中学理化生虚拟仿真实验教学——虚实融合，激活探究

2026年，教育部、国家发展改革委、工信部等五部门联合印发《“人工智能+教育”行动计划》，明确提出“打造虚实融合的未来教育空间”，强调开发强交互虚拟仿真实验，提升沉浸式体验和个性评价反馈，提升课堂育人质效。该计划还提出“试点研发数字教材，推出新一代智慧慕课，深化虚拟仿真实验建设”，为虚拟仿真实验在基础教育阶段的普及应用提供了明确的方向指引。

矩道初高中理化生虚拟仿真实验室允许学生在安全的数字空间里完成各种实验操作——从物理的电路连接到化学的危险反应，再到生物的解剖观察，几乎涵盖中学所有关键实验内容。

物理学科：聚焦实验过程的可视化与数据化。传统物理实验受限于器材精度，学生往往难以准确捕捉实验数据，导致对物理规律的理解停留在表面。而虚拟仿真平台可实现实时数据采集与自动分析，引导学生将精力聚焦于变量控制逻辑的探究，实现从“操作”到“思维”的深度进阶。

化学学科：核心价值在于安全性与直观性的统一。中学化学涉及不少危险实验（如浓硫酸稀释、易燃气体爆炸验证），传统课堂难以让学生亲自动手。虚拟仿真系统允许学生“大胆犯错”——如故意滴加过量酸液观察剧烈反应，在零风险的环境中深刻理解规范操作的重要性。

生物学科：突破微观与宏观的观察壁垒。从细胞结构的3D拆解到人体系统的分层剥离，再到生态系统中的物种互动关系，VR数字课程让原本“看不见、摸不着”的内容变得触手可及，极大地加深了学生对生命科学原理的理解。

虚拟仿真实验不是对真实实验的替代，而是补充与延伸。研究表明，先通过虚拟系统熟悉原理和步骤，再进行真实操作的学生，其成功率和安全意识反而更高。，越来越多的学校正在将虚拟仿真实验从“展示型应用”推向“常态化教学”。虚拟仿真实验不依赖实验室开放时间和器材数量，学生可随时登录系统进行反复操练，将长达数月的植物生长观测、瞬间的火山喷发模拟等受限于时空和材料的实验内容变得触手可及。在传统实验中，学生往往只能按教师步骤机械操作，一旦出错就要等待下一轮实验。虚拟仿真系统允许学生大胆犯错，而“试错—反馈—修正”的循环正是深度学习的核心机制

我们有理由相信，在政策的持续引导和技术不断成熟的推动下，虚拟仿真实验将为基础教育高质量发展注入强劲动力，让更多学生能够安全、便捷、高效地开展科学探究，在虚实融合的课堂中点燃对科学的好奇与热爱。