1、虚拟实验平台运用于高中生物课堂虚拟实验平台运用于高中生物课堂 李一帆 周青春 摘要：以实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例，说明如何在高中课堂中运用虚拟实验情境展开教学。通过亲历实验探究过程，感悟生命观念，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学思维和科学探究能力。关键词：虚拟实验，兴趣，教学 中图分类号 G434 文献标志码：B 美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好刺激，是对学习材料的兴趣”。兴趣对学生的推理能力、注意分配、阅读理解、努力程度、加工水平等都有着积极的作用。因此，学习兴趣的激发就显得尤为重要了。常见的激发学习兴趣的教学策略有运用情境教学、应用新教学模式、联系生活实际、补充网络
2、教育技术等。本设计所用的方法就是虚拟实验情境教学法。现场做实验需要搬运相关设备，提前制备所需试剂，费时费事，且学生很难观看清楚，如果只通过图片或视频展示实验又不够立体和形象。虚拟实验就很好地解决了这个问题，笔者选择了一个针对初高中实验教学的虚拟实验平台乐步教育（https：/ 1分子与细胞中第二章第一节“细胞中的元素和化合物實验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例进行说明。1 教学目标 说明细胞由多种多样的化合物组成，包括糖类、脂质和蛋白质等，深化物质观。阐明检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法及其原理。能够基于给定条件，设计实验探究方案。2 教学过程 本次课为新授课，需要 1 个课
3、时。2.1 问题引导.层层深入 教师先引导学生回忆上节课所学内容组成细胞的主要化合物（水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸），并提出问题：是不是所有细胞、所有组织中的化合物组成都一模一样呢？利用该问题引出生物组织中糖类的检测实验。设计意图：教师引导学生回顾上节课的内容并过渡到新授课的内容，使学生在不同知识点之间建立脉络网，帮助学生形成概念图，从而培养学生的科学思维及科学探究能力。教师采用支架式教学法，建立最近发展区，激发学生学习兴趣。2.2 检测生物组织中的糖类 教师在虚拟实验平台上展示完整的实验过程并进行同步讲解。对学生第一遍没有观察清楚的地方，教师可以从任意步骤开始，重新进行实验。实验演示
4、结束后，教师要求学生思考：观察到了什么？可以得出什么结论？（土豆中含有淀粉而苹果中没有，苹果中含有还原糖而土豆中没有）然后，详细讲解糖类鉴定中的注意事项、反应原理和实验现象。设计意图：虚拟实验教学不仅新颖有趣，而且有助于学生更好地理解实验过程。教师不用花大量时间在课前准备各种材料，也不用担心试剂失效、实验失败等问题.学生可以很清晰很直观地看到各种材料的形态颜色及其变化过程。此外，虚拟实验平台能大大缩减实验等待时间。例如，糖类检测需要酒精灯加热，在虚拟实验平台上，可以快速跳过等待时间（图”。2.3 检测生物组织中的脂肪 通过实验检测，学生会发现不同组织中的糖类含量不一样。教师追问：不同组织中的脂
5、肪含量是否一样呢？先给学生讲解探究实验的步骤（提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达交流）及实验设计的原则（对照原则、单一变量原则等）。接着，学生分小组讨论应该如何进行科学探究，并选出小组代表上台演示。设计意图：教师充分利用虚拟教学平台，将学生不方便直接操作和不能直接观察到的实验现象，在较短的时间内直观呈现。例如，花生子叶切片制片的过程，由于花生子叶又薄又小，观察起来不方便，但在虚拟教学平台上，教师可以对其进行任意的放大和缩小，每一位学生都可以很清晰地看到整个过程（图 2）。另外，该过程培养了学生小组合作的意识。2.4 检测生物组织中的蛋白质 根据教师提供的实验材料，学生自主设
6、计实验，检测牛奶、豆浆、苹果、土豆中是否含有蛋白质（教师进行答疑和指导）。待学生基本自主完成实验后，教师在乐步教育网上在线操作，带领学生回顾实验过程。设计意图：教师通过自主设计实验，培养学生自主学习、实验探究、动手操作等方面的能力。通过在线操作回顾实验过程，加深学生对实验过程的理解、增强学生对实验细节的把控力。3 思考与分析 本节课根据教学内容的特点设计了 3 个层层递进的探究实验，即己设计好的实验、小组合作设计的实验，及自行设计并实施的实验，并以问题串为脚手架，由易到难，由简到繁，引导学生层层深入，分别使学生学会“科学原理的验证”“科学实验的团队协作”和“科学问题的自主探究”。学生在不断发现问题和解决问题的过程中，发展比较与分析、归纳与演绎的科学思维。生物实验教学条件有限，生物课时安排少，会影响实验课的有效开展。多数教师对实验教学的价值认识不到位，讲实验和演示实验过多，重结论，忽视探究过程。虚拟实验教学可以在较短的时间内让学生经历实验设计、实验操作、实验观察等环节，并使学生巩固实验设计的基本原则及实验操作细节，促进学生形成正确的生命观念，发展学生的科学思维，提高学生的科学探究能力。