问题——实验教学“做不了、做不起、做不好”的矛盾由来已久。化学等学科的一些关键实验存高温高压、易燃易爆等风险，受安全和成本限制，课堂往往停留在理论讲授或演示，学生难以亲历过程、开展数据推演。地理、环境等学科的典型对象又常受空间距离、季节条件和现场承载力影响，野外观测难以常态化、规模化组织，“看不见、到不了、难复现”成为实践教学的明显瓶颈。同时，在新工科、新文科背景下，复合型人才需求上升，传统实验教学在跨学科联通、能力训练和学习评价上也面临升级。 原因——安全红线、资源约束与教学供给结构不匹配相互叠加。一方面，高压反应釜、氢气等危险介质对场地、设备、管理和师资提出严格要求，任何操作偏差都可能带来严重后果，使“严控风险”与“充分训练”之间长期存张力；另一上，昂贵仪器、耗材损耗和实验时长限制，使高强度、重复性训练难以覆盖更多学生。对自然地理类课程而言，典型地质地貌点位分散，交通与环境条件复杂，又受保护要求限制，导致实地教学成本高、频次低、样本有限。更深层的问题于，过去实验教学更多强调“按步骤得到正确结果”，对科研思维、数据分析与问题追问训练不足，难以形成可复制、可扩展的高质量实践供给。 影响——虚拟仿真为教学提供“可控的真实”，推动能力培养方式转型。山西大学依托国家级一流虚拟仿真实验课程，将高压加氢工艺等前沿成果转化为可交互的教学模块，在不触碰安全底线的前提下，让学生获得接近真实的工艺流程体验。课程把关键参数设置、过程监测与产物分析等环节纳入系统，学生可在虚拟环境中反复调整条件，获取即时数据并进行归因分析。多位教师将其概括为让学生“在安全边界内试错”：不以一次“做对”为终点，而是通过数据变化理解机理、提出假设并验证修正。对学生而言，实验不再是“照方抓药”，更接近科研训练中的“提出问题—寻找证据—解释现象—优化方案”。 在地理与环境涉及的课程中，虚拟仿真提供了“可达的远方”。以宁武万年冰洞等场景为代表的中纬度冰洞现象，蕴含气候演化与地质过程研究价值，但实地教学受条件制约明显。通过数字化重建与情景化呈现，学生可在课堂内观察冰洞内部结构、微气候特征与地质背景，结合数据资料开展推断与讨论，把一次性、偶发性的野外观测转化为可反复学习、可对比分析的教学资源。由此，虚拟仿真不仅补上实践短板，也为跨学科综合训练提供了接口。 对策——以“虚实结合”破解痛点，以体系化建设提升质量与共享效益。山西大学提出“能实不虚、虚实结合”原则：对可安全、可负担、可稳定开展的实验，坚持真实操作训练；对高投入、高损耗、高风险或难实施、难再现的内容，优先采用虚拟仿真开展预训练、补训练与强化训练，并与线下实验形成闭环。学校推动打破学科壁垒，构建“国家级—省级—校级”三级梯度培育体系，通过课程遴选、团队建设、平台支撑和持续迭代，形成可持续的供给机制。同时，引入产业前沿技术与行业标准，推动内容与科研进展同步更新，避免虚拟实验“像但不准”。在传播与共享上，课程通过网络平台开放使用，扩大受益范围，带动更多高校与师生共享优质实验教学资源。 前景——从“会做实验”走向“会做研究”，虚拟仿真将成为高质量人才培养的重要抓手。随着新一轮科技革命和产业变革加速，高校实验教学需要更强调工程思维、数据素养与创新能力。虚拟仿真提升安全性、降低边际成本、增强可重复性上优势明显，有望在本科基础教学、科研训练前置、跨校协同教学等场景发挥更大作用。下一步关键在于把“可视化体验”升级为“可评价的能力”：以学习过程数据为依据，完善形成性评价与个性化指导；以真实问题为牵引，强化与线下实验、科研项目、企业实践的衔接；以标准建设为保障，提升资源的科学性、规范性与可迁移性。坚持内容为本、质量为先，虚拟仿真才能真正成为拔尖创新人才培养的“加速器”。
当数字化浪潮进入教育现场，山西大学的探索表明，技术不只是工具，也在重塑学习边界；允许“安全试错”的教学方式，正在帮助学生把理论理解转化为可验证、可迭代的实践能力。在虚拟与现实的衔接中，高等教育正在形成更面向创新的人才培养路径。