2018年,教育部发布《教育信息化2.0行动计划》,旨在全面推动教育现代化,开启智能时代教育,其中提到:以示范性虚拟仿真实验教学项目等建设为载体,加强大容量智能教学资源建设。2019年,教育部印发《关于加强和改进中小学实验教学的意见》,提出要创新实验教学方式,可用增强现实、虚拟现实等技术手段呈现部分实验。在2022年教育部印发的义务教育系列课程标准中,科学、化学、生物等课程都不同程度地提到了使用虚拟仿真实验,用以突破实验材料、实验时间和实验设备的限制。显而易见,虚拟仿真实验在教育中的应用程度逐步提升,使用范围不断拓展。
事实上,虚拟仿真实验并非一个新生事物,其在中小学的应用可以追溯到21世纪初。笔者有幸在2003年参加了相关研究,至今已有20年,目睹了虚拟仿真实验的几次起伏,经历了随着教育理念的迭代和信息技术的发展,虚拟仿真实验逐步从小众研究到常态化应用的曲折历程。
一、初露端倪 少量学校实验室的研究工具
二、艰难求索 国产虚拟仿真实验软件的出现
三、另辟蹊径 虚拟仿真实验在移动智能终端的崛起
四、日趋成熟 走进课堂教学的常态化应用
五、反思与展望
在基础教育发展的20多年中,虚拟仿真实验涉及的内容从物理实验扩展到各学科实验,交互方式从键盘鼠标发展到触控手势,并能通过传感器与现实世界相连接。2013年诺贝尔化学奖授予“虚拟空间做实验”成果之后,虚拟仿真实验在科学领域的应用越来越被认可。但由于实验内容与功能在软件开发时就已设定,目前还无法实现对物理世界的完全模拟并给予学生具身体验的学习经历。相信随着教育数字化转型的推进,培养学生核心素养、创造能力和创新能力要求的提高,云计算、人工智能、元宇宙等信息技术的发展与成熟,虚拟仿真实验的模拟效果也将越来越细致、实验结果也将越来越精准,成为教育数字化发展的必然趋势和重要支撑。
王世达 上海市普陀区教育学院 |