探索虚拟实验室在科学教育中的整合：来自南非农村教师的见解

        科学教师和研究人员普遍认为，动手实验对于有效的教学和学习至关重要。因此，培养学生提问、假设、观察、测量、得出结论和提出建议等科学能力在很大程度上依赖于他们在实验室进行实际操作的能力。此外，实验室实验为构建、验证、重构和巩固科学观念提供了平台。因此，设计良好的实验室实验能够潜在地将学生的认知能力从基础思维技能提升到高阶思维技能，使他们能够在布卢姆分类法的不同层级上运作，包括分析、综合和评价。

       然而，尽管人们普遍认为使用实体设备和材料进行实际的实验室操作很有必要，但像南非这样发展中国家的许多学校，尤其是农村学校，在采购和维护实验室基础设施方面经常面临资金障碍。这些问题的核心在于服务提供不足，导致包括科学实验室、教室和图书馆在内的基础设施在大多数发展中国家的农村教育机构中缺乏或不足，实验室设备的缺乏或不足主要导致了这些农村学校科学教学和学习体验不佳。这一困境因大多数农村学校长期资金不足而加剧，从而影响了科学教育。尽管发展中国家政府和非政府组织正在不断努力为所有学生提供优质的科学教育，但对于许多农村学校而言，这一目标仍然难以实现。

      鉴于这些具有挑战性的环境，探索学生和教师能够进行必要实验操作同时满足课程目标的替代实验室平台至关重要。随着技术在各个领域的广泛融合，教育领域也出现了大量采用新技术和创新技术的现象。科学教育中的一项最新创新就是虚拟实验室（VLs）。Lestari和Supahar将其定义为“传统实验室的模拟版本”，虚拟实验室为学习者提供实际实验室仪器和设备的虚拟表示。从本质上讲，虚拟实验室是一个数字平台，教师和学生可以在此使用计算机和智能手机等设备进行实验，这些设备具有实验室仪器和设备的虚拟呈现。因此，在虚拟实验室环境中，实体实验室设备和材料被转换为计算机软件程序。目前，许多虚拟实验室程序是免费的，并且不需要访问学校的互联网基础设施——这对于农村学校来说非常方便。

将虚拟实验室等互动和创新技术融入科学教育正在全球范围内变革学习环境。这一变革呈现出越来越大的潜力，通过真实的体验式学习（反映现实世界中的实验室体验）来增强学生的抽象概念理解能力。利用永远不需要更换的计算机模拟实验室设备和不会过期的化学反应物，虚拟实验室技术使教师和学生能够在完全沉浸式和互动式的虚拟环境中进行实验。此外，虚拟实验室还能够从多个角度（包括内部结构）探索三维对象，直至微小粒子（如原子结构）。众多研究表明，虚拟实验室可以显著提升学生的学习成果。

       然而，尽管将虚拟实验室融入教学实践有着诸多益处，但在大多数发展中国家的农村学校中，其应用仍然有限。

       因此，本研究调查了发展中国家教师在使用虚拟实验室进行教学时的看法和体验。本研究的主要贡献如下：

     （1）作为关于虚拟实验室广泛研究的重要组成部分，我们的目标是帮助了解可能促进或阻碍发展中国家农村学校采用虚拟实验室的因素。

     （2）鉴于虚拟实验室的概念在大多数发展中国家仍处于初级阶段，我们希望引发类似情境下教师和学者对虚拟实验室的讨论。

一、文献综述

1.1. 农村教学环境

      发展中国家农村地区的科学教学面临着这些环境特有的复杂挑战。这些困难通常源于社会经济资源有限、学校设施不足以及合格教师匮乏，特别是在科学等关键学科中。

      在审视关于农村教学环境的文献时，我们发现了众多挑战。首先，农村地区往往面临政治、社会和经济上的排斥。因此，农村地区的中学教师发现自己被边缘化，被有效地排除在国家教育讨论之外。此外，由于课程往往倾向于反映城市教学环境，农村中学教师的独特需求在政策制定和实施中经常被忽视。因此，本研究探讨了情境因素如何影响教师对虚拟实验室的接受度。

