21.《義務教育物理課程標準（2022年版）》支持信息技術對物理課堂教學的輔助，在此背景下，有教師認為虛擬仿真實驗可以更多地應用在物理課堂教學中，以此提升課堂效率；有教師則認為虛擬仿真實驗不能真實體現物理現象，也不能真實反映物理規律，不該應用於課堂教學中。虛擬仿真實驗在課堂教學中究竟該如何合理使用？
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在實際培訓與教學中，有教師提出虛擬仿真實驗能否應用於物理課堂教學、可否替代物理實驗的問題，筆者認為這不是該與不該的問題，而是如何合理、高效、融合使用的問題。
實驗是物理學科的重要特徵之一，對全面發展學生的核心素養有著極為重要的作用。虛擬仿真實驗可以為師生提供理想化的實驗環境、充足的實驗設備和隨時可做的實驗條件，為物理實驗教學拓展了思路，成為物理課程資源開發和教學改革的重要途徑，但不可以用虛擬仿真實驗完全代替真實的物理實驗。
筆者認為，合理、高效使用虛擬仿真物理實驗，本質上是利用信息化手段優化物理實驗教學效果、提高物理實驗教學效率的過程。實踐中，虛擬仿真實驗可以從創新方式、模式變革、時空拓展等方面強化實驗教學。
創新實驗教學方式。部分實驗由於過程過短或過長、危險性較大、現象不明顯或無法觀察等原因，無法在現有條件下進行操作，一些教師選擇被動放棄。但信息技術發展到今天，我們可以創新實驗教學方式，通過虛擬仿真實驗彌補這些教學中的不足。
虛擬仿真實驗可直觀呈現傳統實驗無法展現的實驗過程。例如，液體、固體的擴散實驗，需要數月甚至數年的時間，通過調整虛擬實驗時間參數，我們可以在很短時間內完成擴散過程，看到擴散現象；再如，虛擬實驗可以將電路中電荷的定向移動直觀地展現出來，便於學生理解電流形成的原因。
虛擬實驗讓危險性大的實驗有了實操可能，學生可安全試錯，規避錯誤操作，掌握實驗技能。例如，電學實驗中多次強調不能將導線直接連到電源正負極，會發生短路，學生好奇心使然，總是想要試一試，虛擬實驗會提示操作錯誤及原因，並通過動畫顯示出電池燒毀的情境，加深了學生對短路危害的理解。
變革實驗教學模式。受實驗器材數量和實驗場地限制，傳統的學生分組實驗有時4人一組，多則6—8人一組，實驗時一些學生只能當看客，缺乏參與感，少了操作體驗，少了實踐鍛鍊機會。虛擬仿真實驗具有在線學習和實操功能，學生可通過手機或電腦進行預習與操作，不受時間、空間的限制；虛擬實驗系統AI智能助教可在線實時進行實驗步驟指導，學生按照提示就能順利完成實驗；實驗過程中的實驗知識講解、操作錯誤提醒等，能讓學生獲得較好的實驗體驗，還能幫助學生快速掌握實驗研究過程與操作要求，使得人人參與、自主實驗成為可能。
2020年以來，受新冠肺炎疫情的影響，利用信息化手段實施線上教學成為常態，虛擬仿真實驗在一些物理課堂得到了廣泛應用。教師需要改變只能在學校進行實驗教學的思路，根據實驗內容探索線下線上結合、課內課外貫通的實驗教學模式，激發學生主動做好物理實驗的意識，提高學生實踐操作能力。
拓展實驗教學時空。虛擬仿真實驗平台大多具有指導性、交互性和數據收集功能，利用這些特點能夠極大地拓展實驗教學時空。
虛擬實驗也是學生進行自主探究、實踐的平台，學生可以將課堂上學習的理論知識應用到實踐操作中，加深對知識的理解，提高解決實際問題的能力。部分虛擬實驗平台有趣味性通關星級評價模式，教師可以引導學生根據自己的興趣開展虛擬實驗，激發學生學習興趣，讓學生在趣味PK、通關中增強學習體驗，在實驗操作中感受到學習的樂趣。
將實驗教學拓展到複習課、練習課、講評課，通過實驗再現物理概念、規律的得來過程，可以加深學生對概念、規律的認識，方便教師強調科學探究的方法和過程。
虛擬仿真實驗系統可自動採集學生操作過程中的操作數據，形成可視化學情分析報告，實驗過程中的難點、易錯點一目了然，幫助教師準確掌握班級全體和學生個體的實驗知識掌握情況，將實驗設計為課前預習、課後作業、專項檢測等環節，可以幫助學生課前規範預習，課後反覆練習，輔助學生自主練習，調動學生的學習積極性，培養學生的創新思維和實踐能力。
當然，對於虛擬仿真實驗教學，我們的態度是真實為首選、虛擬作補充、虛實相結合、各自有側重，能真實則不虛擬，虛擬是真實的有效補充，虛實結合發揮各自優點，共同發揮實驗教學的最大功能。
（作者分別系甘肅省教育科學研究院原院長、蘭州市外國語學校教師）
《中國教師報》2023年01月18日第10版
作者：靳建設 魏岩青