孫金芳 張 侃 韓玉龍

（安徽信息工程學(xué)院 通識(shí)教育與外國(guó)語(yǔ)學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000）

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行自主探究、實(shí)踐的平臺(tái)。學(xué)生可以將課堂中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐操作中，提高對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力；對(duì)于教師而言，開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力的有效途徑。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了全新的體驗(yàn)，學(xué)生獲取知識(shí)的途徑變得更加多元化。目前，教育信息化已經(jīng)成為各個(gè)院校教育改革的目標(biāo)之一，信息技術(shù)的應(yīng)用不能局限于PPT、視頻、音頻教學(xué)，學(xué)生也不再滿足于演示實(shí)驗(yàn)。基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以建構(gòu)主義理論、具身認(rèn)知理論、“做中學(xué)”理論為指導(dǎo)，認(rèn)為學(xué)生認(rèn)知的建構(gòu)，需要從自身實(shí)際操作過(guò)程中獲取，強(qiáng)調(diào)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生個(gè)人發(fā)展過(guò)程中的重要性[1]。虛擬仿真技術(shù)具有介入性、交互性和互動(dòng)性，教師可以根據(jù)需求，在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注入新的活力，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的興趣開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以適應(yīng)快速發(fā)展的社會(huì)對(duì)高質(zhì)量人才的需求。以電學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，從物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)出發(fā)，探究利用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)課堂的策略，為虛擬仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

一、傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

受到傳統(tǒng)教育觀念的影響，多數(shù)物理教師注重于對(duì)理論知識(shí)的傳授，忽視了實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合能力沒(méi)有得到較好的提升。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等的理解較為膚淺，只會(huì)以教師給出的步驟為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械的操作儀器，降低了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

（一）教學(xué)模式較為單一

由于學(xué)校對(duì)物理實(shí)驗(yàn)重視程度不夠，導(dǎo)致物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式較為單一，幾乎所有的物理實(shí)驗(yàn)都是預(yù)習(xí)、操作、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告幾個(gè)基本流程。開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課程之前，學(xué)生必須預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)，了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮途唧w操作步驟和方法，是提高實(shí)驗(yàn)成功率的重要因素[2]。但在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中，學(xué)生并沒(méi)有以具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備為參照，只是反復(fù)研究教材中抽象的實(shí)驗(yàn)原理，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)畏懼情緒，以敷衍的態(tài)度完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作，并沒(méi)有真正理解和掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)的原理，為實(shí)際操作留下諸多隱患，降低了實(shí)驗(yàn)的成功率與準(zhǔn)確率。實(shí)驗(yàn)課堂中，教師會(huì)為學(xué)生講解并演示具體實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只需要復(fù)制操作步驟即可完成實(shí)驗(yàn)，操作過(guò)程中學(xué)生不會(huì)主動(dòng)思考該步驟實(shí)施的意義與目的，更不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生只需根據(jù)教材給出的公式代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，便可完成對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，撰寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告是統(tǒng)一的模板，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的態(tài)度敷衍，甚至存在抄襲現(xiàn)象，對(duì)數(shù)據(jù)處理的能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解不佳，難以將所學(xué)知識(shí)真正的運(yùn)用到實(shí)踐中。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性

多數(shù)學(xué)生和教師都覺(jué)得物理實(shí)驗(yàn)，具有非常明顯的程序性，完成實(shí)驗(yàn)難以帶給學(xué)生成就感。究其主要有：原因一，學(xué)生使用的實(shí)驗(yàn)教材需要長(zhǎng)期的積累與編撰，且同一版教材會(huì)使用許多年，缺乏創(chuàng)新性，教師年復(fù)一年的將相同教學(xué)內(nèi)容傳授給不同的學(xué)生，使其在常年教學(xué)工作中逐漸出現(xiàn)疲勞感[3]。其二，現(xiàn)階段，物理實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)。課堂教學(xué)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方式，使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、器材、數(shù)量等已經(jīng)為學(xué)生提前備好，限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展，學(xué)生沒(méi)有機(jī)會(huì)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并完成實(shí)驗(yàn)。此外，學(xué)生如果不根據(jù)教師給出的步驟進(jìn)行操作，可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題、導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，限制了學(xué)生對(duì)未知事物探索的能力。