      本研究背景中另一个在发展中国家农村地区普遍存在的重大挑战是它们的地理分散性。农村地区的学校通常远离学生的住所，这种地理分散性给农村学校的学生带来了诸多挑战，包括长途跋涉、桥梁和道路状况不佳以及交通工具不足。雨天道路经常无法通行更是加剧了这些挑战，可能导致学生缺课和无法进行实验。此外，农村地区通常缺乏基本设施，如自来水、卫生设施、电力和教育资源。这些因素的综合影响可能严重阻碍农村学生获得高质量的科学教育。

      此外，发展中国家的大多数农村学校面临着教师流动率持续居高不下的问题，这些学校在招聘和留住具有必要经验和专业知识的合格科学教师方面遇到困难。鉴于农村地区文化和社交机会有限，许多中学科学教师可能缺乏在这种环境中工作的热情。即使那些愿意在农村学校工作的人也经常发现条件令人沮丧，从而不愿长期留任。因此，当有能力的教师从农村学校转移到城市地区时，他们留下的是许多不合格或未达标的教师。许多研究考察了发展中国家农村学校的教师人口统计学特征，证实了这一趋势，揭示了他们所教科目中存在大量不合格或未达标的教师。

1.2. 发展中国家中的虚拟实验室（VLs）

      根据现有文献，将虚拟实验室融入教学带来了诸多吸引人的好处。例如，Bogusevschi等人发现，在传统动手实践课程中，采购和维护最先进的实验室设备可能会产生巨额成本。例如，美国马里兰州教育部为77所中学的科学实验室翻新分配了27,941,000美元（经合组织，1999年）。此外，经合组织估计，科学实验室设备的年度维护费用从离心机的5000美元到电子显微镜的超过100,000美元不等。此外，实验室耗材的支出每年可能超过20,000美元，具体取决于实验室规模和反应物价格，有时5毫克装的反应物每毫克价格高达300美元。相比之下，在虚拟实验室环境中，模拟设备不会损坏，化学反应物保持恒定，从而消除了在实体实验室中进行实验所产生的费用。

      然而，必须承认的是，与任何教育技术工具一样，虚拟实验室也有其缺点。这包括学生缺乏实践技能和实物操作技能的发展，这些技能对于操作有形物体至关重要。此外，在虚拟实验室中，学生必须遵循计算机指令而没有实验室监督员的指导，这可能会使那些缺乏技术熟练度的学生处于不利地位。

      近年来，关于虚拟实验室的研究数量激增。然而，这些研究大多关注虚拟实验室提高学生学业成绩的潜力。例如，Davenport等人使用1300名中学生的样本调查了虚拟实验室对化学学习的影响。他们的研究结果表明，使用虚拟实验室的学生在前后测中均表现出更好的成绩。同样，Kapici等人采用因子准实验设计，该研究涉及116名中学生，结果表明，传统实验室和虚拟实验室在提高学生科学概念理解方面同样有效。尽管有大量研究强调了虚拟实验室在提高学生学业成绩方面的有效性，但关于教师对虚拟实验室看法的研究却很少。鉴于有关虚拟实验室在提高学生成果方面有效性的主张，这一文献空白尤其引人注目。

1.3. 科学教师对虚拟实验室（VLs）的看法

      虽然多种因素影响科学教师对技术的使用，但他们对这种技术的看法在决定其采用方面起着关键作用。Ertmer认为，这样的内部因素极大地影响着教师对技术的采用，其影响力超过了技术获取等因素。同样，Larijani和Abedi对德黑兰教师关于课堂中使用技术的看法的定性调查发现，即使在技术获取受限的条件下，成功的技术融合也能发生。这与Davis的断言相吻合，即“用户的接受度是决定任何技术成功与否的关键因素”。此外，Shambare等人认为，如果教师对技术持负面看法，即使他们具备将技术融入课程的必要技能，也可能不会这样做。因此，在考虑实施技术之前，我们必须了解教师对技术的看法。因此，本文介绍了一项研究，旨在了解发展中国家农村学校科学教师对使用虚拟实验室进行教学的看法。

      在许多发展中国家，特别是南非，将虚拟实验室融入教育仍主要停留在理论层面，关于虚拟学习环境的现有文献很少。例如，Zhane’Solomon等人探讨了教师如何将虚拟现实（VR）视为科学教育的工具。尽管被认为有价值且用户友好，但该研究的十位讲师指出，当前VR在教学和学习中的采用受到基础设施不足、资金限制和缺乏必要的VR技能等问题的阻碍。

