Al+虚拟仿真实验室，助力“做中学”课堂探索实践

从教学难题出发，以技术落地

打造贴合校园的教学数智方案

传统课堂里，抽象知识难理解、危险实验难开展、学生兴趣难激发。这些教学痛点，正在被“人工智能+虚拟仿真实验室”一一破解。

今年秋季学期起，教育部部署的《义务教育阶段科学教育”做中学"领航行动》（以下简称《指南》）将在全国小学、初中全面开展，强调以学生为主体、以兴趣为导向、以实践为路径，聚焦加强科学探究实践，推动科学教育育人方式变革。

当“做中学”成为课堂的新要求，学校最缺的，往往是能让学生“动手做”的环境。《指南》提到，鼓励有条件的学校，合理利用计算机建模、生成式人工智能、虚拟仿真科学实验等数智技术，辅助学习活动开展。

矩道“人工智能+虚拟仿真实验室”以技术支撑学校探索以学生为中心、以体验为驱动的新型教与学模式，让抽象知识化为可感可触的沉浸式体验，让学生爱学、乐学，让老师教得直观、高效。它拥有全面的技术应用形态，不仅适配常态化教学，还满足创新教学需求。

今天，我们重点介绍其中最具代表性的教室数智解决方案之一——VR虚拟现实课堂：它是如何辅助“做中学”真正走进日常课堂，又如何帮助学校破解实验难、体验弱、兴趣低等现实问题？

Virtual World 

& Real Science

VR虚拟现实课堂，是基于3D建模、虚拟仿真、人机交互等前沿技术打造的沉浸式教与学空间。在这里，不仅能呈现高度逼真的实验与场景环境，还能让学生动手操作、实时交互，在“做”中理解知识。

Virtual World

& Real Science

VR虚拟现实课堂由老师端与学生端构成。

老师端，通过部署人工智能+虚拟仿真数字课程软件与VR课堂管理系统，实现教学演示与课堂管控；学生端，借助VR一体机硬件与人工智能+虚拟仿真数字课程软件，为学生提供沉浸式、交互式的自主学习环境。

VR虚拟现实课堂的开展主要基于人工智能+虚拟仿真数字课程。老师能够应用人工智能+虚拟仿真数字课程在教学的各个环节，例如课前备课、课中教学、课后复习。

我们以课堂上应用为例展开。

人工智能+虚拟仿真数字课程贴合新课程标准知识点。授课时，老师可以通过人工智能+虚拟仿真数字课程直观演示抽象的、危险的、微观的、宏观的等内容，也可以请学生上台操作，增强互动。还可以通过实验搭建，满足日常习题（物理、化学）变式训练、真题模拟及原理验证演示等多类教学场景需求，助力学生多维度理解知识，让讲解更清晰透彻。

老师还可以通过VR课堂管理系统，对学生端的学习资源进行统一管控，并查看每台设备的实时状态与学生操作画面，适时介入指导，有效掌控课堂节奏，了解学情。

学生戴上VR一体机进入虚拟学习空间后，选择对应实验，并可根据学习需求自主选择教学模式或探究模式：教学模式内置高亮引导功能，可逐步引导学生完成实验操作；探究模式支持学生自主探索实验流程，系统会实时反馈操作得分，帮助学生及时了解操作情况。在虚拟学习空间中，学生可亲手完成仪器操作、试剂倾倒、电路连接等实验步骤，获得身临其境的沉浸式操作体验。

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突破现实条件限制，让因安全风险、时间有限、场地不足、成本过高等原因难以开展甚至无法完成的实验，变得可操作、可体验。让学生有更充分的“动手做”的机会，在“做”中理解原理，在“体验”获得成长。

在VR虚拟现实课堂中，抽象难懂的原理变为直观可视化的内容，课本上的静态展示变为可交互、可操作的动态过程。知识可视化的三维呈现，降低了认知门槛，让学生能更轻松地掌握核心概念。许多原本仅靠想象难以厘清的结构与关系，在直观的引导下变得清晰可感，有利于促进学生空间思维的建立。在交互操作中，学生可以亲自动手探究，可以对三维对象进行放大、缩小、旋转，从多维度观察探究，逐步构建起对知识的完整认知。

借助人工智能+虚拟仿真数字课程打造的趣味化、沉浸式教学方式，将原本枯燥的文字符号转化为生动有趣的互动体验，有利于激发学生的兴趣与参与热情，同时也为老师提供了更丰富的教学资源，有利于课堂提质增效。