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摘 要：因新冠肺炎疫情影响，凸显线上教学的重要性。而对于以实验为基础的學科，如何应对这个挑战，以及虚拟实验能否达到设计的教学效果？运用自创工具调查学生对此问题的反应，结果显示，学生的整体评价较为肯定：虚拟实验能够胜任传统实验的大部分教学目标，但在“提出问题和明确需要解决的难题”维度上，虚拟实验的教学效果仍然劣于传统实验教学（p<0.001）。建议生物虚拟实验教学中注意虚实结合，促进学生对理论知识和传统实验技能的把握;改进虚拟教学系统设计，优化教学过程，保证虚拟实验教学的可持续发展。
关键词：虚拟实验;生物实验;教学效果评价;问卷调查
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）23-0169-04
Abstract： Because of the influence of the COVID-19 epidemic situation， highlight the importance of online teaching. For the subject based on experiment， how to deal with this challenge， can virtual experiment achieve the teaching effect of design？ Using self-created tools to investigate students' reactions to this problem， the results show that students' overall evaluation is more positive： virtual experiment can be qualified for most of the teaching objectives of traditional experiment. However， the teaching effect of virtual experiment is still inferior to that of traditional experiment teaching （p<0.001）. It is suggested that we should pay attention to the combination of virtual reality in biological virtual experiment teaching， promote students' grasp of theoretical knowledge and traditional experimental skills， improve the design of virtual teaching system， optimize the teaching process， and ensure the sustainable development of virtual experiment teaching.
Keywords： virtual experiment; biological experiment; teaching effect evaluation; questionnaire survey
生物实验教学，作为生物学科最基本的教学方法之一，能够让学生将书本上的知识和实际的操作经验联系起来，在培养学生的实践能力和创新能力上起着重要作用。同时，生物实验能提高学生的学习兴趣，让学生体会并形成持久而稳定的学习兴趣，实验教学可谓是提高生物教学质量不可缺少的条件。然而，传统的生物实验教学模式存在诸多的困境，例如：有些实验周期长、实验成本高，不适合重复实验;实验教学整体信息化程度不高;少数实验还存在生物安全风险等[1]。特别是受疫情的影响，凸显线上教学的重要性。作为实验教学领域的一次重要尝试，虚拟实验教学依托虚拟现实、数据库、人机交互等技术，通过构建高度仿真的虚拟实验环境的方式，为上述问题的解决提供了一条新思路。不仅如此，虚拟实验教学还打破了传统实验在空间和时间上的限制，进一步降低了实验教学的教学成本，提高了生物教学的效率和质量。
一、虚拟实验的研究现状