（三）學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)態(tài)度消極

受應(yīng)試教育的影響，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的重視程度遠(yuǎn)低于基礎(chǔ)的理論課程，教師需要在非常短的課時(shí)內(nèi)為學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)、介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的使用方法、注意事項(xiàng)，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成操作，學(xué)生必須緊跟教師步伐才能完成實(shí)驗(yàn)，幾乎沒(méi)有獨(dú)立思考、分析問(wèn)題的時(shí)間，更沒(méi)有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效率較低。因此，多數(shù)學(xué)生參加物理實(shí)驗(yàn)課程僅是滿足教學(xué)要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度消極，沒(méi)有嚴(yán)格按照教師要求操作，導(dǎo)致得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論精確度較低，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備造成損傷。為了幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理和儀器基本操作方法，教師會(huì)選擇班級(jí)中學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，然后由他們利用課余時(shí)間向其他同學(xué)講解實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟等，便于學(xué)生溝通和學(xué)習(xí)。但學(xué)生彼此講解實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器可以操作，抽象的理論知識(shí)難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果依舊難以達(dá)到預(yù)期[4]。

（四）物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備不完善

與理論課程相比，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課程需要投入大量資金，學(xué)生人數(shù)與實(shí)驗(yàn)儀器的比例失調(diào)，學(xué)生只能通過(guò)小組合作的形式完成實(shí)驗(yàn)，且不是每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。難度較大的實(shí)驗(yàn)一般由教師演示完成，學(xué)生只能通過(guò)觀察獲取相關(guān)的知識(shí)，不能親自動(dòng)手操作，學(xué)生對(duì)物理的探究興趣和創(chuàng)新意識(shí)會(huì)逐漸減少。此外，學(xué)校專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量有限，對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)備的維護(hù)存在滯后性，且實(shí)驗(yàn)室中的部分儀器過(guò)于陳舊，學(xué)生使用多次維修的設(shè)備得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確度較低，影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的理解和認(rèn)識(shí)。

二、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真技術(shù)也被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種由傳感技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等結(jié)合形成的一種具有視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多重感知的高度仿真虛擬環(huán)境。目前，多數(shù)高等院校均專門(mén)設(shè)立了虛擬仿真多媒體機(jī)房，以供學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)難度較大、危險(xiǎn)性較大、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或所需儀器昂貴的物理實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生與虛擬環(huán)境中的事物產(chǎn)生交流、互動(dòng)，使其產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，提高物理教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維[5]。

（一）創(chuàng)設(shè)直觀的教學(xué)情境

與傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，虛擬仿真技術(shù)可以幫助學(xué)生創(chuàng)設(shè)更為直觀、具體的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生獲得更好的操作體驗(yàn)。教師可以利用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生營(yíng)造出與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相適應(yīng)的教學(xué)情境，例如，以音頻、動(dòng)畫(huà)、游戲等方式將物理實(shí)驗(yàn)原理呈現(xiàn)給學(xué)生，活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生的注意力，提升學(xué)生的課堂參與度，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，使學(xué)生形成對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等的長(zhǎng)期記憶。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅可以營(yíng)造生動(dòng)的教學(xué)情境，還可以增加學(xué)生獲取相關(guān)物理知識(shí)的渠道，主動(dòng)融入實(shí)驗(yàn)情境中獲取知識(shí)，自主探究實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，逐步形成自己的知識(shí)體系[6]。

（二）突破實(shí)驗(yàn)的時(shí)空限制

教師將虛擬仿真技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，利用多媒體計(jì)算機(jī)將實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)到教室中，突破現(xiàn)實(shí)中開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)空限制，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，登錄校園虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，拓寬物理實(shí)驗(yàn)的覆蓋范圍，降低了有限的教學(xué)課時(shí)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響。就實(shí)驗(yàn)操作空間而言，虛擬仿真技術(shù)突破了現(xiàn)實(shí)中客觀因素或?qū)嶒?yàn)難度的限制，學(xué)生不僅可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室了解宇宙星體的奧秘，還可以觀察原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。就開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的時(shí)間而言，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以追溯古今，且可以充分利用碎片時(shí)間，通過(guò)大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)摸擬等科技迅速獲得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)處理結(jié)果，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論[7]。例如，開(kāi)展邁克爾干涉實(shí)驗(yàn)，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建激光器、擴(kuò)束透鏡和邁克爾干涉儀，通過(guò)調(diào)整反射鏡的位置，模擬出干涉現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）減少實(shí)驗(yàn)儀器損壞率

