「VR教学研讨」促进VR教育高质量发展-矩道科技

2024年3月下旬，白城市举办“普通高中高质量发展研讨系列活动”，来自通榆县一中的石老师基于高中生物虚拟现实VR课程中的微生物VR实验，开设《微生物的培养技术及应用》课程展示，获得在场专家和老师们的一致好评。

▲酵母菌的纯培养实验-学生课堂操作与讨论

▲酵母菌的纯培养实验-实验现象与结果分析

高中生物教学中酵母菌的纯培养实验，实验周期长、操作复杂、失败率高、实验条件难以满足，实际高中生物课堂中主要以“讲实验“为主，石老师通过VR虚拟仿真实验，将需要多个课时的虚拟仿真实验，便捷的呈现在课堂中，保证了知识学习的联系性，同时让课堂活力且高效。新授课老师讲解后学生通过VR实验进行实验操作，高效安全地习得实验技能的同时，极大提升了课堂的趣味性和授课效率。

VR技术作为新兴的技术形态之一，是数字化教育变革的新力量，极大丰富了数字教育资源的表现形态与应用体验。「微生物学虚拟仿真实验」的应用，不仅可以拓展实验范围，丰富教学内容，破解传统微生物实验室受时间、空间限制的难题，而且可以激发学生的实验兴趣并深化其实验技能，对于微生物实验教学改革和提高具有重要意义。

VR+教学应用亮点

创新教育内容

提升实验资源利用率

VR实验不仅把实物器具虚拟化，弥补了实验材料资源不足与损耗大的缺陷。微生物实验室使用大量的培养皿、染液、载波片、计数板、接种环、微量移液器等易耗品，以及这些易耗品具有使用周期长，用量大，存放空间不足，反复使用，易损坏，循环效率不高的特点，VR虚拟仿真实验室引入课堂极大地「提升了实验材料的资源利用率，减少了实验器材的损耗」。

▲微生物计数实验「繁杂的器材反复使用、高效便捷」

▼重要实验器材的结构与功能学习

微量移液器

血球计数板

增进实验课堂的效率

VR虚拟仿真实验室能够有效解决实验条件和实验效果之间的矛盾，更是「突破了实验操作的时间和空间限制」；对于一些周期长需耗费较长时间的实验，虚拟实验环境可以满足较短时间内完成较长时间才能观察的某些变化过程，如微生物发酵、分离单菌落等实验需要1周乃至数周的时间。而利用VR虚拟仿真技术在一堂课内就可以实现。

「长周期实验」微生物的分离与计数

提升实验的安全系数

一些具有危险性的高致病性微生物实验，如高致病性微生物带来的生物安全问题(如具有潜在生物安全隐患的葡萄球菌革兰氏鉴定实验)，学生在实验操作中的稍微疏忽都会导致感染等安全事故，如个人防护不彻底、使用器具不规范、操作不科学、实验后不消毒、随意处理实验物品等。高压灭菌锅、酒精喷灯等仪器的操作具有一定危险性，因此安全防护是微生物实验教学的难点，引入虚拟仿真技术能够有效的规避高危实验带来的安全风险，让实验教学安全高效！

▲「高致病性」微生物的革兰氏染色鉴定

▲致病微生物的微观结构观察

▲高压灭菌锅等「危险仪器」安全自由操作

加深学生对理论知识的理解

微生物学实验知识点多、操作程序复杂，课堂上长时间观察显微镜，学生容易产生疲劳感，而且传统实验室往往是一次一课，不能反复操作,实验教学效果往往不佳。利用VR虚拟仿真实验，学生可以通过提前预习，操作提示、课后总结、反复实践的方式加深对实验内容的掌握。同时，实验操作效率和成功率也大大提高了，弥补传统实验教学课时少、实验少的缺点，教师在引导、启发教学中能够更加主动和方便，对提高学生对实验整体知识点掌握具有很好的效果。