北京师范大学：从虚拟实验到教育元宇宙（2022）（23页）.pdf

1、从虚拟实验到教育元宇宙北京师范大学智慧学习研究院 姚有杰2022年6月2022年6月2引自李平博士，教育部教育装备研究与发展中心虚拟现实教育应用研究院成立暨虚拟现实教育应用学术交流会 虚拟仿真实验教学 依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学目的。虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学2022年6月3高危或极端环境（高压电网操作、航空航天和核工程）不可及或不可逆操作（石油勘探、手术治疗、汽车碰撞）大型或综合训练（物流、金融、市政交通管理）受时间、地点、人力、物力、财力等限制虚拟仿真实验教学应用场景

2、虚拟仿真实验教学应用场景2022年6月4 2017年，教育部决定开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作，计划在2017-2020年认定涵盖60个专业类的1000个国家级虚拟仿真实验教学项目。2019年，教育部发布关于一流本科课程建设的实施意见，将国家虚拟仿真实验教学项目纳入一流本科课程建设。虚拟仿真实验教学建设虚拟仿真实验教学建设普通高等学校普通高等学校2022年6月 截止到2020年底，教育部已认定并公布国家虚拟仿真实验教学一流课程有728门，覆盖了41个专业类，168个专业。2021年4月，教育部发布关于开展第二批国家级一流本科课程认定工作的通知（教高厅函202113号），其中国家虚拟仿真实

3、验教学一流课程拟认定360门。5虚拟仿真实验教学建设虚拟仿真实验教学建设普通高等学校普通高等学校2022年6月6高等教育:iLAB-X国家虚拟仿真实验教学课程共享平台：3000+16虚拟仿真实验教学建设虚拟仿真实验教学建设普通高等学校普通高等学校2022年6月7虚拟仿真实训基地虚拟仿真实训基地职业教育职业教育2022年6月8虚拟仿真实训基地虚拟仿真实训基地职业教育职业教育 公布职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目名单之后，为指导职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目单位高效率、高质量开展建设工作，教育部科技发展中心制定、发布了职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南。央馆虚拟实验虚拟实验虚拟实

4、验概述l虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实（又称VR）等技术在计算机上营造可辅助传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目。l虚拟实验的实现将有效缓解很多学校在经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对“时、空”的限制，无论是学生还是教师，都可以自由、无顾虑地随时随地上网进入虚拟实验室，操作仪器，进行各种实验，有助于提高实验教学质量。虚拟实验价值点（一）实验条件不可及操作通过虚拟实验模拟真空条件，解决实物实验无法完全达到真空的问题，直达实验本质，帮助学生对实验原理的理解。不可逆操作（破坏性）通过虚拟实

5、验模拟电路电流过载操作，呈现器材损坏现象，拓宽实验探究场景，减少实物实验器材的损耗，提升课堂效率。虚拟实验价值点（二）实验时间长难以在课堂开展通过视频从卵、蚕幼虫、蛹、成虫四个阶段直观的呈现出来，节省实验观察的时间成本。变化太慢难以在课堂开展利用虚拟实验时间加速功能，实现短时间内观察到实验过程较长的实验现象，节省课堂时间，提升课堂效率。虚拟实验价值点（三）实验变化太快难以观察通过时间变速功能，解决烟草浸出液对水蚤心率的影响实验中加入高浓度的烟草浸出液，水蚤心跳速率过快，难以数清楚的痛点。对环境有害（有毒）通过虚拟实验模拟实验操作，避免有害气体的产生对师生身心的危害，同时为情景化的数据探究提供支

6、撑。虚拟实验价值点（四）危险性实验通过虚拟实验室还原真实的实验器材及操作，解决了实际实验中因爆炸产生的完全隐患，让学生在安全的环境完成对知识的学习。实验成本昂贵通过虚拟实验模拟价格昂贵且反应过程剧烈的实验，直观呈现出实验的现象，解决了实物实验难以进行的问题，帮助学生对原理的理解。虚拟实验价值点（五）减少实验误差通过虚拟实验模拟功能，实现实验数据的精确无误，减小实际实验中的误差。大型或综合训练利用虚拟实验模拟青蛙在大型草地的自然环境中保护色的形成过程，解决了大型实物实验的场地及实验数据获取的痛点。虚拟实验价值点（六）逼真实验情景创造运用虚拟仿真技术，借助VR设备，创导出逼真的实验环境，实现视觉、