基于VR实验技术在中学生物实验教学中的应用与探究

基于 VR实验技术在中学生物实验教学中的应用与探究

胡志伟

新疆维吾尔自治区 阿克苏地区乌什县第二中学 843400

摘要：当前结合VR实验技术在中学生物实验教学过程中具备较大的现实意义，能够进一步拓宽实验教学内容，提高相关实验教学的深度和广度，同时也能够做到对于现有实验教学材料的有效使用，教师应当在进行实验操作之前提前让学生通过VR设备进行模拟操作演练，确保学生能够提前熟知实验学习的重点和要点，之后在进行实验操作的过程中能够明确具体的操作步骤和操作技巧，同时在诸如探究型的实验教学中融合对应的VR实验技术也具备良好的教学功效。本文对VR实验技术在中学生物实验教学中的应用进行分析和探讨。

关键词：VR实验技术；生物实验教学；应用探究

引言：在当今素质教育理念下，教师要确保学生在学习过程中能够做到“知行合一”，对此，在现有的生物实验教学中生物教师应当开展对学生高质量、高效率的实验教学引导，帮助学生明确相关实验教学的核心，让学生确切地掌握实验知识。而融合对应的VR技术能够全面提升相关教学工作的深度和广度，确保学生在虚拟现实世界中完成实验操作演练，完成在传统实验教学中不可能进行的操作内容和操作事项。

一、VR实验技术在中学生物实验教学中的意义分析

（一）拓宽实验教学内容

当前受到传统实验条件所带来的教学限制，部分较为新颖的实验操作也很难以进行，例如提取胡萝卜素和叶绿素一直是当前高中生物实验教学的重点和难点，但是在实验教学过程中却伴随着教学时间长、教学效果不明显的状况，学生在完成实验学习之后只是简单地进行报告填写，但是却没有掌握实验教学的本质现象和内容，而融合对应的VR技术也能够使得此类实验教学更加形象、生动地展现到学生面前，通过调整实验进度能够让学生快速地掌握整个实验进展的过程。

（二）提高对实验资源的利用效率

在当前中学阶段的生物实验教学过程中引入相应的VR实验技术还能够实现对原有实验器材的有效保护，具体来说，在过往中学阶段的实验教学过程中，学生往往第一次接触到相应的实验器材，部分学生在课前还未完全掌握实验器材的正确用法，从而在进行实验学习过程中错误使用相应的器材，造成对相应器材的损坏，而融入VR实验教学能够帮助学生快速地掌握实验器材的使用方式和技巧，通过仿真模拟训练让学生领悟相关实验器材使用的重点和要点，以便于学生在后续的实验操作过程中能够有效地完成实验学习，最大限度地避免破坏实验教学器材。

二、VR实验技术在中学生物实验教学中的应用

（一）VR实验技术在理论教学中的应用

VR技术也称之为虚拟现实技术，相关技术主要是将相应的实际材料和事物进行虚拟化转换，为用户构建虚拟的场景，让用户在虚拟的场景中进行相应体验。在当前中学阶段的生物教学过程中教师将对应的实验教学内容，通过数字化、信息化转变将其融入到虚拟仿真世界中，让学生在仿真世界中进行大胆地学习、操作，从而帮助学生克服在进行实验学习过程中所存在的畏难情绪，部分学生在传统的实验学习期间害怕将实验器材弄坏，以至于在实验学习过程中不敢放开手去进行操作、练习，而结合仿真模拟技术在虚拟的世界中学生不用担心损坏实验器材，使得学生能够更加大胆地进行操作、演练，同时借助虚拟仿真实验也能够进行传统生物课堂上不能够开展的实验教学项目，比如在高一必修二遗传与进化的课本教学中，里面涉及到大量的遗传学知识诸如孟德尔所进行的豌豆杂交实验，此类实验往往需要通过数代的基因改良和整合，才能够获取最终的成果，学生在对相关课本知识进行学习的过程中往往只是凭借自身的想象能力以及逻辑推理计算来探究生物现象，但是在借助VR实验技术之后，学生可以模仿孟德尔所进行的豌豆实验过程，使得学生能够养成基本的生物学科素养，也使得学生能够更好地领悟孟德尔豌豆杂交实验的内涵。此外，在诸如细胞分裂教学过程中，教师也可以通过虚拟仿真技术向学生展示细胞进行减数分裂的整个过程，使得学生能够更加深刻、直观地领悟相应的物变过程。

总之，在当前中学生物实验教学过程中融入对应的VR实验技术，通过仿真模拟技术能够模仿传统实验教学过程中不可能完成的实验操作，给予学生更加直观、深刻、形象的学习体验。

（二）VR实验技术在探究型实验中的应用

在当前中学阶段的生物教学过程中还包含大量探究型实验，而此类实验往往具备相对较为复杂且漫长的探索过程，学生以及教师往往在本堂课结束之后还未完成相应的实验学习，从而使得现有的探究型实验教学往往存在教学时间不够的状况。通过具体的分析和比较可以看出，在探究型实验教学过程中，学生以及教师往往需要等待实验完成，观察最终的结果，其中涉及到了操作事项所占据的时间却相对较短。为此，在相应的探究型实验教学过程中，结合对应的VR技术能够帮助学生以及教师合理调节实验的进程。

比如在当前高中生物果酒、果醋的教学章节中，里面涉及到传统的发酵技术，在实验探究过程中教师要让学生明确果酒制作的整个原理和过程，分别考量酵母菌在有氧反应和无氧反应下所产生的化学演变形式，但是借助传统的实验教学材料往往需要通过较长的时间学生才能够观测到最终的成果，在此类探究型实验中，教师可以借助VR实验技术，通过设置对应的实验前提条件比如设置相应的温度区间，分别探讨在不同温度状况下酵母菌发酵生长的状况，同时管控姜母菌进行生长发育的氧气浓度，让学生尝试制作果酒、果醋，其中涉及到挑选葡萄、冲洗、榨汁、酒精发酵、醋酸发酵等相关过程，比如有的学生选择了果醋的生产制造，则学生需要在醋酸发酵阶段停止实验操作；而有的学生选择制作果酒，则需要在酒精发酵阶段停止操作，教师可以结合VR虚拟世界，让学生挑选良好的葡萄、模拟冲洗、榨汁的整个过程，在尝试加入酵母控制氧气和温度来帮助完全掌握整个实验操作。

3. 结束语

总体来说，在中学生物实验教学中所涉及到的内容相对较多且复杂，其中涉及到一些大型综合实验项目，依托现有的教学软硬件设施还很难以向学生开展高质量、高效率的实验教学，因此引入对应的VR技术在此类大型综合实验教学项目中能够给予学生更好的学习体验，以此来提高对实验资源的利用效率。

参考文献：

[1]司马曙霄, 秦伟强. VR技术在高中生物学教学中的应用初探[J]. 中学生物学, 2019, 35(10):2.

[2]皮健, 李鹏, 韩基龙. VR技术在室内设计专业教学中的应用研究[J]. 中国信息技术教育, 2019(6):3.