最早的虚拟实验软件由美国军方在上世纪60年代中期开发出来，主要服务于美军的军事仿真训练。在近60年的时代变迁中，虚拟实验从刚开始的平面模拟实验，发展到多维度的高仿真模拟实验。1988年，麻省理工学院开发出WEBLAB虚拟仿真实验系统并在同年投入使用。WEBLAB系统主要运用于显微镜原理的教学中。在实验过程中，学生如果遇到任何操作上的困难，都可以通过教师指导系统得到帮助，学生在实验结束后对此反映良好[2]。美国伊利诺伊大学香槟分校2001年就开始使用美国麻省理工学院构建的远程网络实验室（iLabs）教育系统为大学低年级和高年级的学生开设两种级别的生物学虚拟实验课[3]。在虚拟实验室研究上，相比美国这几所高校，我国对于虚拟仿真实验的研究起步晚一些，但我们对此一直抱有积极态度，且成长迅速。据了解，目前国内多数高校已经根据自身的教学教研需求建立了各类虚拟仿真实验室，比较典型的有：1. 在2003年，第一军医大学完成了国内第一例女虚拟人的信息收集系统。在虚拟实验系统中，学生能够为虚拟病人进行模拟手术，并且能够使用网络远程在线控制机器人来实现远程手术。2. 浙江大学基于Web架构的模式，采用Java语言并结合VRML基础开发了一套化学虚拟教学实验管理系统，并且在近两年逐渐投入使用。该虚拟实验室可以解决一些高危难操作实验，比如大部分需使用易燃易爆物的化学实验。3. NOBOOK虚拟仿真实验室（简称NB实验）：采用HTML5前沿技术，支持跨平台访问。主要目的是为在校初高中学生提供课程所需要的实验。NOBOOK对于物理实验室的建设尤为突出，可以随意更改实验参数，从而使得实验过程更加地灵活和逼真[4]。 关于学生对虚拟实验的看法，有几项研究可以说明。如Blondel D. V.等报告了他们开发的一个虚拟实验平台Rex，这是一个基于网络的虚拟生物科学实验平台，由真正的科学家主持，并使用实际的实验室实验来生成真实的数据，供学生收集、分析和解释[5]。2019年，他们在各种高中生物教室对Rex进行了一次小型现场测试，结果显示，学生通过Rex虚拟实验，也能获得一次愉快和有意义的经历。Tho S. W. 等报告了一个远程实验室（RL）系统（涉及8个远程实验），应用于中学科学教育的结果[6]。他们对来自当地公立学校的32名中学生进行了测试，结果显示，RL系统不需要进行重大改进，足以达成中等科学教育的目标。参与调查的学生普遍认为，RL系统可以让他们在学习中产生有益的看法和想法。Zhang M H等报告了虚拟和远程实验室（VRL）支持学生进行工程和科学教育中的实验结果[7]。这项研究的对象是华中某大学238名学生，问卷调查结果表明，满意度是决定学生继续使用VRL最关键的因素，其次是感知有用性。
杭州师范大学目前建设有国家级虚拟实验项目2个和省级虚拟实验项目1个。其一为2013年构建的“能实不虚、以虚促实、虚实结合、虚实互动”的“科学运动与健身技能国家级虚拟仿真实验教学中心”;另一为2017年获准立项的国家级示范性《珍稀保护药用生物资源研究与应用的综合性虚拟仿真实验教学项目》。另外，2019年分别对杭州师范大学生科院虚拟仿真实验平台和杭州师范大学外语学院VR英语虚拟教学实验室项目进行公开招标，进一步扩大了虚拟实验教学的规模。
为调查虚拟实验教学效果，项目组采用问卷调查法，就学生关于虚拟实验的基本认知和态度以及学生科学实践能力的培养等问题展开了调查研究。
二、调查方法和过程
结合有关文献研究，在导师指导下设计《虚拟实验教学效果调查表》，问卷经过导师与相关专家审查，效果良好。问卷内容包括对传统实验与虚拟实验的科学实践能力自测式评价。通过SPSS21.0统计分析软件对问卷内容进行分析，得到虚拟实验教学效果和学生对虚拟实验认知和态度的调查结论，并给出相关分析和建议。
杭州师范大学生科院虚拟仿真实验平台，集成了铁皮石斛仿真实验和五步蛇仿真实验两个综合性创新实验，许多学生使用过虚拟实验教学平台，故本次调查的对象为杭州师范大学生科院本科生。随机抽取300位杭州师范大学生科院学生，抽样率50%，借助“问卷星”平台进行匿名问卷调查。最后回收266份，其中有效问卷260份，有效回收率87%。经SPSS软件分析，数据内部一致性Cronbachα系数大于0.9，说明本次调查数据可信，可以做进一步分析。
三、调查结果
79%的被调查者对虚拟实验持乐观态度，认为虚拟实验有着广泛的应用前景，但是问及“虚拟实验能否彻底代替传统实验”时，有76%的被调查者持否定态度。
对于传统实验，有44.4%的被调查者相对满意目前的实验教学模式，认为传统的实验教学效果较好。同时也认同目前的传统实验主要存在四类问题：模式过于死板、实验室条件不满足需求、课程存在被压缩情况和存在高危试剂与操作。其中“实验设施条件限制”的情况最为严重，表1总结了本科生对虚拟实验与传统实验的教学差异的认知。
《虚拟实验教学效果调查表》采用李克特五点量表设计，对于赋值后的数据，采用SPSS21.0软件分析后，得到表2。由表2可知，关于传统实验，参与者认可度：“提出问题和明确需要解决的难题”“建立和使用模型”以及“分析和解释数据”三项平均分最高;而“设计和实施调查研究”与“建构解释和设计解决方案”两项分值垫底。关于虚拟实验，参与者认可度：“运用数学和计算思维”“建立和使用模型”和“分析和解释数据”三项平均分值最高，而“提出问题和明确需要解决的难题”“设计和实施调查研究”两项分值垫底。
