虚拟实验对学生学习效果的影响研究

刘清堂 马晶晶 余舒凡 乐惠骁 吴林静

【摘要】虚拟实验以低成本、强交互、超时空和安全性高等优势在教育领域得到广泛应用。国内外学者开展大量实验和准实验研究，探索虚拟实验对学习效果的影响，结果却不尽相同。鉴于此，本研究利用元分析方法，对国际英文期刊发表的30项虚拟实验教育应用的实验与准实验研究进行系统综述，系统审查虚拟实验对学生学习效果的影响。研究发现：①样本合并效应值为0.46，表明虚拟实验对学习产生中等程度积极影响;②从学段看，虚拟实验对中学生的学习影响效果更大;③从学科看，虚拟实验对社会科学及医学等学科的影响更大;④从班级规模看，虚拟实验适合大规模课堂;⑤从实验周期看，实验持续1～10周效果更好;⑥从呈现形式看，桌面式虚拟实验对学习的影响更大。基于此，本研究从虚拟实验的设计、开展和评价三方面提出相关建议。

【关键词】  虚拟实验;学习效果;虚拟现实技术;元分析;系统分析;影响效果;教育现代化;教育技术

【中图分类号】  G434       【文献标识码】  A       【文章编号】  1009-458x（2021）1-0008-10

一、引言

虚拟实验（Virtual Experiment）是随着计算机技术的发展而兴起的一种实验形式，20世纪90年代早期，虚拟实验开始被引入K-12和高等教育，其项目包括科学空间、原子世界和细胞生物学等（Youngblut， 1998）。虚拟实验具有低成本、超时空、强交互、安全性高等特点，为改善传统实验的硬件条件、辅助实验教学提供了解决方案，在教育领域受到广泛关注（朱敏， 2006）。早在2008年，以我国科技部为依托的“虚拟实验教学环境关键技术研究与应用”相关计划正式启动，推动虚拟实验的开发、评价、管理等向前迈进。……