虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用模式探索獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用模式探索獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】在高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于信息技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用，虛擬仿真成為主要的實(shí)驗(yàn)方式，相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更符合現(xiàn)代高等教育需求，在教學(xué)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)自主探究、資源共享，為學(xué)生創(chuàng)造了開(kāi)放性教學(xué)平臺(tái)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要依靠信息技術(shù)、多媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)等，構(gòu)建高度仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并且不會(huì)受到時(shí)間、空間的限制，因此被廣泛應(yīng)用在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。為了能夠進(jìn)一步完善應(yīng)用模式，教師必須分析教學(xué)中的問(wèn)題，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。本文會(huì)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用模式展開(kāi)探索，推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)

引言：

近些年科學(xué)不斷發(fā)展進(jìn)步，越來(lái)越多新的技術(shù)應(yīng)用在教育工作中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就是其中之一，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的限制，大大提高了高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)態(tài)過(guò)程很難實(shí)時(shí)觀察，因此在教學(xué)過(guò)程中很多知識(shí)不能詳細(xì)展示，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，徹底解決了這個(gè)問(wèn)題，促使高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加全面。目前很多高等院校已經(jīng)把虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，融入到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且取得了良好的成果，促使高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受限制，利用虛擬結(jié)合隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生打下扎實(shí)基礎(chǔ)。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概念特點(diǎn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要由計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因此也可以說(shuō)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，就是利用計(jì)算機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生可以通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤(pán)等設(shè)備，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的模擬，所以需要教師精心設(shè)計(jì)，能夠充分體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)原理。相比傳統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有多媒體、人機(jī)交互的特點(diǎn)，能夠高度模仿實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上通過(guò)真實(shí)的人機(jī)交互完成實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力非常突出，這也是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所不具備的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生可以從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，了解相關(guān)知識(shí)的原理、實(shí)驗(yàn)步驟以及方法，促使學(xué)生更好的熟悉知識(shí)內(nèi)容，把理論與實(shí)踐相結(jié)合。另外在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，不過(guò)需要注意需與現(xiàn)實(shí)操作要相互結(jié)合、補(bǔ)充，這樣才能有效的服務(wù)于教學(xué)。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用模式

1.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K

對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用模式上首先要開(kāi)發(fā)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，例如比較常見(jiàn)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，細(xì)胞核的分離純化、DNA提取等，實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括目的、原理、步驟以及注意事項(xiàng)。學(xué)生在進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)界面后，可以按照操作提示開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并移動(dòng)工具如試劑調(diào)配、樣品添加等。通過(guò)虛擬化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建，學(xué)生能夠進(jìn)一步了解基礎(chǔ)理論，同時(shí)增強(qiáng)自身的實(shí)踐能力，其中很多污染、經(jīng)費(fèi)高的實(shí)驗(yàn)，都能利用該方法教學(xué)，提高學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備的同時(shí)節(jié)約成本投入。

2.三維數(shù)字模型開(kāi)發(fā)

三維數(shù)字模型主要保證視覺(jué)上的真實(shí)性，包括虛擬實(shí)驗(yàn)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(jiàn)軟進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意三維模型必須減少面數(shù)，刪除冗余的點(diǎn)面，對(duì)于同等模型可以降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度。除此之外三維模型的編輯材質(zhì)、場(chǎng)景燈光等，都是比較重要的因素，最后進(jìn)行模型技術(shù)渲染，從而達(dá)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)效果。

3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件方面，應(yīng)該充分采取教師的建議，同時(shí)要注意學(xué)生的興趣，作為教學(xué)對(duì)象學(xué)生的興趣往往會(huì)影響最終效果。高等院校教師可以與企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合，共同開(kāi)發(fā)虛擬仿真軟件，同時(shí)把設(shè)計(jì)好的軟件提供給學(xué)生，進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試并改進(jìn)，這樣才能滿(mǎn)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(shí)驗(yàn)軟件外，還可以設(shè)計(jì)出獨(dú)特的仿真課程，以此來(lái)加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)條件。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高等院校生物化學(xué)課堂中的實(shí)際運(yùn)用

傳統(tǒng)的高等院校生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，大多由教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，而學(xué)生找本操作，并沒(méi)有發(fā)揮出學(xué)生的積極性，由于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容具象化、直觀化。隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，教學(xué)過(guò)程會(huì)更加豐富，并運(yùn)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(shí)驗(yàn)網(wǎng)址，讓學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，也可以讓學(xué)生根據(jù)相關(guān)操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，課后也可以利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(yǔ)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是重要的輔助教學(xué)技術(shù)，能夠充分強(qiáng)化高等院校生物課堂，應(yīng)用過(guò)程中也能增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法與模式，進(jìn)一步提高教學(xué)效率。目前來(lái)看虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(shì)，不過(guò)在運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，