随着世界各国科学课程回归生活理念的提出,小学科学课堂中的学习环境设计越来越受到重视。在实际的科学教学实践中,由于多方面的条件限制,教师难以组织学生在真实的与科学内容相关的学习环境中进行学习,不断发展的电脑图形技术和人机交互技术为构建科学课堂的虚拟学习环境创造了机会。近年来备受关注的体验学习理论,其注重反思和亲历的思想迎合了小学科学中探究性学习的要求,其情境性、亲历性、开放性等特征与虚拟学习环境的沉浸性、交互性和构想性相得益彰,因此,可以作为小学科学虚拟学习环境设计和开发的理论基础。本文在充分分析小学科学学科特点和教学现状的基础上,探讨了创设虚拟学习环境的必要性;通过对体验学习的特征和过程的梳理,提出了小学科学中的体验学习,并以此为指引构建了基于体验的小学科学虚拟学习环境的模型,最后进行了具体的案例设计。本文通过五个部分展开研究。第一部分绪论,介绍了本研究的背景、研究现状、研究目的和意义,以及研究的内容和方法。第二部分,分析了小学科学的学科特点、新课程背景下的教学需要,通过调查发现小学科学教学中存在教学方法单一、实验器材不足、信息资源匮乏、学生体验不足等问题,在此基础上探讨了创设虚拟学习环境的必要性,以及适合运用虚拟学习环境的教学内容,并指出了虚拟学习环境在小学科学中应用的优势。第三部分,首先通过分析体验学习的概念、特征、过程等,指出了小学科学中的体验学习是以问题为核心,教师外围组织和指导,学生切实经历由具体体验,到积极思考、进行探究,到思维碰撞,到概括凝练、得出结论,最后再回到具体体验的循环上升过程。然后探讨了在虚拟学习环境中小学科学的体验类型包括直观体验、问题体验、实验体验和反思体验。最后构建了基于体验的小学科学虚拟学习环境模型,主要框架包括导航层、体验层和反思层,并提出在此环境中,学生始于虚拟体验,止于现实世界。第四部分,提出了基于体验的小学科学虚拟学习环境的设计理念、设计原则,并从导航层、体验层和反思层三个方面介绍了环境的设计方法,并以此为指导,设计了小学六年级上册的“探索宇宙”这一主题的虚拟学习环境。文章最后总结了本研究的创新与不足之处,并对今后的研究进行了展望。