教育数字化是建设教育强国的重要战略方向，是实现教育现代化的必由之路。习近平总书记指出，教育数字化是开辟教育发展新赛道、塑造教育发展新优势的重要突破口。随着人工智能、大数据、虚拟现实等新技术的快速发展，高等教育正面临由“经验驱动”向“数据驱动”、由“知识传授”向“能力培养”的深刻变革。如何在数字化浪潮中实现教学体系重构与教学模式创新，成为高等教育发展的核心课题。

大型仪器实验教学在工科教育中占据基础性地位，是学生理解微观结构、认识材料本质和掌握实验技能的重要途径。然而，这类教学长期存在理论体系复杂抽象、设备昂贵稀缺、操作安全要求高、实验组织困难、过程评价滞后的突出问题。教师“难教难评”、学生“难学难练”，导致教学成效难以量化、能力培养难以落地。尤其在数字化时代，如何将虚拟仿真、远程操控、智能评价等新技术与大型仪器教学深度融合，构建可持续、可推广的数字化教学体系，成为我国高等教育亟待破解的关键难题。

以扫描电镜教学为例，其理论体系庞杂、结构精密、操作高风险、设备昂贵稀缺，既难以实现大规模教学，又难以有效支撑学生的个性化训练与过程性评价。教师端“难教、难评”，学生端“难学、难练”，长期成为制约材料类实验教学质量提升的瓶颈。面对这一普遍难题，如何利用数字化、智能化手段实现教学范式创新，成为教育改革的必然选择。