在“提出问题和明确需要解决的难题”的维度上，传统实验和虚拟实验显示出了极显著的差異（p<0.001），其余各维度均显著无差异（P>0.05）。结合文献研究和统计数据分析，可以推断：虚拟实验能够胜任传统实验的大部分教学目标。
不同于传统实验，市面上大多数虚拟实验平台都支持数据实时监测功能，相对于学生在实验后盯着几个检测点的数据进行数据模型推测，数据实时检测系统能直接记录实验全过程并根据监测数据绘出结果图，为学生建构解释提供了更为直观的结果。但是，不少虚拟实验系统在人机交互上表现欠佳，即使有一定计算机基础的学生也需要花时间去适应虚拟实验系统带来的不便，再加上现在的虚拟实验软件质量参差不齐，部分软件引导混乱，知识架构臃肿，学生容易被软件中的无用信息迷惑，更难以启发学生的新思路新想法。因此在“提出问题和明确需要解决的难题”维度上，虚拟实验的教学效果仍然劣于传统实验教学（p<0.001）。
四、基于被测者评价对虚拟生物实验教学的思考
因新冠肺炎疫情影响，凸显线上教学的重要性。在实验性学科中，运用虚拟实验提升教学效果，应该成为实验教学研究的重要课题。
（一）虚拟生物实验教学可以有效提高学生学习效率
虚拟实验教学创造了一个以学习者为中心的虚拟学习环境，是信息化时代教学改革的重要创新，是新时期高校教学改革的重点[8]。借助计算机技术平台和适应课程内容的虚拟实验软件，虚拟仿真实验能够提供一个涵盖所有生物实验材料和器材的逼真实验环境，学生能够在虚拟的环境下进行相关内容的实验，获得身临其境的实验体验，并可自由切换实验对象，从而提高学习兴趣和参与积极性[9-10]。超过83%的被测者在问及“我认为虚拟仿真实验能加快我对新知识的掌握”时持肯定态度，同时在虚拟实验资源进行新课预习和复习的效果上，大约80%的被测者也给出了较高的评价。如五步蛇实验，在真实的环境下，由于实验效果受温度等多种因素影响，学生对五步蛇的恐惧感始终存在，影响实验效果。而虚拟仿真实验可以让学生在短时间内完成实验并观察到实验现象，在实际操作中也更加得心应手。 （二）虚拟生物实验教学必须坚持虚实结合
虚拟生物实验教学必须坚持虚实结合，先虚后实的教学模式，充分发挥教师的引导作用，促进学生的知识迁移，以达到生物教学的最佳效果。虚拟实验和传统实验之间不应该是替代关系，而应该是补充关系。虚拟实验虽然能够胜任传统实验的大部分教学目标，但是就目前的技术水平来看，虚拟实验在很长一段时间内无法做到能够完全地拟真。这也意味着，传统实验在生物教学和研究中具有不可替代性，在生物实验教学实践中传统实验依然是必要的基础和依托，相比之下，虚拟实验室则应作为教师教学辅助和情景创设的工具，以及学生自主学习、增加操作训练机会的一个拓展空间。对于高危高难的示范性实验，诸如爆炸、地质板块的变化、以及微观的过程等，可以利用虚拟仿真实验的方式展现给学生，给予学生以直观感受，从而更容易理解生物学习中的重点和难点。而那些以培养学生实践能力为教学目标的实验，还是应该采取传统的实验方式，让学生在真实环境中操作、观察，以取得更好的教学效果。
（三）虚拟实验难以持续吸引学生的兴趣
本次调查中发现，虚拟实验难以持续吸引学生的兴趣，这与一些文献报告相符[11]。对此我们推测，多数学生的兴趣还是集中在对虚拟实验系统的好奇，而不是集中在实验内容的学习欲望上。一旦操作虚拟实验系统的新奇感随着时间的推移逐渐消失，虚拟实验系统就难以再激发学生的学习兴趣。因此，至少对于目前来说，实验教学还不能完全依赖虚拟实验教学，而是应以传统实验为基础，循序渐进地开发和增设虚拟实验。我们也在此提出一些新的问题：使用虚拟仿真实验预习实验课程的效果和常见的预习实验效果相比，哪个更好？又该如何比较？虚拟实验无法充分吸引学生的问题，又该如何有效地解决？
五、结束语
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”虚拟实验是生物实验教学改革中的一次重要的尝试，它突破了实验仪器和设备不足的教学限制，克服了传统实验教学中存在的教学手段过于单一、教学内容缺少创新等问题。虚拟实验有望提高生物实验教学课程的教学水平，值得在生物实验教学中探索和推广。同时，在生物实验教学中，教师必须坚持虚实互补，先虚后实的教学原则，促进学生对理论知识的透彻理解和对传统实验技能的把握。同时还要坚持“以学生为中心”的理念，不断改进生物虚拟实验教学的教学组织方式和虚拟实验系统的软硬件设计，推动信息技术与实验教育的高度融合，保证生物虚拟实验教学的长远发展。
参考文献：
[1]胡原，黄涛，熊国梅，等.生物学虚拟仿真资源建设的探索与实践[J].实验室科学，2018，21（1）：225-228.