      相反，Penn和Ramnarain进行了一项关于大学生对虚拟化学模拟看法的混合方法研究。他们的定性研究结果表明，学生在与虚拟环境互动时感到更加自主。此外，他们认为虚拟环境增强了他们对化学概念的理解。尽管学生认识到模拟的有用性和有效性，但他们也承认模拟不能完全取代动手实验。研究人员强调了他们的研究结果对科学教育的重要性，特别是在缺乏足够实验室设施的机构中。值得注意的是，上述所有研究都是在大学环境中进行的，没有一项研究探讨了农村中学教师对使用虚拟实验室的看法和经验。

       同样，Matome和Jantjies进行了一项混合方法研究，调查南非大学生对虚拟现实的看法。他们的研究评估了虚拟现实如何促进学术学习，并发现虚拟现实确实可以在大学环境中促进教学和学习。然而，本文献综述强调了一个显著的不平衡现象，即大多数研究是在大学环境中进行的，而不是中学环境，尤其是农村地区。因此，本文所呈现的研究旨在通过考察科学教师对使用虚拟实验室作为教学工具的看法和经验来填补这一知识空白。

二、理论框架

      在教育环境中，虚拟实验室等新技术是否被接受受到多种因素的影响，包括态度、社会需求以及对采用新技术的抵触情绪。我们的研究方法以Venkatesh等人提出的技术接受与使用统一理论（UTAUT）框架为指导。该框架包含四个调节变量和四个决定性要素。这些调节变量包括性别、年龄、经历和自愿性，它们会影响决定性因素。决定性因素包括绩效期望（PE）、努力期望（EE）、社会影响（SI）和促进条件（FC）。这些决定性因素直接决定了个体对技术的接受或拒绝，从而进一步影响其使用行为。

图1 技术接受与使用统一理论（UTAUT）

      在本研究中，我们将绩效期望解释为发展中国家农村中学的科学教师认为虚拟实验室能够在多大程度上提高他们教授科学的效率，将努力期望概念化为农村中学科学教师认为将虚拟实验室融入其教学实践的难易程度。我们认为社会影响可以洞察农村科学教师对其校长、系主任和同行如何看待他们在农村中学环境中整合技术的理解，将促进条件解释为农村科学教师认为将虚拟实验室融入其教学中所需的专业知识、知识、技能、资源和支持的可用性。

      此外，行为意向即我们认为农村科学教师打算在教学中使用虚拟实验室的意愿受到UTAUT模型四个决定性因素的影响。因此，促进条件和行为意向会影响实际使用行为。在这项研究中，我们将使用行为理解为发展中国家农村学校的科学教师在教学和学习中实际使用虚拟实验室的情况。

      在本研究中，我们采用UTAUT模型来更深入地了解农村科学教师对将虚拟实验室融入其教学实践的看法和体验。此外，必须注意的是，本研究的目的不是确定男性参与者是否比女性参与者使用虚拟实验室的频率更高（或更低），或者年轻参与者是否比年长者更接受（或更不接受）虚拟实验室。因此，我们从分析中排除了年龄和性别这两个调节变量。

三、方法

3.1. 设计
      

我们选择了基于解释性范式的定性案例研究方法，以深入了解农村科学教师对于将虚拟实验室融入其教学实践的看法和体验。具体而言，我们采用了现象学的方法，因为它允许我们探索教师对于在教学中使用虚拟实验室的看法、态度和理解。这一方法基于一种信念，即每位教师对于使用技术的看法和体验直接影响他们对这些技术的接受度和使用情况。

      此外，作为研究人员，我们需要承认并尝试搁置我们的偏见，以真正理解参与者的解读。因此，我们确定现象学研究方法最适合本研究。在收集数据之前，我们彻底回顾了现有文献，并进行了反思练习，以承认我们可能存在的偏见。之后，在数据收集过程中，我们采用了深入的半结构化访谈和分享圈讨论（一种源于土著实践的焦点小组讨论形式），让参与者能够自由表达观点，从而减少访谈者/主持人的偏见。此外，在招募参与者时，我们采用了目的性抽样技术，以确保多样性并最大限度地减少选择偏见。在数据分析过程中，我们使用了多位编码员来提高可靠性，并保留了审计轨迹以记录决策并确保透明度。我们还进行了持续的反思练习和同行汇报会议，以减轻潜在的研究者偏见。

