指導的“為理解而教學”的教學模式是一種基于對知識的對比、重組、推理，達到深入理解、靈活運用程度的教與學模式。［5］它強調更積極的“從行動中學習”的觀點。教師要明確應該教什么?學生應學些什么?學生怎樣才能達到學習的目的?學生掌握了什么內容?在溝通交流、互動探究過程中，充分肯定學生的思維與靈感，實現生本理念指導下的真正意義的“為理解而教學”。
(三)課后生本理念的再現
QQ群是一種交流互動的網絡平臺。利用公告、聊天、共享、郵件、照片等群區域開展課后師生互動，在公告區答疑時間，學生準時有備參與，學生也可自己的問題，教師鼓勵學生各抒己見，激發潛能。生長素與生長激素的區別是易混淆的生物知識點，利用QQ群，進行生生、師生互動討論，可以有效地進行基本概念的辨析，也有效拓展了教學空間。還可將學習資源傳送到共享區，例如高中生物復習計劃、生物知識框架等，供學生自主學習，為提高教學有效性奠定基礎。
三、結語
將生本理念的“發展”“生動”“生命”“生長”滲透到課前、課中、課后，是真正的“一切為了學生”的教學模式?；谏纠砟畹慕虒W，有利于增強學習興致和自主意識，培養發散思維、創新能力與合作精神，促進學生全面發展。同時有利于教學目標的有效達成和教學有效性的提升。
作者：于長春 王雪嬌 肖卓鋼 單位：吉林師范大學生命科學學院 長春市綜合實驗中學
參考文獻:
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