[2]曾凡伟.虚拟实验在高中生物教学中的应用和评价研究[D].赣州：赣南师范大学，2017.
[3]范蕾.发达国家在大学开展虚拟生物学实验教学的经验及启示[J].实验室研究与探索，2014，33（1）：20-23.
[4]黄教强.面向智慧校园的虚拟实验平台研究与实现[D].广州：广东工业大学，2018.
[5]Blondel D. V.， A. Sansone， Rosenberg Joshua m.， et al. Development of an Online Experiment Platform for High School Biology[J]. Journal of formative design in learning，2019，3（1）：62-81.
[6]Tho S. W.， Y. Y. Yeung. An Implementation of Remote Laboratory for Secondary Science Education[J]. Journal of Computer Assisted Learning，2018，34（5）：629-640.
[7]Zhang M H， C Y Su， Y Li， et al. Factors Affecting Chinese University Students' Intention to Continue Using Virtual and Remote Labs[J].Australasian Journal of Educational Technology，2020，36（2）：169-185.
[8]田華，秦亚丽.基于虚实结合的二元实践教学研究——以生物师范生实验教学为例[J].轻工科技，2016，32（12）：170-171+174.
[9]潘馨慧，张华，刘青广，等.GMP仿真实训在药学综合实验教学中的应用及探索[J].卫生职业教育，2016，34（22）：53-54.
[10]田星，张华，唐辉.GMP虚拟仿真实训在药剂学实验教学中的应用研究[J].广州化工，2017，45（9）：197-198.
[11]茹婷婷，石莹岩，初学峰.基于高校虚拟化学实验研究若干问题的建议[J].高教学刊，2016（12）：54-55.
关键词：虚拟实验;生物实验;教学效果评价;问卷调查
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）23-0169-04
Abstract： Because of the influence of the COVID-19 epidemic situation， highlight the importance of online teaching. For the subject based on experiment， how to deal with this challenge， can virtual experiment achieve the teaching effect of design？ Using self-created tools to investigate students' reactions to this problem， the results show that students' overall evaluation is more positive： virtual experiment can be qualified for most of the teaching objectives of traditional experiment. However， the teaching effect of virtual experiment is still inferior to that of traditional experiment teaching （p<0.001）. It is suggested that we should pay attention to the combination of virtual reality in biological virtual experiment teaching， promote students' grasp of theoretical knowledge and traditional experimental skills， improve the design of virtual teaching system， optimize the teaching process， and ensure the sustainable development of virtual experiment teaching.