      此外，作为现象学研究人员，我们确定了几个指导假设。首先，我们认为教师是积极参与者，有意识地参与技术的刻意使用。其次，我们承认教师有能力构建对教育技术的看法和体验，做出明智的选择，并反思他们的行为。第三，我们时刻关注影响教师在课堂中使用虚拟实验室的看法和体验的个体和集体背景及环境。

     此外，采用定性方法，如分享圈讨论和半结构化访谈，使我们能够有效地获取和协商教师的看法和体验，而不强加外部偏见。

        3.2. 研究背景

       我们选择了南非Joe Gqabi教育区五所学校的中学科学教师作为研究对象。该区主要是农村地区，许多学生来自依靠自给自足农业和政府社会援助作为主要收入来源的农村家庭。White和Downey发现，农村偏远程度与教育水平下降之间存在显著相关性。

       3.3. 参与者选择

      为了收集我们所需的特定内容，我们采用了目的抽样法，为我们的定性和解释性研究选择了七名参与者。这使得我们能够选择那些能够对所研究问题提供最深刻见解的个体。目的抽样法虽然有助于选择与研究目标相关的具有特定特征的参与者，但也会引入某些限制，包括潜在的抽样偏差和研究者偏差。为了解决这些问题，我们为选择特定教师提供了充分的理由。我们旨在确保参与者能代表不同的农村学校以及具有不同经验和虚拟实验室采用看法的科学教育工作者。然而，这种方法可能限制了我们的研究结果在更广泛的农村学校科学教师群体中的可推广性。为了减轻这些限制的影响，我们采取了一些措施，如详细说明参与者选择标准和研究地点，以提高我们的研究结果在类似情境中的适用性。

3.4. 样本大小和样本量确定

      根据Boddy的观点，在定性研究中，使用1至12名参与者这样的小样本是合理的。Malterud等人提出了使用小样本的理由，即当样本包含对研究高度相关的信息时，所需的参与者数量就较少。基于这些观点，我们选择了七名参与者作为样本，由于本研究的定性性质，我们优先考虑深入见解而非统计代表性。我们采用目的抽样法，选择了对农村科学教师中虚拟实验室采用持不同观点的参与者。此外，资源限制，包括时间和预算限制，也影响了我们的样本量决策。表1列出了七位选定教师的个人简介。

3.5. 研讨会

在开始研究之前，我们举办了一个为期5天的关于将虚拟实验室融入课堂教学的研讨会。我们为部分参与者提供了来自本校社区参与项目的七台笔记本电脑，而其余三名参与者则使用了研究者的笔记本电脑。该研讨会是一项重要的干预措施，旨在为农村学校的科学教师提供专业发展机会和支持，以加深他们对虚拟实验室的了解并将其融入教学实践中。研讨会通过动手培训、互动演示、协作课程规划活动和同伴讨论等形式，涵盖了虚拟实验室整合的各个方面。其主要目标是使教师熟悉虚拟实验室的功能和优势，展示有效的整合策略，并建立一个支持性的实践社区。研讨会可能提高了参与者使用虚拟实验室的信心和能力，并培养了社区意识，还可能影响了参与者对虚拟实验室在提升科学教育学生参与度和概念理解方面价值的看法。

3.6. 数据收集

我们通过半结构化访谈、分享圈讨论和文件分析来收集研究数据。半结构化访谈方法使我们能够从参与者那里获得详细的见解，同时避免冗余。通过巧妙地设计问题，我们与参与者建立了良好的关系，明确了他们的观点，并获得了关于所研究现象的全面信息。

分享圈借鉴了土著的世界观，促进了协作意义构建。在非洲和土著环境中，这种分享圈很常见，通常是在如篝火旁这样的公共空间举行，以促进集体讨论。即使在农村学校环境中，教师也经常在课间进行分享圈讨论。在我们的研究中，分享圈使我们能够深入了解群体的观点、经验和看法，从而丰富了我们的集体知识。

从2021年2月至3月，我们进行了七次访谈和两次分享圈活动，每次活动持续30至45分钟，优先考虑参与者是否方便。为确保匿名性，我们为参与者分配了假名。文件分析补充了这些方法，提供了对南非教育政策文件中技术整合指导的额外见解。

3.7. 数据分析

在数据分析过程中，我们采用了主题分析法来识别、组织、分析和总结数据中的主题和模式。这一过程是复杂、迭代且具有反思性的，而非线性或系统性的。在半结构化访谈和分享圈活动中，随着潜在主题的出现，我们开始分析和解释数据。随后，我们使用Microsoft Word将录音文件转录成书面文本。图2展示了Braun和Clark开发的六阶段主题分析框架，我们在研究中遵循了这一框架。

