NOBOOK虚拟实验在高中生物学教学中的应用

任思颖 王威

摘  要：虚拟实验教育平台高速发展，虚拟实验是高中生物实验教学的切实需要，使用虚拟实验辅助教学也顺应课程标准的基本理念和内容标准的要求。在此背景下，本文以具体案例呈现了NOBOOK实验室这一新兴虚拟实验平台的使用方法，为高中生物学实验教学提供帮助。

关键词：NOBOOK;虚拟实验;高中生物学

实验教学的需要和信息技术的发展促成了虚拟实验平台的诞生。纵然教育者们对虚拟实验的态度不尽一致，有许多“能实不虚”的呼声，但经费不足、课时有限、课外教学资源缺乏，尤其还有实验安全难以保障，都是使得许多学校不能“实”的限制问题。NOBOOK作为一款操作环境稳定、紧密贴合教材的虚拟实验平台，对教师和学生在课内及课外都能提供很大支持。

一、NOBOOK虚拟实验的应用背景

1.虚拟实验平台蓬勃发展

1989年威廉·沃尔夫（William Wolf）提出虚拟实验概念后，西方许多高校与科研机构开始了虚拟实验的设计开发。近年来，我国的一些高校和研究所也建立起自己的专业性生物学虚拟实验室用于学生自主性和创新性的培养[1]。

随着信息技术的发展，针对高中生物学的虚拟实验平台应运而生[2]。有了生物学虚拟实验平台，运用数字化手段将实验环境、实验仪器与设备和实验材料等以图形化方式显示出来，便能供操作者以第一视角进行生物学实验模拟操作。NOBOOK虚拟实验室提供了稳定的操作环境和紧密贴合教材的虚拟实验项目，在教师的前期制备、正式授课以及学生的课前预习、课中学习和课后复习过程中都发挥了重要的作用。

2.高中生物实验教学切实需要虚拟实验

生物学是一门以实验为基础的科学，但仪器设备短缺、经费缺乏、课时有限、教学资源开发不足等现象仍然存在，还有生物实验中涉及到高温、高压等要求，容易造成安全事故，再者部分实验器材价格高昂、耗材量大，导致实验成本过高。具体来讲，高中阶段学习时间紧张，但是一些实验不仅需要在微观层面进行观察，还需要等待生化反应、进行微生物培养乃至植物栽培。即便是观察类实验，也可能需要长时间的材料处理。虚拟实验可以免除等待的时间。又如因为部分实验设备的短缺，在细胞增殖时只能进行模拟实验。而虚拟实验教学中就不必再用琼脂模拟细胞，而是利用虚拟实验平台直接模拟体现物质进入细胞的效率，使学生更贴近实际地明白细胞表面积与体积的关系限制细胞的大小，理解细胞不能无限的生长。

3.顺应《普通高中生物课程标准》课程要求

2017年发布的《普通高中生物课程标准》的基本理念中指出教学过程重实践。“重实践”强调学生学习的过程是主动参与的过程，教师既要让学生参与动手活动，又要让学生积极地融入涉及动脑的环节;通过探究类学习活动或完成工程学任务，加深学生对生物学概念的理解，提升应用知识的能力[3]。如常规教学中老师使用flash动画展示生物膜的选择透过性，而虚拟观察实验比动画带来的视觉刺激效果更佳，还可用在学生课前预习让他们主动学习。虚拟实验教学能够涉及更大范围甚至惠及全体学生，让他们都在软件引导下主动地深度参与，动手动脑将书本知识与直接经验结合。

二、NOBOOK生物学虚拟实验平台的应用

1.NOBOOK概况

NOBOOK高中生物实验适合国内高中生物各主流版本的教材[4]，内容分为必修、选修两大模块包含观察类、演示类、动手操作、探究类实验74个，这一数字还在不断更新。打开具体实验项目后可以看到实验标题、实验目的、实验器材、实验步骤和讨论几部分内容。在开始虚拟实验前，教师可以引导学生了解实验目的，认识实驗器材，而后点击实验步骤以开始项目，跟随软件引导即可顺利开展实验。

2.NOBOOK在中学生物教学中的应用

下面，笔者以“检测生物组织中的糖类”为例，对该虚拟实验在中学生物教学中的具体操作使用加以说明。打开此虚拟实验，页面显示实验原理、实验目的、材料用具、讨论要点四部分，原理和目的部分为文字说明供使用者阅读，材料用具界面为烧杯、碘液及各种试剂的图片，碘液用棕色瓶存储、各试剂装在有刻度的试管内，这些细节都被清晰地呈现了出来。还有讨论：①生物材料原有的颜色是否会影响实验结果？②只要是活细胞的生物材料，必然含有蛋白质和还原糖吗？为什么？这两个问题都脱胎于之前学过的内容，其答案可以由已有知识演绎得到，再通过实验进行验证。在实验过程中也随时可以查看讨论问题。

点击右下角的开始实验，就进入了实验操作环节，这一环节分为鉴定淀粉和鉴定还原性糖。通过操作胶头滴管分别在无色透明的2mL淀粉溶液、无色透明的2mL蔗糖溶液、米色的2mL土豆匀浆、米色的2mL苹果匀浆、无色透明的2mL清水中滴加2滴碘液，观察颜色变化，操作之后发现淀粉溶液、土豆匀浆变蓝，蔗糖溶液、苹果匀浆和清水呈现棕色。鉴定还原性糖部分，同样先取2mL淀粉溶液、2mL蔗糖溶液、2mL土豆匀浆、2mL苹果匀浆、2mL清水，然后点击操作将斐林试剂甲液和斐林试剂乙液等量混合均匀，然后操作移液管向各试管中加入1mL斐林试剂，最后将试管放入盛有60℃温水的大烧杯中，酒精灯水浴加热2min，当然在虚拟实验中，这两分钟就可以节省下来，然后软件显示各试管颜色发生变化供观察者记录分析。

参考文献

[1] 黄慕雄.高校教学型虚拟实验室建设的现状与建议[J].电化教育研究，2005（09）：77-80.

[2] 徐益苗，赵晓燕.“NB生物初中版”构建生物学教学体验环境[J].生物学教学，2018，43（10）：34-35.

[3] 核心素养作引领 注重实践少而精——《普通高中生物学课程标准》修订思路与特色[J].刘恩山，刘晟.生物学通报.2017（08）

[4] 乐步教育.NB生物高中版.[DB/OL].https：//www.no book.co m/shengwu.html.