内容发布更新时间 : 2024/6/10 23:18:51星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

虚拟现实技术在生物学教学中的应用 ——以3D body在消化系统的讲解为例

摘要：虚拟现实技术（VR）在国内外教育中的应用研究是一个热门的研究领域之一。在中学教学一线主要是基于计算机语言和编程的可操作型的软件包，如3d body可以用于中学生物学的教学。将虚拟现实技术应用于课堂教学，不仅能激发学生的学习兴趣，提高教学效率，更能培养学生“科学思维”和“科学探究”的生物学核心素养。该技术在将来的教学中具有很广阔的应用前景，但是基于可控性的，运用于课堂教学的软件包还是比较少，有待于进一步的研究和开发。

关键字：虚拟现实技术；3d body；生物学教学 一、虚拟现实技术简介

虚拟现实技术（VR）是一种基于计算机的技术，在计算机中通过对现实环境的模拟，构建出一种和现实环境相似的场景。用户通过和计算机进行交互，可以在虚拟环境中感受到现实情景中一样的感觉，如视觉、听觉、嗅觉、触觉等。所以其具有“沉浸性、构想性、交互性 ”等特点①。常用的建模软件有unity3D、3ds Max、Softimage 3D、Maya 等。美国、意大利、英国、新加坡、我国台湾地区都在不断的发展虚拟技术在教育领域的应用。②我国大陆对虚拟现实技术在教

③育中的研究主要集中在虚拟仿真校园、城市规划仿真、体育专项训练等方面。而

虚拟现实技术也可以以小型、可控性的软件包的形式走进校园，走进教学一线。

二、3D body在消化系统中的应用

（一）以消化系统为例，简介3D body的功能

3D body是一款虚拟现实人体解剖软件，包括运动功能解剖等领域的数字化虚拟仿真教学内容。通过简单的鼠标操作，可实现以下功能。一是其基于三维数

①

高媛,刘德建,黄真真,黄荣怀.虚拟现实技术促进学习的核心要素及其挑战[J].电化教育研

究,2016,37(10):77-87+103.

②

王学松,宇文江.虚拟现实技术的“前世今生”[J].中国科技产业,2015.08:30. Bucky J. Dodd,Pavlo D.

Antonenko. Use of signaling to integrate desktop virtual reality and online learning management systems[J]. Computers & Education,2012,59(4).

③

徐峰,陈敏智.虚拟校园三维仿真系统的设计及实现[J].浙江工业大学学报,2007(02):155-158. 黄丽娜,

费立凡,庞前聪,郑斌.城市规划仿真审批系统开发——以海口市三维仿真规划审批系统为例[J].测绘信息与工程,2007(01):18-20. 李建荣,孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学,2014,17(03):98-100+103.

字模型创建，立体直观，可以实现360度以不同的视角任意查看人体结构，具真正的3D效果，如图1胃的模式图。

图1胃模式图（前面观） 胃模式图（后面观） 胃模式图（上面观） 胃模式图（下面观）

二是该软件可实现任何一块组织或器官的显示或移除，只显示想要看到的结构，可无限地自由拼接组合和逐层剥离，完全再现人体解剖的全过程，即具显示和隐藏性。如图2所示。

三是该软件可以任意部位透明化，更清晰的看到各器官在人体中具体位置。如图3所示。

图2 无小肠模式图 有小肠模式图

图3 肝脏透明化 肝脏不透明化

除此之外，该软件还可以实现观察部位的随意放大和缩小；随时截屏；器官名称中英对照等文字提示功能，让学习更加个性化。

（二）3D body在消化系统教学中的应用

消化系统是初高中生物学的学习内容之一，通过这部分内容的学习，学生要建立起人体系统的概念，培养学生的生物学学科核心素养，满足学生的多元化需求，突出课程基础性和选择性的新课程理念。通过教学，可以明显提高教学效果，并达到以下教学目的。

1.解放学生的思维，提高学习兴趣。授课过程中学生首先要学习消化系统的组成，然后通过培训，让学生通过操作3D body软件，自己组建消化系统。并以不同的视角观察各器官的结构特点及各器官在人体中的位置。以整体性思维构建清晰的消化系统的结构。通过这种教学方法，学生通过不断的尝试和摸索，将实

践与理论相结合，在“游戏”中掌握系统的消化系统知识的同时，增加了知识学习的趣味性，学生的学习积极性很高。

2.培养学生科学的生物学核心素养。以往的教学，主要是以图片和文字为媒介的方式进行，有些学生对消化系统的结构意识脱离了生物学的科学性。基于本软件的教学，通过器官的显示和移除，可以让学生更加科学的掌握消化系统的结构知识，与原来的教学相比更能培养学生“科学思维”和“科学探究”的生物学核心素养。

3.培养学生的探究能力和对科学的向往。寓学习与“游戏”，更能激发学生对学习知识的探究。以消化系统的学习，激发学生对其他人体系统学习的兴趣，让学生自主探究学习。同时学生能理解生物学知识与科学技术之间的关系，意识到科学技术可以让生物学的学习更有趣，体验科学技术与生活之间的联系，提前激发学生对科学技术应用于日常生活的意识。 三、在教育中应用的展望

虚拟技术在教育中的应用研究，是国内外比较热门的研究领域之一。该技术在中学生物学教学中的应用具有广阔的应用前景。比如可开发相关软件包，构建虚拟实验室，将其运用到中学课堂的探究实验教学，运用于生物体的解剖等实验。以其强大的实验模拟功能使学生沉浸其中、动手操作来培养学生的实践能力。模拟部分危险性比较大或成本较高的实验操作过程，帮助学生探索那些接触不到的领域。④ 参考文献：

[1] Bucky J. Dodd,Pavlo D. Antonenko. Use of signaling to integrate desktop virtual reality and online learning management systems[J]. Computers & Education,2012,59(4).

[2]高媛,刘德建,黄真真,黄荣怀.虚拟现实技术促进学习的核心要素及其挑战[J].电化教育研究,2016,37(10):77-87+103.

[3]王学松,宇文江.虚拟现实技术的“前世今生”[J].中国科技产业,2015.08:30.

[4] 徐峰,陈敏智.虚拟校园三维仿真系统的设计及实现[J].浙江工业大学学报,2007(02):155-158. [5]黄丽娜,费立凡,庞前聪,郑斌.城市规划仿真审批系统开发——以海口市三维仿真规划审批系统为例[J].测绘信息与工程,2007(01):18-20.

[6]李建荣,孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学,2014,17(03):98-100+103. [7]赵法茂.虚拟现实技术在生物学教学中的应用[J].生物学教学,2003(08):23-25.

④

赵法茂.虚拟现实技术在生物学教学中的应用[J].生物学教学,2003(08):23-25.