在当前教育数字化转型时期,虚拟实验作为优质的数字化教育资源受到了广泛重视和应用。将虚拟实验应用于物理教学,能够在一定程度上弥补传统实验教学的不足,培养学生的物理核心素养,提高学生信息素养和问题解决能力,促进学生综合素质全面发展。深入分析了国内外虚拟实验的研究现状,发现当前虚拟实验在物理教学中应用的不足之处,通过问卷和访谈调研发现当前虚拟实验在一线物理课堂中的应用现状,并在此基础上制定了虚拟实验应用于物理教学的原则和策略。基于确定的原则和策略,探索了将虚拟实验融入不同教学模式的路径,设计了三种教学模式的案例,并进行了教学实践。具体来说主要有以下内容:第一,通过文献分析,综述了国内、外虚拟实验研究现状。发现目前关于虚拟实验的物理教育研究侧重于高等教育阶段,基础教育的研究相对偏少;当前虚拟实验与教学的融合不够灵活;目前存在许多可用于教学的物理虚拟实验平台,但已有的应用研究没有基于严格的原则和策略进行虚拟实验教学设计与应用;以及当前的虚拟实验教学应用研究大多将虚拟实验引入传统讲授式课堂,缺乏不同教学模式下的探索。第二,以建构主义理论、关联主义理论和沉浸理论为指导,从物理学科特点与初中生心理和生理发展特点出发,分析虚拟实验在初中物理教学中应用的优势:可以在特殊时期满足学生远程学习的实验需求;可做危险性和理想条件实验;可满足学生课外预习、复习、探究实验需求等。同时指出虚拟实验存在的问题:实验结果过于理想化,实验环境不够真实等。第三,通过对三个省份119名初中生和6名初中物理教师进行问卷和访谈调研,了解当前实验教学和虚拟实验的使用现状,明确教师和学生对虚拟实验的态度和看法。调查表明:目前初中物理实验教学存在学生操作机会少和实验资源不充足等问题;教师对虚拟实验有一定的了解,学生的了解程度较低,师生均对虚拟实验融入教学持积极态度,同时教师提出了虚拟实验的不足之处,认为虚拟实验不能完全替代真实实验,但可以作为实验教学辅助工具。第四,通过对调研结果的统计分析和内容分析,针对性地提出了虚拟实验的教学原则与策略,探索了虚拟实验在探究性教学、远程在线教学、翻转课堂三种教学模式中的应用,并以《家庭电路》、《凸透镜成像规律》和《质量》课题为例进行了相应的案例设计,充分发挥了虚拟实验的优势。最后,采用了对比实验的研究方法,选取《家庭电路》案例,在武汉市某初中进行了教学实践,并通过后测问卷和知识检测进行了效果评测。发现学生对于虚拟实验持积极态度,希望虚拟实验得到更广泛的应用;虚拟实验可以提升学生的课堂注意力和提高学生的学习积极性,在一定程度上证明了虚拟实验应用于教学的有效性。