浅谈中学生物虚拟实验和真实实验的利与弊

【#文档大全网# 导语】以下是®文档大全网的小编为您整理的《浅谈中学生物虚拟实验和真实实验的利与弊》，欢迎阅读！

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

浅谈中学生物虚拟实验和真实实验的利与弊

作者：胡续光

来源：《读与写·下旬刊》2015年第02期

摘要：随着社会的发展和科技的进步，学校的教育教学方式也在发生很在的变化，生物学是一门以实验为基础的自然学科。实验不仅是生物学发展的基本动力，而且也是生物学教学的主要内容、方法和手段。

关键词：中学生物；虚拟实验；真实实验；利弊分析

中图分类号：G633.91 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2015）04-0248-01

随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的发展，实验教学方式有了新的改变和发展。用计算机、多媒体技术模拟实验仪器及实验操作已广泛应用于教育教学。而现在"虚拟实验与真实实验的整合"就是保存传统真实实验的优势，克服其不足，采用现代科学技术的最新发展成果来改造、提升传统真实实验技术，更好地实现实验教学的目的。 1.虚拟实验

虚拟实验是指利用新型的、富有生命力的虚拟仪器和多媒体计算机进行数据采集、分析处理、人机交互和显示处理的实验形式，让学生从中学习和掌握实验设计、操作知识，它综合运用了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语言处理与音响技术、网络技术等多门科学。虚拟实验的工具主要是虚拟仪器，虚拟仪器就是在通用计算机平台上，配上相应的硬件和专用软件，定义和设计仪器的测试功能，形成既有普通"真实仪器"的测试功能，又有"真实仪器"所没有的特殊功能的新型仪器。

虚拟实验的特点：虚拟实验根据其历史形成的先后及其使用的真实器材的多少可分成思想实验、仿真实验和现代虚拟实验。现在实验教学中运用的虚拟实验多是仿真实验和现代虚拟实验，它们具有如下优点和局限：

1.1 虚拟实验能将抽象的内容形象化。多媒体技术能够多角度地提供声、像、图文等内容，信息量大，应用范围广，能够有效地激发学生的学习兴趣，丰富其表现和表达能力。在虚拟实验中，编程人员可以利用计算机的可控制性进行精心设计，从不同方向，不同角度，不同层次展示实验模型和实验过程，有利于学生形象化思维的形成。

1.2 虚拟实验功能全，成本低。由于虚拟实验中用的仪器主要是虚拟仪器，其功能较全，种类多，可以达到传统的真实实验所无法达到的功能。实验中由于不消耗器材，所需器材不受限制，大大降低了教学成本。


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

1.3 虚拟实验速度快，效率高。实验的过程程序化，实验的内容标准化，使实验受环境和人为影响的因素大大减少。实验的速度决定于计算机的处理速度和程序质量，速度会比真实实验快得多，效率也高得多。

1.4 虚拟实验除了上述3种特点外，还有便于开设综合性和设计性实验、能充分利用计算机现有资源、开放灵活、与计算机同步发展、可以实现自动化和智能化等特点。

虚拟实验的局限性：由于虚拟实验是以虚拟仪器为主要工具，它所仿真的元器件、仪器仪表和系统功能与物理硬件系统存在着必然的差异，所以虚拟实验存在着一些局限性： （1）缺少"实物感"。如常用的测量仪器、仪表、元件、集成芯片，多种多样的传感器等，在虚拟实验教学中，学生是见不到的。

（2）工作中因工作条件不同参数的差异性、元器件因老化参数的离散性等，在虚拟实验中是反映不出来的，学生就会缺乏这方面的知识，不利于学生创新能力和发现问题意识的培养。

（3）真实实验系统中各性能指标的精度在虚拟实验中很难控制。真实实验系统各种参数的精度控制、在工程中的测量误差及引起误差的因素、各种元器件和系统的各种故障现象等，在虚拟实验中很难实现。 2.真实实验

真实实验指的是依据教学大纲，根据教学计划，在实验室或课堂上实施各学科教学的实验总和。这是教学过程中不可缺少的教学环节，也是教学过程必要的有机组成部分。真实实验是人们利用实验仪器进行实际操作的实践活动。真实实验会产生新知识、新理论，也是检验真理的最基本、最有效的方法。在自然科学的发展进程中，真实实验发挥了巨大的作用。在实验教学中，真实实验承担着充分发挥实验的育人功能的任务，为人才的培养和成长做出了应有的贡献。真实试验能给学生"真实感"，消除学生在理论学习和虚拟实验中"不踏实"的感觉，大量的实验结果也只有通过真实实验才能得到。

真实实验的作用是有限的，它只能完成常规的实验，这些都是根据教学大纲来开设的实验。主要是通过对生物教师采用怎样的方式和有效的教学手段去应用信息技术进行分析，通过对现代信息技术在初中生物教学中的应用现状和效果进行研究。对现在初中生物教学课堂上使用信息技术手段的调查发现，存在一定的问题，问题主要是，学校教学信息技术软硬件不平衡，现有设备利用率不高，生物教师多媒体课件制作能力不强，现代网络教学资源应用不到位等等原因。有的学校的条件有限，不可能完成教学计划所规定的实验。致使一些实验无法开出。对于一些有危险的实验，也难以在现实中开展，对于一些宏观、微观的实验现象更是无能


龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

为力。这些在现实实验中所不能完成的工作都可以通过虚拟实验来完成。这恰恰说明虚拟实验的强大功能。

3.认真处理好实验教学中"虚"与"实"的关系

虚拟实验是对真实实验的模拟，真实实验是虚拟实验的基础，虚拟实验的局限性恰恰又是真实实验的优点，二者是相辅相成的。发挥二者各自的优势，精心组织实验教学，会受到更好的效果。一些简单的基础性的实验只用到些简单的基础性实验仪器，实验操作容易，过程简单，在现有条件下能够用真实实验很好地完成实验任务，达到预期的教学效果，我们就用真实实验来完成实验教学，而不用虚拟实验手段。要做好"虚""实"互补。学生学习新知识时，可以安排一些基础的真实实验，待学生对要用到的主要仪器、仪表和元器件有一个真实的感觉后，再采用虚拟实验，效果要比一开始就采用虚拟实验好。学生在预习实验时可选用虚拟实验，可以减少在真实实验中的失误。总之，在实验教学中，将虚拟实验和真实实验有机地结合起来，充分发挥虚拟实验和真实实验各自的优势，既要加强学生的基本功训练，培养实际动手能力，又要让学生掌握新的现代科学技术知识和先进、高效的实验手段，只有这样，才能更好地完成实验教学任务，才能培养出既具有扎实的基础，又有全面新颖技术的人才，才能培养出既具有丰富的知识又具有很强的动手能力的创新型人才。跨入21世纪，信息的获取、传输、处理和应用能力已成为学习者必须具备的基本能力和文化水平的标志。在我国，开设信息技术课程是中小学信息技术教育的重要组成部分。随着新课程改革的开展，素质教育的实施，新课程理念已逐步深入到地理课堂教学中。新课程理念树立了以学生为本的价值取向，要求对全体学生负责，引导学生主动、生动、活泼地参与学习，且在课堂教学中体现了"学生主体，教师主导地位"和师生互动的新型师生关系。现代信息技术具有主动性、形象性、直观性、互动性特点。利用信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，可以把学生的主动性、积极性充分调动起来，使学生的创新思维与实践能力教学过程相结合。

本文来源：https://www.wddqxz.cn/a0d8341827fff705cc1755270722192e44365892.html