“層次化”虛擬仿真實驗在《大學物理實驗》教學中的應用與實踐

朱海豐，張亞萍，張令坦，馬紅章，韓立立，李 靜

(中國石油大學(華東) 理學院，山東 青島 266580)

虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，為適應高等教育人才培養的新要求、信息化時代教學的新規律[1-3]，從2013年開始的百所國家級虛擬仿真實驗教學中心建設[4]，到2017年開始的千個國家級虛擬仿真教學實驗項目的建設[5]，再到2018年開始萬門“金課”的打造(含虛擬仿真課程)，均按照《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》的要求[6]，大力推進信息技術與高等教育實驗教學的深度融合，以加強高等教育實驗教學優質資源建設與應用，提高高等教育實驗教學質量和實踐育人水平[7]。

虛擬仿真技術的推廣應用對實驗教學效果的提升具有較高可想維度。依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，學生在虛擬環境中開展實驗，可打破實驗室資源、實驗時空的限制，能夠豐富實驗教學內容、優化實驗教學形式，降低實驗儀器損壞率，可模擬操作昂貴大型精密儀器設備，引導學生對實驗的學習興趣，增強學生的創新原動力等[8-10]。

但實驗的本質是基于一定的思想或目的，通過一定的實驗方法和手段，來獲取經驗事實和檢驗科學假說、理論，實驗的結果通常會受到多重因素的影響，實驗過程中存在的變數不定，而往往從某些不確定性中能得到重要結論，這是實驗科學的意義所在，但這種變數在虛擬實驗中很難有所體現或者說是很難能夠充分體現。……