引言：物理学科是一门实验科学，物理规律需要用实验去检验，一些物理现象也正是在实验中被人们捕捉到才得以进一步发展。随着新课程改革的深入实施，物理学科教学向提升学生核心素养、关注信息化教学环境转变。实验所具有的直观性、实践性和创造性，可以有效帮助学生理解和吸收基础知识，使得学生思维锻炼和能力培养在基础教育中不断发展。
随着数字化、智能化为典型特征的第四次工业革命如火如荼地进行，当今社会的发展正在经历着深刻的变革。党的二十大报告强调，着力推进教育数字化，建设学习型大国，践行“为党育人，为国育人”的使命。教育的数字化转型意味着学科教学也逐渐发生变革，师生诉求转变、教学内容变动、教学模式革新、实施环境变化等都为教学带来了新的机遇和挑战。适应时代潮流趋势，系统梳理教育数字化赋能物理实验教学的内涵意蕴与现实障碍，为教育数字化赋能物理实验教学的理论必要性和现实可行性提供参考，探索教育数字化赋能物理实验教学的实践进路迫在眉睫。
一、虚拟仿真实验教学的优势
(一)激发学生物理学习的兴趣
学生自主学习的前提是兴趣。兴趣不仅能提高学生自身学习的效率，也可以提升教师的教学质量。中学阶段物理学科内容抽象，难度较大，这对于阅历少，思维浅显的中学生来说非常枯燥，长此以往产生恶循环。实验是提高学生物理学习兴趣最好的方式。结合信息技术的虚拟仿真实验更是能进一步增添学生的新鲜感和好奇心。每个学生都可以在平台上设计实验，根据猜想任意设定参数，动手操作虚拟实验，总结实验规律，为适应信息化社会打下基础。
(二)实现课堂教学形式多样化
虚拟的环境下进行实验学生可以试错而不造成损失，对现阶段课堂中部分实验的空缺是一种很好的补充方式。例如，习题课中，针对各种变化的题目进行仿真验证，帮助学生理解题意；采用翻转课堂的教学方式，让学生充分利用好虚拟仿真软件进行课前预习，发挥自主学习能力；鼓励学生发散思维，设计实验，自主探究相关物理问题，培养学生的创新意识等。仿真实验的引入，不仅可提高学生参与实验的主动性，也丰富了课堂教学的形式。
二、教育数字化赋能物理实验教学的实践进路
（一）数字增效实验演示：多维示展视听优化
课中环节首要的实验演示环节可以借助于数字技术提质增效.在传统的物理实验教学演示中，以教师为主的实验演示有明显的空间局限性，会阻隔学生的视听感受，更容易使得学生忽略实验过程中的注意事项.同时人为操作不可避免会产生一定的误差.得益于数字化的实验演示，以立体全息投影三维立体+数字展示面板二维平面结合的形式演示实验过程，辅以AR、VR等技术体验，保障实验演示的严谨性以及学生视听的优化.实验演示过程不再拘泥于具体的实验室空间，学生利用数字设备能够更加直观、清晰地学习实验具体步骤和过程，多方位加深对于实验演示的记忆，同时也能够防范因为视听阻隔导致的对实验演示的不清晰出现操作失误。
（二）数字增强实验体验：虚拟现实双向融通
教育数字化赋能物理实验教学以增强实验体验，一方面保障数字资源的内容质量以及应用平台的兼容与可靠性；另一方面增强数字技术带来的真实性体验和情境化感受.实现虚拟与现实的双向融通，增强学生的时效体验，利于集中教学过程中的注意力.虚拟与现实双向空间的完美打造和融合是增强体验的关键，学生对于环境的变化有着敏锐的感知，精细化创设虚拟空间，除了实验教学内容的设计外，给予虚拟场域人文情感温度，融通虚拟与现实的交往渠道。通过虚拟空间的实验演示学习和现实空间的实验过程操控，学生能够加深对于实验的全面理解，智能化监管平台也能够及时干预学生的失误操作，融通虚拟与现实的人机交互。
（三）运用好中学物理虚拟仿真实验
我们有了虚拟仿真实验后，对于其具体操作也应注意。以中学物理电学部分为例，在以往实际的物理实验操作中，学生往往存在电路图与实物图转换困难的问题，很容易将电路接通错误，导致仪器仪表损坏，或实验效果不明显。然而，教师利用虚拟仿真软件，可帮助学生对电路的运行过程和电流走向进行演示，这种方式比起口头讲解和板书画图更加清晰明了。教师还可以结合新课标的要求，鼓励同学们开动脑筋，参与到实验设计、制作与探索之中，设计一些生活中常见的简易电路图，如声控灯、电饭煲等。同时，针对习题中出现的复杂电路图，同学们也可以在软件中尝试连接，辅助理解。
（四）数字增效实验演示：多维示展视听优化
课中环节首要的实验演示环节可以借助于数字技术提质增效.在传统的物理实验教学演示中，以教师为主的实验演示有明显的空间局限性，会阻隔学生的视听感受，更容易使得学生忽略实验过程中的注意事项.同时人为操作不可避免会产生一定的误差.得益于数字化的实验演示，以立体全息投影三维立体+数字展示面板二维平面结合的形式演示实验过程，辅以AR、VR等技术体验，保障实验演示的严谨性以及学生视听的优化.实验演示过程不再拘泥于具体的实验室空间，学生利用数字设备能够更加直观、清晰地学习实验具体步骤和过程，多方位加深对于实验演示的记忆，同时也能够防范因为视听阻隔导致的对实验演示的不清晰出现操作失误。
（五）数字增强实验体验：虚拟现实双向融通
教育数字化赋能物理实验教学以增强实验体验，一方面保障数字资源的内容质量以及应用平台的兼容与可靠性；另一方面增强数字技术带来的真实性体验和情境化感受。实现虚拟与现实的双向融通，增强学生的时效体验，利于集中教学过程中的注意力.虚拟与现实双向空间的完美打造和融合是增强体验的关键，学生对于环境的变化有着敏锐的感知，精细化创设虚拟空间，除了实验教学内容的设计外，给予虚拟场域人文情感温度，融通虚拟与现实的交往渠道。通过虚拟空间的实验演示学习和现实空间的实验过程操控，学生能够加深对于实验的全面理解，智能化监管平台也能够及时干预学生的失误操作，融通虚拟与现实的人机交互。
结论：对现阶段我国高校国家级虚拟仿真实验中心建设的设计理念与国内外较成熟的相关应用软件进行结合，以解决中学物理实验教学过程中存在的瓶颈问题为目标，提出将虚拟仿真实验理念与技术应用到中学物理实验教学的思路，以期为中学物理有关实验的顺利开设提供参考。教育信息化的过程是从教育模式和学习方法入手的深入改革，有利于提升教学质量、适用于创新型人才的培养。在中学物理教学中，适时合理引入虚拟仿真实验可以有效增强学生的学习兴趣、提升学生的探究能力、解决客观环境对实验的制约。广大教师和教育工作者需要更新教学理念，结合目前发展完善的高校仿真教学形式和虚拟仿真软件，为综合培养中学生的核心素养添砖加瓦。
河北省教育装备“十四五”规划课题
参考文献：
[1]任冠航. 物理线上实验教学的实践与思考[J]. 教师博览, 2023, (27): 21-23.
[2]杨培培. 大学物理实验教学改革新模式的探究[J]. 才智, 2023, (29): 79-82.
[3]耿碧玉. 新课标下高中物理实验教学探究[J]. 学周刊, 2023, (28): 73-75.