Keywords： virtual experiment; biological experiment; teaching effect evaluation; questionnaire survey
生物实验教学，作为生物学科最基本的教学方法之一，能够让学生将书本上的知识和实际的操作经验联系起来，在培养学生的实践能力和创新能力上起着重要作用。同时，生物实验能提高学生的学习兴趣，让学生体会并形成持久而稳定的学习兴趣，实验教学可谓是提高生物教学质量不可缺少的条件。然而，传统的生物实验教学模式存在诸多的困境，例如：有些实验周期长、实验成本高，不适合重复实验;实验教学整体信息化程度不高;少数实验还存在生物安全风险等[1]。特别是受疫情的影响，凸显线上教学的重要性。作为实验教学领域的一次重要尝试，虚拟实验教学依托虚拟现实、数据库、人机交互等技术，通过构建高度仿真的虚拟实验环境的方式，为上述问题的解决提供了一条新思路。不仅如此，虚拟实验教学还打破了传统实验在空间和时间上的限制，进一步降低了实验教学的教学成本，提高了生物教学的效率和质量。
一、虚拟实验的研究现状
最早的虚拟实验软件由美国军方在上世纪60年代中期开发出来，主要服务于美军的军事仿真训练。在近60年的时代变迁中，虚拟实验从刚开始的平面模拟实验，发展到多维度的高仿真模拟实验。1988年，麻省理工学院开发出WEBLAB虚拟仿真实验系统并在同年投入使用。WEBLAB系统主要运用于显微镜原理的教学中。在实验过程中，学生如果遇到任何操作上的困难，都可以通过教师指导系统得到帮助，学生在实验结束后对此反映良好[2]。美国伊利诺伊大学香槟分校2001年就开始使用美国麻省理工学院构建的远程网络实验室（iLabs）教育系统为大学低年级和高年级的学生开设两种级别的生物学虚拟实验课[3]。在虚拟实验室研究上，相比美国这几所高校，我国对于虚拟仿真实验的研究起步晚一些，但我们对此一直抱有积极态度，且成长迅速。据了解，目前国内多数高校已经根据自身的教学教研需求建立了各类虚拟仿真实验室，比较典型的有：1. 在2003年，第一军医大学完成了国内第一例女虚拟人的信息收集系统。在虚拟实验系统中，学生能够为虚拟病人进行模拟手术，并且能够使用网络远程在线控制机器人来实现远程手术。2. 浙江大学基于Web架构的模式，采用Java语言并结合VRML基础开发了一套化学虚拟教学实验管理系统，并且在近两年逐渐投入使用。该虚拟实验室可以解决一些高危难操作实验，比如大部分需使用易燃易爆物的化学实验。3. NOBOOK虚拟仿真实验室（简称NB实验）：采用HTML5前沿技术，支持跨平台访问。主要目的是为在校初高中学生提供课程所需要的实验。NOBOOK对于物理实验室的建设尤为突出，可以随意更改实验参数，从而使得实验过程更加地灵活和逼真[4]。 关于学生对虚拟实验的看法，有几项研究可以说明。如Blondel D. V.等报告了他们开发的一个虚拟实验平台Rex，这是一个基于网络的虚拟生物科学实验平台，由真正的科学家主持，并使用实际的实验室实验来生成真实的数据，供学生收集、分析和解释[5]。2019年，他们在各种高中生物教室对Rex进行了一次小型现场测试，结果显示，学生通过Rex虚拟实验，也能获得一次愉快和有意义的经历。Tho S. W. 等报告了一个远程实验室（RL）系统（涉及8个远程实验），应用于中学科学教育的结果[6]。他们对来自当地公立学校的32名中学生进行了测试，结果显示，RL系统不需要进行重大改进，足以达成中等科学教育的目标。参与调查的学生普遍认为，RL系统可以让他们在学习中产生有益的看法和想法。Zhang M H等报告了虚拟和远程实验室（VRL）支持学生进行工程和科学教育中的实验结果[7]。这项研究的对象是华中某大学238名学生，问卷调查结果表明，满意度是决定学生继续使用VRL最关键的因素，其次是感知有用性。
杭州师范大学目前建设有国家级虚拟实验项目2个和省级虚拟实验项目1个。其一为2013年构建的“能实不虚、以虚促实、虚实结合、虚实互动”的“科学运动与健身技能国家级虚拟仿真实验教学中心”;另一为2017年获准立项的国家级示范性《珍稀保护药用生物资源研究与应用的综合性虚拟仿真实验教学项目》。另外，2019年分别对杭州师范大学生科院虚拟仿真实验平台和杭州师范大学外语学院VR英语虚拟教学实验室项目进行公开招标，进一步扩大了虚拟实验教学的规模。
为调查虚拟实验教学效果，项目组采用问卷调查法，就学生关于虚拟实验的基本认知和态度以及学生科学实践能力的培养等问题展开了调查研究。