图2 主题分析框架

尽管这六个阶段呈现出结构化的进展，但分析通常涉及一种递归方法，在这些阶段之间来回移动。在完成主题数据分析框架的六个阶段后，我们进行了深入分析，为每个已识别的主题构建了详细的叙述，并评估了它们与研究问题以及数据的整体叙述的相关性。我们探索了这些主题，考虑它们是否包含子主题，并针对每个主题与研究问题进行了全面分析。我们确定了这些主题，并进行了简洁的描述，为每个主题分配了适当的标题。随后，我们召开了会议来讨论数据分析过程。通过数据分析，两个主要主题浮现出来：绩效期望和努力期望。这两个主要主题包含了五个子主题：便利性和可访问性、可负担性、先进的实验室设施和现代试剂、确保安全的实验环境以及消除对设备的直接操作。

四、结果

      在本节中，我们将阐述本研究关于发展中国家教师对使用虚拟实验室进行教学的看法和经验的发现。出于伦理考虑，我们不能透露研究中使用的虚拟实验室软件的名称和制造商。下表2总结了数据分析中出现的主题。

4.1. 绩效期望

4.1.1. 便利性和可访问性

      研究中的每位教师都认为虚拟实验室是进行真实实验的珍贵平台。这一看法的一个可能解释是虚拟实验室的多功能性，使得教师和学生能够在课堂内外进行实验。以下评论说明了教师对于虚拟实验室用户友好性的看法：

     “与实体实验室的限制相比，在实体实验室中，我和我的学生必须遵守特定的时间表并亲自到实验室，而虚拟实验室则为我们提供了在方便时进行实验的灵活性。我们不再需要专门的实验楼，因为我们学校根本没有这样的设施。”（教师1）  

       这段话强调了将虚拟实验室融入科学教育的潜力，以减轻必须在实验室环境中亲身参与相关的限制。此外，虚拟实验室还为学生提供了以自己喜欢的速度进行实验的灵活性，减轻了学习速度较慢的学生追赶同伴的压力。这表明，虚拟实验室能够让学生重复实验，直到他们完全理解相关概念，适应学生的各种学习风格。关于虚拟实验室的可访问性，教师6评论道：

      “我欣赏虚拟实验室的实用性，因为它们支持从多个位置进行无限制的同步访问。这一功能使我的学生能够在课外进行大量实验。学生可以在家中通过手机设备访问虚拟实验室，即使在暑假期间，实验也可以不间断地进行。”

     关于虚拟实验室可访问性的这些观察结果表明，它们允许从不同位置进行无限制和同步的访问。因此，许多学生可以同时进行实验，而无需共享实体实验室空间。

      由于我们学校没有实验室，我无法教学生做任何实验。即使有实验室，费用也会高得令人望而却步。费用主要来自于购买和维护现代实验室设备，以及确保持续供应如化学品等耗材。因此，虚拟实验室提供了一个可行的解决方案，可以大幅降低实验室成本，同时仍然能够进行必要的实验。

       此外，教师7指出：

4.2.1. 先进的实验室设施和现代试剂

      教师们指出，虚拟实验室中现代且高质量的实验室设备也提升了其效用。例如，教师4评论道：

    在我之前的两所学校，我们都有实体实验室，但设备陈旧过时，经常导致实验结果不准确且不一致。在这段经历中，我认识到科学实验中现代设备和新型化学试剂的必要性。在这方面，虚拟实验室将是理想选择，因为它们更倾向于利用尖端的设备提供可靠的结果，误差范围极小。

      教师5补充说：

       这些言论表明了教师们认可虚拟实验室在进行科学实验时能够获取高质量的实验室工具。Rani和Dwandaru同样指出，虚拟实验室有可能用现代的虚拟设备取代昂贵的实验设备。

4.2.2. 一个安全的实验环境

     根据参与者的反馈，安全性是使用虚拟实验室时首要考虑的因素。大多数教师同意，虚拟实验室减少了传统实验室环境中存在的物理风险。例如，教师3指出：

      根据我多年担任科学教师的经验，我深知在实体实验室环境中进行实验所潜在的风险。然而，根据我最近与虚拟实验室的接触，我确信在使用这一平台时，这些风险几乎不存在。传统实验室中常见的风险包括与火灾、易燃或腐蚀性化学物质以及处理动物样本相关的风险。这些风险包括但不限于烧伤、电击、气体泄漏、化学反应不良以及感染的可能性。

