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。

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，打造沉浸式教学新模式。

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。