受到傳統(tǒng)教育理念和升學(xué)考試壓力的影響，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的教育資金投入不足，基礎(chǔ)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備相對(duì)落后，導(dǎo)致傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以進(jìn)行，與新課程標(biāo)準(zhǔn)要求脫節(jié)。此外，隨著素質(zhì)教育的普及，學(xué)生的數(shù)量不斷增加，師資力量不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)一般會(huì)由同一個(gè)教師完成，實(shí)驗(yàn)室的維護(hù)和管理需要消耗大量的時(shí)間和精力，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不豐富，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行難度較大的物理實(shí)驗(yàn)，能夠有效減少對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、器材等的消耗，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于儀器故障或操作不當(dāng)引起的安全事故，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和興趣大膽的操作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)和提升學(xué)生的探究意識(shí)和創(chuàng)新思維。

三、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須與物理課程特點(diǎn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)相結(jié)合，充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以學(xué)生為教學(xué)主體，選取難度適中、具有典型性、探究性的物理實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

（一）學(xué)生為主體的原則

現(xiàn)階段，教學(xué)已經(jīng)由“教師為主體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為主體”，教學(xué)過(guò)程中所有的教學(xué)活動(dòng)都應(yīng)該圍繞學(xué)生展開(kāi)，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生更深入的理解物理知識(shí)，掌握物理規(guī)律和原理。開(kāi)展虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)前教師需要詳細(xì)了解學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握程度、認(rèn)知水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理的理解程度，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤或疑問(wèn)，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和與學(xué)生認(rèn)知能力相適應(yīng)的教學(xué)模式，充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的輔助作用，幫助學(xué)生更好的理解學(xué)習(xí)難點(diǎn)，掌握重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)會(huì)利用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的技巧和方法[8]。

（二）實(shí)驗(yàn)典型性的原則

物理學(xué)科知識(shí)較為復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度較大，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也相對(duì)較多，完成部分實(shí)驗(yàn)時(shí)需要學(xué)生具備一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理方法等有較為完整的理解和認(rèn)識(shí)。因此，使用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)應(yīng)當(dāng)將學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知水平置于首位，提取實(shí)驗(yàn)教學(xué)中較為抽象、學(xué)習(xí)難度較大的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，理解相關(guān)的理論知識(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，操作步驟易于理解的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣在課余時(shí)間自主完成[9]。利用虛擬仿真技術(shù)幫助學(xué)生完成物理中具有典型性的實(shí)驗(yàn)，將抽象的概念具體化，培養(yǎng)學(xué)生“舉一反三”的學(xué)習(xí)方法和能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性與針對(duì)性。

（三）自主探究學(xué)習(xí)原則

開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)課程的目的是培養(yǎng)和提升學(xué)生的實(shí)踐能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及自主學(xué)習(xí)能力。虛擬仿真技術(shù)引導(dǎo)下的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)當(dāng)圍繞實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)，適當(dāng)減少演示實(shí)驗(yàn)比例，提升學(xué)生的課堂參與度和操作實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)感，鼓勵(lì)學(xué)生向他人展示自己，選取優(yōu)秀的學(xué)生代表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并利用虛擬仿真技術(shù)向其他人展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，將自己實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出的知識(shí)、規(guī)律和注意事項(xiàng)講解給同學(xué)，教師對(duì)學(xué)生講解中存在的不足及時(shí)進(jìn)行糾正與補(bǔ)充。此外，教師可以將虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)賬號(hào)留給學(xué)生，使其利用課后時(shí)間反復(fù)練習(xí)，復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，或者根據(jù)自己已有認(rèn)識(shí)水平和興趣，設(shè)計(jì)不同類型的物理實(shí)驗(yàn)，自行組成學(xué)習(xí)小組，開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)，形成自主學(xué)習(xí)、思考的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力。

四、開(kāi)展虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的路徑

虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇，高危、不可逆、高耗能、高成本、大型實(shí)驗(yàn)都可以利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)具有立體、逼真、生動(dòng)、高效的特點(diǎn)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理解理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理和規(guī)律[10]。因此，虛擬仿真技術(shù)在各院校的普及率與利用率，建設(shè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，與大型企業(yè)建立合作，為學(xué)生提供更好的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)出創(chuàng)新型、實(shí)踐型高素質(zhì)人才。

