随着虚拟现实与人工智能等新技术的发展，教学环境开始由封闭的物理空间向虚实结合的开放空间转变。作为教育数字化转型的重要组成部分，企业、师生与研究者也对虚拟仿真实验在中小学科学教育中的应用进行了广泛的探索，在开发、应用与理论研究等不同方面都积累了丰富的实践经验。
为协同校、企、研三方共同探索虚拟实验教学的现实问题与优化策略，2023年3月7日~10日，北京大学数字化学习研究中心汪琼教授团队的刘晋阳与胡若冰同学一行，同讯飞幻境执行总裁高翔等同事、元宇宙大师实验室教育专家委员会主任宁立群、中国未来研究会教育创新与评价分会副会长兼秘书长罗夫运等专家共同赴青岛西海岸新区多所中小学开展了实地调研与研讨活动。在为期4天的调研活动中，团队赴衡山路小学、育才中学、灵山卫小学、宝山小学、海军小学、文汇中学六所学校参访，实地考察了教师使用虚拟实验产品授课与开展课外活动的情况，并同学生、校领导、学科教师与教科院专家进行了深入交流。
在上述实验校中，AR课桌等虚拟实验产品多依托智慧教室或科普角等形式进入校园，并在课堂教学、课后服务、科普与社团活动等场景下投入使用。在课堂教学中，教师多使用虚拟实验开展预习或复习课，帮助学生提前了解实验流程或练习实验操作，也有教师发挥创意，据此设计了虚实结合的实验活动。课堂虚拟实验的活动内容与时间十分紧凑，而在课外活动中，教师可借助AR课桌开展科普教育活动，学生也可使用虚拟实验进行学科内容的探索与简单的实验探究，这时学生通常有更多时间探索、尝试与讨论。
在虚拟实验产品的应用过程中，师生认可虚拟实验在促进学习动机、突破时空与人力局限与创设教学情境等方面的作用。在课堂观察中，能够看出学生对虚拟实验产品表现出浓厚兴趣，自然用户界面的AR课桌也易于上手。实验过程中，学生通常4~6人一组使用课桌，教师也有意利用小组合作探究的形式培养学生的团队协作能力，许多学生主动为同学提供帮助、自发地形成不同角色、形成“轮流用”、“传帮带”等多种合作机制。但在课后交流中，学生、教师及学科教研员也在开放性、可控性、教学效率、教学管理与技术操作等方面对虚拟实验产品的教学应用提供了诸多意见。
其中，开放性与自由度是各方最为关注的一点，大多线性的实验程序既难以满足教师发挥教学创意的需要，也对学生自发探究的限度造成了约束。一位学科教研员进一步指出，特别是在新课标引领下，强调学科核心素养与大单元教学的背景下，虚拟实验产品更应当充分发挥其创设学习情境的独特优势，例如可以将目前“一条龙”的实验程序拆解开来，交由教师来调用、重构其中的模型、场景与现象，从而为教学内容的情境导入与实践应用提供更多元、更高效的选择。
3月8日下午，团队同各位专家、西海岸新区教科院领导、各学校与企业合作单位代表共同参加讯飞幻境举办的教师数字素养与区域智慧教育研讨会，就新技术与新课标背景下的教学等话题开展了深入讨论。刘晋阳博士应邀报告了题为“科学教育中的虚仿实验应‘数字孪生’还是‘革故鼎新’”的主题汇报，结合实践案例与以往研究，对中小学虚拟实验的内容选取、交互设计与应用范畴等问题进行了简要讨论。
为进一步深化校、企、研三方在虚拟实验教学应用方面的合作，北京大学数字化学习研究中心、讯飞幻境同青岛市西海岸新区的实验校将合作建立智慧教育研究项目基地，并为积极参与研究项目的教师颁发荣誉证书，以进一步共同开展相关教学研究，通过知识互联、信息共通，为智能教学产品教学应用的原理、设计与实践的多维度发展注入新的活力。