二、调查方法和过程
结合有关文献研究，在导师指导下设计《虚拟实验教学效果调查表》，问卷经过导师与相关专家审查，效果良好。问卷内容包括对传统实验与虚拟实验的科学实践能力自测式评价。通过SPSS21.0统计分析软件对问卷内容进行分析，得到虚拟实验教学效果和学生对虚拟实验认知和态度的调查结论，并给出相关分析和建议。
杭州师范大学生科院虚拟仿真实验平台，集成了铁皮石斛仿真实验和五步蛇仿真实验两个综合性创新实验，许多学生使用过虚拟实验教学平台，故本次调查的对象为杭州师范大学生科院本科生。随机抽取300位杭州师范大学生科院学生，抽样率50%，借助“问卷星”平台进行匿名问卷调查。最后回收266份，其中有效问卷260份，有效回收率87%。经SPSS软件分析，数据内部一致性Cronbachα系数大于0.9，说明本次调查数据可信，可以做进一步分析。
三、调查结果
79%的被调查者对虚拟实验持乐观态度，认为虚拟实验有着广泛的应用前景，但是问及“虚拟实验能否彻底代替传统实验”时，有76%的被调查者持否定态度。
对于传统实验，有44.4%的被调查者相对满意目前的实验教学模式，认为传统的实验教学效果较好。同时也认同目前的传统实验主要存在四类问题：模式过于死板、实验室条件不满足需求、课程存在被压缩情况和存在高危试剂与操作。其中“实验设施条件限制”的情况最为严重，表1总结了本科生对虚拟实验与传统实验的教学差异的认知。
《虚拟实验教学效果调查表》采用李克特五点量表设计，对于赋值后的数据，采用SPSS21.0软件分析后，得到表2。由表2可知，关于传统实验，参与者认可度：“提出问题和明确需要解决的难题”“建立和使用模型”以及“分析和解释数据”三项平均分最高;而“设计和实施调查研究”与“建构解释和设计解决方案”两项分值垫底。关于虚拟实验，参与者认可度：“运用数学和计算思维”“建立和使用模型”和“分析和解释数据”三项平均分值最高，而“提出问题和明确需要解决的难题”“设计和实施调查研究”两项分值垫底。
在“提出问题和明确需要解决的难题”的维度上，传统实验和虚拟实验显示出了极显著的差異（p<0.001），其余各维度均显著无差异（P>0.05）。结合文献研究和统计数据分析，可以推断：虚拟实验能够胜任传统实验的大部分教学目标。
不同于传统实验，市面上大多数虚拟实验平台都支持数据实时监测功能，相对于学生在实验后盯着几个检测点的数据进行数据模型推测，数据实时检测系统能直接记录实验全过程并根据监测数据绘出结果图，为学生建构解释提供了更为直观的结果。但是，不少虚拟实验系统在人机交互上表现欠佳，即使有一定计算机基础的学生也需要花时间去适应虚拟实验系统带来的不便，再加上现在的虚拟实验软件质量参差不齐，部分软件引导混乱，知识架构臃肿，学生容易被软件中的无用信息迷惑，更难以启发学生的新思路新想法。因此在“提出问题和明确需要解决的难题”维度上，虚拟实验的教学效果仍然劣于传统实验教学（p<0.001）。
四、基于被测者评价对虚拟生物实验教学的思考
因新冠肺炎疫情影响，凸显线上教学的重要性。在实验性学科中，运用虚拟实验提升教学效果，应该成为实验教学研究的重要课题。
（一）虚拟生物实验教学可以有效提高学生学习效率
虚拟实验教学创造了一个以学习者为中心的虚拟学习环境，是信息化时代教学改革的重要创新，是新时期高校教学改革的重点[8]。借助计算机技术平台和适应课程内容的虚拟实验软件，虚拟仿真实验能够提供一个涵盖所有生物实验材料和器材的逼真实验环境，学生能够在虚拟的环境下进行相关内容的实验，获得身临其境的实验体验，并可自由切换实验对象，从而提高学习兴趣和参与积极性[9-10]。超过83%的被测者在问及“我认为虚拟仿真实验能加快我对新知识的掌握”时持肯定态度，同时在虚拟实验资源进行新课预习和复习的效果上，大约80%的被测者也给出了较高的评价。如五步蛇实验，在真实的环境下，由于实验效果受温度等多种因素影响，学生对五步蛇的恐惧感始终存在，影响实验效果。而虚拟仿真实验可以让学生在短时间内完成实验并观察到实验现象，在实际操作中也更加得心应手。 （二）虚拟生物实验教学必须坚持虚实结合
