虛擬仿真實驗在高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用模式探索獲獎科研報告

虛擬仿真實驗在高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用模式探索獲獎科研報告【摘要】在高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)中，由于信息技術(shù)的發(fā)展運用，虛擬仿真成為主要的實驗方式，相比傳統(tǒng)實驗教學(xué)更符合現(xiàn)代高等教育需求，在教學(xué)過程中可以實現(xiàn)自主探究、資源共享，為學(xué)生創(chuàng)造了開放性教學(xué)平臺。虛擬仿真實驗主要依靠信息技術(shù)、多媒體、數(shù)據(jù)庫等，構(gòu)建高度仿真實驗環(huán)境，并且不會受到時間、空間的限制，因此被廣泛應(yīng)用在生物化學(xué)實驗教學(xué)中。為了能夠進一步完善應(yīng)用模式，教師必須分析教學(xué)中的問題，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗進行優(yōu)化改進。本文會對虛擬仿真實驗在高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用模式展開探索，推動虛擬仿真實驗技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;高等院校;生物化學(xué);實驗教學(xué)

引言：

近些年科學(xué)不斷發(fā)展進步，越來越多新的技術(shù)應(yīng)用在教育工作中，虛擬仿真實驗就是其中之一，打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的限制，大大提高了高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)效率。以往實驗教學(xué)動態(tài)過程很難實時觀察，因此在教學(xué)過程中很多知識不能詳細展示，而虛擬仿真實驗的應(yīng)用，徹底解決了這個問題，促使高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)更加全面。目前很多高等院校已經(jīng)把虛擬仿真實驗，融入到傳統(tǒng)實驗教學(xué)，并且取得了良好的成果，促使高等教育實驗教學(xué)不受限制，利用虛擬結(jié)合隨時隨地進行實驗學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生打下扎實基礎(chǔ)。

一、虛擬仿真實驗概念特點

虛擬仿真實驗主要由計算機技術(shù)實現(xiàn)，因此也可以說虛擬仿真實驗，就是利用計算機、信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的實驗環(huán)境，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)鍵盤等設(shè)備，展開實驗對象、實驗過程的模擬，所以需要教師精心設(shè)計，能夠充分體現(xiàn)出實驗原理。相比傳統(tǒng)的生物化學(xué)實驗教學(xué)，虛擬仿真實驗教學(xué)具有多媒體、人機交互的特點，能夠高度模仿實驗環(huán)境與實驗對象，學(xué)生在計算機上通過真實的人機交互完成實驗，從而達到實驗教學(xué)需求。虛擬仿真實驗的數(shù)據(jù)運算能力非常突出，這也是傳統(tǒng)實驗教學(xué)所不具備的優(yōu)勢，學(xué)生可以從虛擬仿真實驗的過程中，了解相關(guān)知識的原理、實驗步驟以及方法，促使學(xué)生更好的熟悉知識內(nèi)容，把理論與實踐相結(jié)合。另外在虛擬仿真實驗過程中，學(xué)生可以獨立思考、分析、解決問題，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，不過需要注意需與現(xiàn)實操作要相互結(jié)合、補充，這樣才能有效的服務(wù)于教學(xué)。

二、虛擬仿真實驗在高等院校生物化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用模式

1.生物化學(xué)實驗?zāi)K

對于虛擬仿真實驗來說，在應(yīng)用模式上首先要開發(fā)生物化學(xué)實驗?zāi)K，例如比較常見的生物化學(xué)實驗內(nèi)容，細胞核的分離純化、DNA提取等，實驗過程包括目的、原理、步驟以及注意事項。學(xué)生在進入虛擬仿真實驗界面后，可以按照操作提示開展實驗，并移動工具如試劑調(diào)配、樣品添加等。通過虛擬化實驗平臺的構(gòu)建，學(xué)生能夠進一步了解基礎(chǔ)理論，同時增強自身的實踐能力，其中很多污染、經(jīng)費高的實驗，都能利用該方法教學(xué)，提高學(xué)生知識儲備的同時節(jié)約成本投入。

2.三維數(shù)字模型開發(fā)

三維數(shù)字模型主要保證視覺上的真實性，包括虛擬實驗環(huán)境的協(xié)調(diào)性，比如虛擬模型的尺寸比例、外觀等，可以利用VRML、Virtools等三維建模見軟進行設(shè)計。在設(shè)計過程中需要注意三維模型必須減少面數(shù)，刪除冗余的點面，對于同等模型可以降低設(shè)計復(fù)雜度。除此之外三維模型的編輯材質(zhì)、場景燈光等，都是比較重要的因素，最后進行模型技術(shù)渲染，從而達到虛擬仿真實驗效果。

3.虛擬仿真實驗軟件

在虛擬仿真實驗軟件方面，應(yīng)該充分采取教師的建議，同時要注意學(xué)生的興趣，作為教學(xué)對象學(xué)生的興趣往往會影響最終效果。高等院校教師可以與企業(yè)進行聯(lián)合，共同開發(fā)虛擬仿真軟件，同時把設(shè)計好的軟件提供給學(xué)生，進行簡單的測試并改進，這樣才能滿足學(xué)生的需求，并在資源、操作上吸引學(xué)生。除了通用的虛擬仿真實驗軟件外，還可以設(shè)計出獨特的仿真課程，以此來加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，為學(xué)生創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)條件。

三、虛擬仿真實驗在高等院校生物化學(xué)課堂中的實際運用

傳統(tǒng)的高等院校生物化學(xué)實驗，大多由教師進行實驗講解，而學(xué)生找本操作，并沒有發(fā)揮出學(xué)生的積極性，由于生物化學(xué)實驗內(nèi)容較為抽象，所以需要教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，能夠促使實驗內(nèi)容具象化、直觀化。隨著虛擬仿真實驗的應(yīng)用，教學(xué)過程會更加豐富，并運用更多網(wǎng)絡(luò)資源，在教學(xué)前可以為學(xué)生提供虛擬仿真實驗網(wǎng)址，讓學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)。實驗教學(xué)過程中，也可以讓學(xué)生根據(jù)相關(guān)操作進行實驗環(huán)節(jié)，課后也可以利用虛擬仿真實驗技術(shù)復(fù)習(xí)鞏固，最終取得良好的教學(xué)效果。

結(jié)束語

虛擬仿真實驗是重要的輔助教學(xué)技術(shù)，能夠充分強化高等院校生物課堂，應(yīng)用過程中也能增加實驗教學(xué)的趣味性，豐富實驗教學(xué)的方法與模式，進一步提高教學(xué)效率。目前來看虛擬仿真實驗可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)方法，具有良好的教育發(fā)展趨勢，不過在運用虛擬仿真實驗時，