仿真实验在生物教学中的运用 生物仿真实验
1 仿真实验简介 20世纪80年代后期，美国等一些国家认识到重讲课、做题目这种公式化、呆板的方式已经落伍，强调应重视学生的学习技巧，并鼓励学生积极参与到教学活动中，因此提出了仿真模拟等新的教学方法。仿真实验即虚拟实验教学，是指在科学研究中，有时不能对研究对象直接进行控制或干预性的操作，为了取得对研究对象的认识，而利用虚拟现实技术开发的最富真实感的实验，可直接在电脑上在线模拟操作。
学生通过自主操作仿真实验，掌握理论知识与实验技能，提高动手操作能力，培养科学探究能力。因为在仿真实验中，学生可以通过鼠标轻松操作整个实验过程，例如实验仪器的组装、操作，实验物品的取出和放置，实验过程的控制等；同时，实验现象逼真且有趣味性，不但让学生做实验有若身临其境，而且还集娱乐与探索科学知识于一体，激发学生的学习兴趣、增强学生的学习动机、提高学生的学习效率。作为传统实验的必要补充和延伸，仿真实验这一全新的教学方式越来越受到教育工作者的重视。
2 仿真实验在生物教学中的运用
2.1 生物仿真实验的必要性
生物学是一门实验科学，实验是生物学研究的主要方法，因此如何让学生在实验中进行探究学习、培养探究精神、提高探究能力就成了生物教学的一大课题。然而生物实验需要充足的时间和必要的实验设备、材料和场地，有些实验材料、实验仪器昂贵，有些实验过程危险，甚至不可干预，这时进行生物仿真实验则是最佳选择。
在生物仿真实验中，学生可以使用各种仿真器材和元器件(包含各种危险的或贵重仪器)，设置各项与实际实验相符的操作，满足学生对生物实验的正确操作、实验现象的观察和探究性学习的需求。学生在生物仿真实验的操作过程中，通过亲自动手、亲眼观察和不断探究了解生物世界的奥妙、培养生物科学探究能力和科学实践能力。
2.2 生物仿真实验实例
生物教材中有些重点知识或生命现象学生不易理解，教师用其他手段难以解释，又很难用实际实验来揭示时，仿真实验就成了不可缺少的手段。例如北师大版《生物学》七年级上册第5章第1节“光合作用”的教学内容2：--是探索光合作用，这个探索内容如果只是角讲授法进行讲解显得枯燥乏味、抽象难懂，所以要由四个验证性实验活动来完成。这四个实验分别是验证绿叶在光下合成淀粉、检验光合作用释放氧气、验证植物光合作用需要叶绿素和检验光合作用吸收二氧化碳。其中第一个实验“验证绿叶在光下合成淀粉”需要的时间很长(2～3d)，还受天气条件的限制(虽可用100-200 w的灯光代替阳光，但照射效果不明显)，而且在用酒精溶解叶片中的叶绿素时，因为酒精的沸点比水低、蒸发又快，极易造成燃烧危险，甚至对学生造成伤害。由此可见，实际实验费时且不可干预，并有着一定的危险性，不便于操作。而仿真实验则可以很好地解决这些难题，避免可能的危险与伤害，所以可采用仿真实验代替实际实验进行教学。
2.2.1 实验的设计
实验名称：验证绿叶在光下合成淀粉。
实验目的：①验证绿叶在光下制造的有机物是淀粉；②探究光是绿叶制造有机物不可缺少的条件；③培养观察能力、分析能力和科学探究的能力。
材料用具：盆栽的天竺葵、黑纸片、曲别针、酒精、小烧杯、大烧杯、火柴、试管夹、镊子、清水、碘液、培养皿、石棉网、三角架、酒精灯(在作图软件里选取上述3D仪器)。
实验过程：①检查实验仪器、物品。
②暗处理让叶片内原有的淀粉耗尽(一个设置好的图像时钟转动2圈，1 rain轻松完成实际实验中需要2～3 d的暗处理过程)。
③光照。进行对照实验，一部分叶片接受光照，一部分叶片进行遮光处理(依然是用转动的时钟快速完成实际实验需几个小时的光照过程)。
④验证绿叶产生淀粉(通过鼠标拖动桌面上的器皿完成验证过程，避免仪器的损坏和酒精燃烧的危险)。
⑤探究问题(操作实验后，学生进行合作学习、探究学习)：
a.盆栽天竺葵若不在黑暗处放一昼夜，实验结果如何?为什么?(学生可返回再操作该步骤予以探究)
b.在同等条件下，种在向阳地方的玉米与种在不向阳地方的玉米产量很不相同，这是为什么?
2.2.2 实验小结
“绿叶在光下合成淀粉”的仿真实验快速形象地验证了绿叶在光下合成的有机物是淀粉，证明了光是绿叶合成有机物不可缺少的条件。该仿真实验快速地呈现了极慢的实际实验过程，提高了实验效率，且避免了实际实验中可能的危险。学生对实验过程可进行重复操作，达到对实验过程的熟悉、对光合作用相关知识的认识、理解与掌握。而实验后的探究问题，有助于学生对知识进行提升，培养其探究思维与探究精神。
3 结语
生物仿真实验可呈现一些瞬时即逝或极慢的、不可干预的实验过程，从而给学生一个细致观察、发现规律的机会，让学生认清概念的本质。学生在实验中通过仿真实验的操作，可提高实验效率，完成一些成功率不高或实验现象不明显的实验，从而激发其实验操作的兴趣。因此，通过学生自主动手仿真实验，生物教学必将获得事半功倍的效果。
然而，仿真实验也有其局限性，它要求学校有相关的多媒体设备，要求学生有基本的信息技术知识。只有软、硬件设备均达到要求，仿真实验才可以更好地成为实验教学的补充与延伸。