（一）發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的輔助作用

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以引導(dǎo)學(xué)生完成現(xiàn)實(shí)中無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)，還能夠?yàn)檎鎸?shí)的物理實(shí)驗(yàn)做資源、數(shù)據(jù)補(bǔ)充，將現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)資源結(jié)合，發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助作用，節(jié)約實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。學(xué)生可以充分利用自己的碎片時(shí)間在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中反復(fù)練習(xí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作步驟，了解實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛿?shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容，提高實(shí)際操作的成功率，緩解實(shí)驗(yàn)資源不足現(xiàn)象。教師在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中設(shè)置與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，及時(shí)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，糾正學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的錯(cuò)誤，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（二）構(gòu)建專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理團(tuán)隊(duì)

虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)對(duì)教師的綜合能力要求較高，教師需要花費(fèi)一定的時(shí)間學(xué)習(xí)虛擬仿真技術(shù)，學(xué)校也應(yīng)當(dāng)構(gòu)建專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理團(tuán)隊(duì)，將虛擬仿真技術(shù)真正的運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。因此，虛擬仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施初期，學(xué)校必須加強(qiáng)師資團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，引入跨學(xué)科教師，使物理學(xué)科教師在虛擬仿真技術(shù)普及過(guò)程中，逐漸掌握技術(shù)的應(yīng)用方法，了解和領(lǐng)悟先進(jìn)的技術(shù)在提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率中的優(yōu)勢(shì)作用，精心設(shè)計(jì)具有探究性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性的虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)課題。此外，虛擬仿真技術(shù)在教師團(tuán)隊(duì)的普及過(guò)程中，要適當(dāng)引導(dǎo)對(duì)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)感興趣的學(xué)生，達(dá)到對(duì)虛擬仿真技術(shù)的宣傳作用。虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所以必須加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真技術(shù)及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用的宣傳，建設(shè)專業(yè)的虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理團(tuán)隊(duì)，使更多師生了解虛擬仿真技術(shù)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)，使虛擬仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

（三）構(gòu)建和完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

利用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須以完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求為主，實(shí)驗(yàn)原理必須具有高度準(zhǔn)確性，教學(xué)內(nèi)容安排要合理、難度適宜，實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)得當(dāng)，綜合多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，將線上實(shí)驗(yàn)、線下交流互動(dòng)相結(jié)合，提升虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的有效性、可靠性和吸引力。學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅要能夠獨(dú)立完成物理實(shí)驗(yàn)，還要確保學(xué)生的數(shù)據(jù)等信息安全。由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)難度較大，管理費(fèi)用較高，學(xué)校構(gòu)建和完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)必須綜合考慮，使其滿足不同水平、不同層次、不同區(qū)域?qū)W生的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)教育資源共享。平臺(tái)必須具有高度的兼容性、開(kāi)放性、擴(kuò)展性和前瞻性，例如，本校局域網(wǎng)登錄虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可免費(fèi)利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源操作實(shí)驗(yàn)，而其他學(xué)校的學(xué)生或教師使用平臺(tái)時(shí)必須支付一定的費(fèi)用，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)教育資源共享，還可以為完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供一定的資金支持。

（四）加強(qiáng)與大型技術(shù)型企業(yè)的合作

加強(qiáng)與大型技術(shù)型企業(yè)的合作是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的有效途徑，充分利用大型企業(yè)的技術(shù)和研發(fā)實(shí)力，將先進(jìn)技術(shù)、物理實(shí)驗(yàn)、社會(huì)工程等有機(jī)結(jié)合。學(xué)校建設(shè)虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室初期需要資金與技術(shù)的支持，與大型企業(yè)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，利用企業(yè)的技術(shù)資源降低虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)難度。在校企合作開(kāi)發(fā)和建設(shè)虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程中，教師需要向企業(yè)技術(shù)人員提供合適的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還應(yīng)當(dāng)積極與企業(yè)技術(shù)人員探究虛擬仿真技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題，在學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，確定裝備、技術(shù)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的匹配度，使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠更高效、更穩(wěn)定的幫助學(xué)生完成各類物理實(shí)驗(yàn)，為虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

建設(shè)和普及虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)，是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有效方法。虛擬仿真技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，必須以教學(xué)理念和信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，致力于培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力，提升物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，以現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)助力物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)快速發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用還處于起步階段，設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境需要綜合考慮多種因素，加大研發(fā)力度，突破虛擬仿真技術(shù)自身存在的局限性，為學(xué)生提供更加舒適、逼真、流暢的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境。目前，由于缺乏虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)數(shù)據(jù)存在單一性和局限性，需要教師和相關(guān)研究者進(jìn)一步深入研究，總結(jié)試點(diǎn)，嘗試探索虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生思維能力的影響，充分發(fā)揮現(xiàn)代數(shù)字信息技術(shù)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)作用。