虚拟仿真打造家庭电路沉浸式教学新体验

教育政策

2022年11月，工信部、教育部等五部门联合发布《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，突出强调虚拟现实在教育应用场景中的作用：要推进“虚拟仿真实验教学2.0”，推动教学模式向自主体验升级，打造支持自主探究、协作学习的沉浸式新课堂。

2021年7月，教育部等六部门联合发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》，指出“要完善智慧教学设施，依托感知交互、仿真实验等装备，打造生动直观形象的新课堂”。

教材分析

《家庭电路》是初中物理电学知识的延续与提升，也是电学知识在实际生活中应用，与实际生活联系非常紧密，同时体现了科学、技术与社会联系。学生虽然有家用电器的使用经验，但对家庭电路的认识却很有限；而且在实际教学中又很难实现家庭电路环境的实验演示，尤其是涉及电路安全的危险操作更是不可能进行实际操作。因此，如何让家庭电路的教学符合生活实际、能够让学生用所学知识解决实际生活中遇到的问题，一直是困扰教师们的教学难点。

虚拟仿真+教学

矩道物理虚拟实验室“家庭电路”模块，提供了高度仿真的家庭电路环境和丰富的家用电器，把授课场景从课堂搬到了家庭用电的虚拟场景中，打破时空和客观条件的限制，让学生能够沉浸式地学习家庭电路的相关知识，而且能够安全演示错误的电路设计导致的短路、过载、漏电等危险场景，不仅培养了学生安全用电的意识、综合运用所学知识剖析与解决实际问题的能力，同时也有助于良好物理观念、物理思维以及科学态度与社会责任的养成。

初中物理新课标提倡教师要充分发挥信息技术的优势，将信息技术有效融入物理教学，倡导情境化教学。

矩道物理家庭电路模块，结合教学与生活实际，打造了仿真度高、代入感强的情境化教学场景，让教师在教学中能够从学生的经验常识入手，引导学生从生活走向物理、从经验常识向物理思维转变。而且还提供了室外场景，让学生从市电是如何入户开始学习，真正做到教学与实际相结合。

新课标同时强调教师要注重“做中学”、“用中学”，要努力通过活动帮助学生学习和运用知识，提升学生的操作技能与探究能力。

家庭电路模块充分考虑教学需求，提供了高自由度的探究环境，内置了丰富的家庭电路元件和家用电器，允许老师和学生自由创建各种家庭电路和用电环境，让学生在实际操作中认识家庭电路的构成与作用，明白如何构建安全用电环境，掌握如何解决影响安全用电的问题和隐患，充分做到学以致用，提升学生解决问题的实践本领和思维能力，发展学生核心素养。

家庭电路模块不仅探究性强、互动性高，而且功能强大，资源丰富，知识梯度广，支持“双减”“双新”下的课堂教学与进阶教学，支持创新型课程的建设与实施。

提供了两种规格的电能表，让学生不仅认识到电能表的功能和结构，还能实时计算电路中的耗电量，让学生掌握电能的读数和计算。

总开关和保险装置不仅提供了闸刀开关和保险丝，认识它们的结构，知道闸刀开关为什么不能向下闭合以及如何选用保险丝；也提供了实际生活中所用的空气开关和漏电保护器，紧跟生活实际，让学生掌握当前家庭电路中的应用配置。

通过电路的实际连接，学生们能够掌握所有用电器都要并联在电路中，一端接火线，一端接零线；用电器可以通过插座并联在电路中，以及三孔插座中接地线的作用；明白开关为什么要连接在火线和用电器之间。

试电笔是检测区分火线和零线的重要工具，其结构和使用也是中考中常见考点。在家庭电路模块，不仅能够对试电笔进行拆解和组装，认识试电笔的结构，也能示范试电笔如何正确操作以及错误操作带来的危险。

培养学生安全用电意识以及用所学知识解决实际生活中的问题，是家庭电路教学中的重难点。在家庭电路模块中，能够形象逼真地演示短路、漏电、用电器过载等危险操作而不用担心安全问题。学生通过实际操作真实感受错误的电路设计及操作带来的危害，从而加深安全用电的意识，并将之运用在日常生活之中。

总结

矩道物理虚拟实验室能够辅助老师在家庭电路的教学过程中，打造沉浸式、情境化、交互性的教学设计，注重“做中学”，引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯，增强创新意识和实践能力，助力物理新课程改革和学科核心素养的培养。