基于NOBOOK虚拟实验室的高中生物教学

摘要：目前虚拟实验室已经被广泛应用在物理、化学、生物等实验学科的教学中。虚拟实验室通过计算机实现各种实验操作，模拟各种实验环境，提供与实际操作相似的实践体验。本文介绍了NOBOOK虚拟实验室生物高中版的三个功能：3D资源、显微镜、互助课件，并结合教学片段分析总结了这些功能在高中生物教学中的应用。

关键词：高中生物；NOBOOK虚拟实验室

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）06-0074-03

生物学是一门以实验为基础的学科，无论是理论知识的讲授，还是实践能力的提升都离不开实验教学。高中生物学教材实验众多，部分实验操作步骤多且周期长，课本微观生物学的知识点丰富，单凭黑板或课件上的“文字实验”很难让学生掌握。这时我们可以通过虚拟实验，利用其便捷性、逼真性等优点来打破传统实验教学时间和空间的局限性，拓宽学生在实验实践的学习范围和机会。本文以NOBOOK虚拟实验室的使用为例，通过三个教学片段，展现了该平台在生物教学的实验观察、结构认识、模型构建的应用。

教学片段一：显微镜功能有效辅助观察类的实验

显微镜一直是生物学实验的重要工具，高中生物显微镜实验大多需要学生现场制作装片，由于其操作步骤繁琐、取材不规范，并不是所有的学生都能在一节课时间内制作出合格的装片用于观察，此时教师可以借助NOBOOK虚拟实验室的显微镜功能辅助教学。

例如，在人教版高中生物必修一“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的实验中，操作复杂而且成功率低，教师可以借助虚拟实验平台辅助教学。在实验课前，教师布置学生运用平台的虚拟实验进行预习，提前了解实验的大致流程。学生在电脑端的操作步骤如下：

①进入NOBOOK虚拟实验室主页面，选择NB高中生物，在网页操作界面可以看到“资源类型”的选项，在其中单击鼠标左键，选择“显微镜”选项，如下页图1所示。

②选择“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的实验，点击鼠标进入可以看到该实验的实验原理、材料用具、实验目的、讨论要点，点击相关选项会出现相关详细的文字说明，点击“开始实验”即可进行该实验的虚拟操作。进入实验的操作界面，如下页图2所示。

③点击并拖拽可以实现虚拟材料用具的移动，按照左侧文字提示依次完成“解离、漂洗、染色、制片观察”的操作。如果能正确完成当前步骤，在该步骤右下方会出一个“√”的图标提示；若操作错误，松开鼠标后虚拟材料会恢复原始位置。

④NB高中生物的显微镜功能还提供了清晰的实验结果图。点击“制片、观察”操作步骤，按照提示调节显微镜，右上方会出现“最佳视野”的图像，鼠标双击该图像可实现图片放大的功能。在正式实验课上教师结合实验平台进一步强调操作的规范性，课后以平台提供的清晰实验结果图作为参考，指导学生辨认有丝分裂各时期图像。

教学片段二：3D资源模型加深微观结构的认识

人教版高中生物学必修一《分子与细胞》的教材内容大多属于微观生物学范畴，普通实验室的光学显微镜是没有办法实现观察的。使用课本的平面结构图进行教学讲解，是该内容授课的基本形式，但是细胞结构相关概念比较抽象，2D平面结构图无法充分帮助学生理解，利用NOBOOK虚拟实验室的3D资源，就能丰富课堂教学，为学生有效认识细胞结构提供条件。

例如，在进行“细胞器之间的分工合作”的教学时，教师可以采用课本2D平面结构融合3D模型的教学模式，吸引学生眼球，增加课堂的趣味性。在讲解植物细胞的结构时，教材的平面彩图能让学生辨认出叶绿体、线粒体、内质网等细胞器的基本结构，在此基础上借助平台的3D模型，使用鼠标进行双击、旋转、拖拽等操作，可以将每个细胞器的内部结构充分展现出来，呈现出震撼的视觉效果。下面，以认识叶绿体的亚显微结构3D图的过程为例，介绍具体操作过程。

①在资源类型中选择“3D资源”选项，找到“植物细胞结构”的图标，点击即可出现植物细胞结构图的3D图片。图片色彩丰富，生动形象地展示了植物细胞的亚显微结构。点击图中某个细胞器，页面会出现该细胞器的名称及功能简介。

②用鼠标点中“植物细胞结构”图中的某个细胞器然后双击，可以实现该细胞器的放大功能，放大后的单个细胞器能清晰展示其内部结构。双击图中右上方的叶绿体，屏幕视野出现叶绿体3D图，如下页图3所示，有条件可以借助3D眼镜观察。使用叶绿体3D图片教学，解决了常规教学无法形象观察细胞器结构的问题，也有助于学生区分叶绿体内膜和类囊体薄膜这两个易混淆的概念。

教学片段三：互助课件模拟模型构建的过程

《普通高中生物学课程标准》明确提出构建模型是高中学生必须掌握的科学方法之一。建模的教学策略能让学生在模型构建活动中深入理解知识的生成过程，促进学生生物学学科核心素养的形成，尤其是科学思维能力的提升。传统教学中，教师只利用课本已经建好的模型讲解，容易忽视让学生主动建模的过程。教师将NOBOOK虚拟实验室的互助课件用于课堂教学，不仅能高效制作课件，还解决了在模型构建课上学生参与度低的问题。

例如，“减数分裂”是高中阶段的重点和难点，其不仅是必修二当中关键的知识点之一，还是孟德尔遗传定律的基础。利用物理模型构建的教学方式可以令该节课内容由微观转化为宏观知识点，使学生更容易理解减数分裂各时期的特征。下面以“建立减数分裂中染色体变化的模型”为例，介绍具体操作过程。

①在资源类型中选择“互助课件”选项，鼠标左键点击“建立减数分裂中染色体变化的模型”进入模型构建的页面，如图4所示。页面中各时期的图形都是空白的，页面的右边整齐排列着各时期的染色体形态图，教师可以在课上让学生进行互动操作，完成模型的构建。

②点击界面右侧的染色体形态图并使用拖拽功能，把对应的染色体形态图移动到对应的分裂时期。如果染色体形态图没有拖到对应分裂时期，平台会给出相关文字提示，直至操作者找出匹配的答案。在学生完成建模后，教师点评操作，分析学生错误的原因并给予指导意见，这样有助于降低模型构建的难度，加深学生对减数分裂过程的形象记忆。

结语

仿真性、便捷性和交互性是NOBOOK虚拟实验室的突出亮点，教师用它进行课前复习和课堂演示实验能提高教学的趣味性，学生将其用于课前预习和课后复习，能更好地理解实验，从而提高科学探究能力。当然，NOBOOK虚拟实验室只是一种教学工具，它并不能完全取代真实实验。在使用虚拟实验室时，教师应秉承“能真不虚，虚实结合”的教学观念，使其更好地为教学服务。