● 摘要
基于虚拟现实技术下的虚拟实验系统在实验教学中具有重要的作用，是现代实验教学发展研究的重要方向。但虚拟实验能否支配现实实验，甚至取代现实实验，虚拟实验的正确性、有效性和合理性与传统实验及社会实践之间存在的关系是亟待研究的课题。
本研究在西安市一所重点中学中建立了四个实验模型，分别对高中化学实验和高中物理实验进行了虚拟实验教学的研究。通过问卷调查获取了当前高中实验教学的开展情况、高中学生对于实验教学的认识以及在教学实际中使用虚拟实验室前后学生学习兴趣、学习动机等非智力因素的变化情况。通过阶段测试、实验考核等方式获取学生学习成绩的变化情况，最后对调查结果进行量化处理，并结合学生的学习成绩进行对比分析，对虚拟实验室在高中实验教学中的有效性进行了科学评价。
本研究立足于将传统实验教学与虚拟实验教学结合起来，通过理论研究及实践研究，力求在把握学生认知心理的基础上积极有效的实施虚拟实验教学。研究常规实验教学与基于虚拟现实技术下的实验教学模式的教学效果的比较及对教学有效性的影响，根据具体实验数据比较分析了虚拟实验教学对实验教学的影响、虚拟实验的优越性及存在的弊端，并对如何解决这些不足提出了相应的应对措施。提出了虚拟实验教学与常规实验教学之间最有利于教学实际的结合方式。
通过实验研究，得出如下实验结论：
1．与传统实验教学相比，虚拟实验室在激发学生学习兴趣、阅读相关书籍、注意力程度、课外学习等方面具有显著优势。采用虚拟实验教学后，高一物理电学部分教学内容和高二有机化学部分教学内容学生的成绩有及其显著提高。从学期实验考核成绩情况看，使用虚拟实验室教学，化学实验成绩显著性明显高于物理实验成绩。
2．虚拟教学只能是一种辅助手段，并不能完全代替传统实验教学方法，只有将虚拟实验和传统实验有效结合，通过虚拟实验的训练来提高学生对规则、原理的理解，引导学生将虚拟实验中所学到的知识应用到实际操作中，才能使得虚实两者优势互补，共同促进实验教学的发展。
将虚拟实验室应用到中学实验教学中，不仅改变了教学手段，还引发了观念的变革，促进了教学方法和教学模式的改良。但就目前中学现况而言，采用虚拟教学仍然是一项创新的工作，不仅对学校硬件有基本要求，对学科教师的计算机素养也有相应要求，如何将虚拟实验教学真正应用到日常教学中，还具有一定的艰巨性和长期性。