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2虛擬實(shí)驗(yàn)及教學(xué)應(yīng)用概述

2.1虛擬實(shí)換定義

根據(jù)上述對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)不同的定義和闡述結(jié)合的基礎(chǔ)上結(jié)合本文探討的內(nèi)容，從技術(shù)和教學(xué)應(yīng)用這兩個(gè)方面我們將虛擬實(shí)驗(yàn)定義為：虛擬實(shí)驗(yàn)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)控制為中屯、和軟件技術(shù)為基礎(chǔ)所建構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)層次化和模塊化的設(shè)計(jì)思想結(jié)合軟硬件協(xié)調(diào)有關(guān)硬件效應(yīng)設(shè)備而組成的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，再利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)便于在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，同時(shí)還可進(jìn)行自行開發(fā)設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程控制協(xié)作的實(shí)驗(yàn)方法。

2.2虛擬實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

良好的交互性是虛擬實(shí)驗(yàn)最為顯著的特征之一，主要是指學(xué)習(xí)者為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的在虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的形象直觀的交互式虛擬環(huán)境中進(jìn)行的各種交互，（即操作交互，信息交互和概念交互等）。像這種控制真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備那樣自然的操作虛擬儀器能夠増強(qiáng)學(xué)生的親臨感，，激發(fā)學(xué)生探索、獲取、掌握、應(yīng)用知識(shí)的興趣和欲望，還可提高學(xué)生動(dòng)手操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、積極性和效率有重要的促進(jìn)作用。虛擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬化，是有相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)原型的，因此，虛擬實(shí)驗(yàn)是可以讓實(shí)驗(yàn)者從被動(dòng)的實(shí)驗(yàn)觀察者轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)的操作者，體驗(yàn)切實(shí)的＂臨場(chǎng)感＂和＂逼真感＂。虛擬實(shí)驗(yàn)的沉浸性也是虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)有別于其他技術(shù)手段應(yīng)用在教育領(lǐng)域中重要特征之一。經(jīng)過精屯、設(shè)計(jì)的高度的沉浸性虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)是能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生所有感覺器官的，可讓學(xué)習(xí)者在虛擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境中感受和體會(huì)到那種真實(shí)的直接經(jīng)驗(yàn)，可以讓學(xué)習(xí)者又快又好的把在虛擬實(shí)驗(yàn)過程中獲取的技能經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境中，促使學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)效果的提高。

3傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較分析........23

3.1傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足......23

3.2虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)........23

3.3虛擬實(shí)驗(yàn)的局限性.....25

4虛擬實(shí)驗(yàn)輔助生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的原則擬理論基礎(chǔ).....27

4.1虛擬實(shí)驗(yàn)輔助于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)原則.......27

4.2虛擬實(shí)驗(yàn)輔助生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論基礎(chǔ)........28

5所在實(shí)習(xí)中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)擬況的調(diào)查...32

5.1調(diào)查目的.......32

5.2調(diào)查過程.......32
5.3調(diào)查結(jié)果分析.......32

6虛擬實(shí)驗(yàn)輔助中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施與效果評(píng)價(jià)

6.1虛擬實(shí)驗(yàn)輔助生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)流程設(shè)計(jì)

隨著虛擬實(shí)驗(yàn)逐步的被實(shí)驗(yàn)教學(xué)所引用，很多傳統(tǒng)的真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程正被打破。盡管虛擬實(shí)驗(yàn)在許多方面都有其自身的優(yōu)點(diǎn)，但真實(shí)實(shí)驗(yàn)的地位是虛擬實(shí)驗(yàn)所無法取代的。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)的地位仍然是一個(gè)輔助者的角色。在應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，我們需要建立一個(gè)合適的教學(xué)模式即：＂虛＂＂實(shí)＂結(jié)合。那么在此次的比較實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)班就采用了＂虛＂、＂實(shí)＂結(jié)合的教學(xué)方式，另外兩個(gè)對(duì)照班則還是繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式即：對(duì)照1班是講解、實(shí)驗(yàn)演示；對(duì)照2班是講解、動(dòng)手實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)。其具體的流程如圖6-1所示，并在教學(xué)流程完成后采用問卷調(diào)查和測(cè)驗(yàn)的方式對(duì)其教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

6.2《植輸根尖分生區(qū)組織細(xì)有絲分裂》虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)

通過對(duì)蘇教版高中三本必修課的教材分析解讀后，筆者對(duì)這三冊(cè)必修中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一個(gè)分類，具體如附錄4所示，不少實(shí)驗(yàn)如：主動(dòng)運(yùn)輸之細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系、綠葉中色素的提取和分離、觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂等都可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)的方式進(jìn)行。因此在進(jìn)行此次等組對(duì)比實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，筆者選擇了《植物根尖分生區(qū)組織細(xì)胞有絲分裂》的實(shí)驗(yàn)為案例進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。由于該實(shí)驗(yàn)是蘇教版必修一第五章第一節(jié)細(xì)胞增殖中的實(shí)驗(yàn)，是與考鋼掛鉤的實(shí)驗(yàn)之一，并且通過該實(shí)驗(yàn)可有助于學(xué)生更清晰的觀察到細(xì)胞分裂的各個(gè)時(shí)期的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)圖，并更準(zhǔn)確的對(duì)細(xì)胞有絲分裂的過程及各個(gè)時(shí)期的重要特征進(jìn)行描述。

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7總結(jié)與展望

從本文的對(duì)比教學(xué)的結(jié)果和調(diào)查的數(shù)據(jù)能夠看出，在由虛擬實(shí)驗(yàn)輔助下，中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)是可以建構(gòu)一個(gè)效果良好的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)體系，在充分利用虛擬實(shí)驗(yàn)以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和教學(xué)時(shí)數(shù)不足的同時(shí)，也可利用虛擬實(shí)驗(yàn)以提髙真實(shí)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。具體表現(xiàn)在下幾點(diǎn)。（1）作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法的虛擬實(shí)驗(yàn)，具有成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和教學(xué)時(shí)數(shù)的不足，幫助教師在既定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)高投入、高危險(xiǎn)性生物實(shí)驗(yàn)的廣泛開展。（2）虛擬實(shí)驗(yàn)具有良好的沉浸性、交互性和真實(shí)感，可以讓抽象的原理知識(shí)變得直觀形象，可讓學(xué)生同時(shí)接受到感官、視覺、動(dòng)作的共同刺激，因此，虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)提高學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣有重要的作用。（3）通過虛搗實(shí)驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合，因此，應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)輔助中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)可促進(jìn)學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)開展前充分掌握實(shí)驗(yàn)各要素，提髙實(shí)際動(dòng)手操作能為，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：59279