虚拟生物实验教学必须坚持虚实结合，先虚后实的教学模式，充分发挥教师的引导作用，促进学生的知识迁移，以达到生物教学的最佳效果。虚拟实验和传统实验之间不应该是替代关系，而应该是补充关系。虚拟实验虽然能够胜任传统实验的大部分教学目标，但是就目前的技术水平来看，虚拟实验在很长一段时间内无法做到能够完全地拟真。这也意味着，传统实验在生物教学和研究中具有不可替代性，在生物实验教学实践中传统实验依然是必要的基础和依托，相比之下，虚拟实验室则应作为教师教学辅助和情景创设的工具，以及学生自主学习、增加操作训练机会的一个拓展空间。对于高危高难的示范性实验，诸如爆炸、地质板块的变化、以及微观的过程等，可以利用虚拟仿真实验的方式展现给学生，给予学生以直观感受，从而更容易理解生物学习中的重点和难点。而那些以培养学生实践能力为教学目标的实验，还是应该采取传统的实验方式，让学生在真实环境中操作、观察，以取得更好的教学效果。
（三）虚拟实验难以持续吸引学生的兴趣
本次调查中发现，虚拟实验难以持续吸引学生的兴趣，这与一些文献报告相符[11]。对此我们推测，多数学生的兴趣还是集中在对虚拟实验系统的好奇，而不是集中在实验内容的学习欲望上。一旦操作虚拟实验系统的新奇感随着时间的推移逐渐消失，虚拟实验系统就难以再激发学生的学习兴趣。因此，至少对于目前来说，实验教学还不能完全依赖虚拟实验教学，而是应以传统实验为基础，循序渐进地开发和增设虚拟实验。我们也在此提出一些新的问题：使用虚拟仿真实验预习实验课程的效果和常见的预习实验效果相比，哪个更好？又该如何比较？虚拟实验无法充分吸引学生的问题，又该如何有效地解决？
五、结束语
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”虚拟实验是生物实验教学改革中的一次重要的尝试，它突破了实验仪器和设备不足的教学限制，克服了传统实验教学中存在的教学手段过于单一、教学内容缺少创新等问题。虚拟实验有望提高生物实验教学课程的教学水平，值得在生物实验教学中探索和推广。同时，在生物实验教学中，教师必须坚持虚实互补，先虚后实的教学原则，促进学生对理论知识的透彻理解和对传统实验技能的把握。同时还要坚持“以学生为中心”的理念，不断改进生物虚拟实验教学的教学组织方式和虚拟实验系统的软硬件设计，推动信息技术与实验教育的高度融合，保证生物虚拟实验教学的长远发展。
参考文献：
[1]胡原，黄涛，熊国梅，等.生物学虚拟仿真资源建设的探索与实践[J].实验室科学，2018，21（1）：225-228.
[2]曾凡伟.虚拟实验在高中生物教学中的应用和评价研究[D].赣州：赣南师范大学，2017.
[3]范蕾.发达国家在大学开展虚拟生物学实验教学的经验及启示[J].实验室研究与探索，2014，33（1）：20-23.
[4]黄教强.面向智慧校园的虚拟实验平台研究与实现[D].广州：广东工业大学，2018.
[5]Blondel D. V.， A. Sansone， Rosenberg Joshua m.， et al. Development of an Online Experiment Platform for High School Biology[J]. Journal of formative design in learning，2019，3（1）：62-81.
[6]Tho S. W.， Y. Y. Yeung. An Implementation of Remote Laboratory for Secondary Science Education[J]. Journal of Computer Assisted Learning，2018，34（5）：629-640.
[7]Zhang M H， C Y Su， Y Li， et al. Factors Affecting Chinese University Students' Intention to Continue Using Virtual and Remote Labs[J].Australasian Journal of Educational Technology，2020，36（2）：169-185.
[8]田華，秦亚丽.基于虚实结合的二元实践教学研究——以生物师范生实验教学为例[J].轻工科技，2016，32（12）：170-171+174.
[9]潘馨慧，张华，刘青广，等.GMP仿真实训在药学综合实验教学中的应用及探索[J].卫生职业教育，2016，34（22）：53-54.
[10]田星，张华，唐辉.GMP虚拟仿真实训在药剂学实验教学中的应用研究[J].广州化工，2017，45（9）：197-198.
[11]茹婷婷，石莹岩，初学峰.基于高校虚拟化学实验研究若干问题的建议[J].高教学刊，2016（12）：54-55.