      教师2进一步指出：
      我认为使用虚拟实验室可以让学生有机会参与那些在传统实验室中会带来重大风险的实验。此外，虚拟实验室允许学生模拟并理解极端温度条件下生物和非生物的行为。这样的模拟在实体实验室中要么太危险，要么不切实际。

      在随后的讨论中，教师3提出了一个关于虚拟实验室能够提供安全益处的重要观点，特别是对于身体残疾的学生：

      身体有障碍的学生可以利用虚拟实验室作为一个安全的实验环境，避免了传统实验室设备所带来的复杂性和安全风险。

       教师3的观点强调了在虚拟实验室中进行实验的优势。这消除了学生（特别是身体有残疾的学生）为收集设备而在不同地点之间移动的需要，从而降低了相关风险。此外，虚拟实验室可以根据不同学生的视听需求进行定制，为实验提供一个安全且适应的环境，甚至包括那些面临学习挑战的学生。

4.2.3. 消除对设备的直接操作

      尽管教师们认识到虚拟实验室的实用性，但他们也表达了对缺乏“动手”实验的担忧。例如，教师4表达了以下忧虑：

       这位教师的言论表明，在虚拟实验室中进行实验可能会剥夺学生获得对现实世界应用至关重要的真实体验学习的机会，从而可能阻碍他们问题解决技能的发展。在真实的实验室中操作往往涉及遇到系统性和随机性误差，学生通过认知调整学会识别并处理这些误差。相比之下，使用虚拟实验室的学生可能不会遇到这些误差，导致他们构建的现实模型不准确，并在应对现实生活过程时面临潜在挑战。此外，当面临实验失败时，虚拟实验室的用户可能无法考虑替代方案，从而影响他们的批判性思维能力。

五、讨论

      本研究探讨了南非农村中学科学教师对于将虚拟实验室融入教育机构的观点和经历。研究结果显示，教师们认为虚拟实验室因其便捷性、易访问性、经济性和在安全环境中提供现代实验室设施而具有益处。

       教师们发现虚拟实验室既便捷又易于访问，这与Lestari和Supahar的研究结果相呼应，后者强调了虚拟实验室能够支持从多个地点同时访问，从而便于执行多项实验。这一特点解决了空间限制问题，正如本研究中一些教师所指出的，学生可以远程或在课间继续他们的实验。通过提供对实验室资源的远程访问，虚拟实验室可以缓解地理隔离和资源限制所带来的局限，从而增强农村地区学生的教育公平性和可及性。然而，虽然虚拟实验室提供了便捷性和易访问性，但它们也可能加剧学生在技术和数字资源获取方面已存在的差异。特别是农村学校，可能面临互联网连接、技术基础设施和数字素养方面的挑战，这可能阻碍所有学生公平访问虚拟实验室。

      此外，教师们认为虚拟实验室是实体实验室具有成本效益的替代品。与需要昂贵设备和耗材的传统实验室不同，虚拟实验室不需要额外的运营成本。教师们将虚拟实验室视为传统实验室设置的具有成本效益的替代品，这对于减轻农村学校的财务负担具有重要意义，因为这些学校往往难以维持设备齐全的科学设施。将资源从昂贵的设备和耗材转向虚拟实验室的实施，可以使学校将资金用于其他教育优先事项，如教师专业发展和课程丰富化。然而，虽然本研究中的教师认为虚拟实验室具有成本效益，但Kapilan等人提醒说，实施和维护虚拟实验室的成本（包括订阅费、软件更新和技术支持）可能会对资源有限的学校造成财务负担，从而抵消了所感知的可负担性优势。

      此外，教师们对虚拟实验室中现代、高质量实验室设备的可用性表示赞赏，虚拟实验室中的现代设备使实验更加精确和高效。然而，本研究与先前研究在教育背景上存在显著差异，大多数现有研究集中在大学环境。因此，本研究为不同教育环境中虚拟实验室的采用提供了见解。

       值得注意的是，虚拟实验室中缺乏物理操作使得我们需要考虑虚拟实验室整合的替代观点，包括结合虚拟和实体实验室经验的混合方法。将虚拟实验室作为传统实验室活动的补充而不是替代品，可以提供一种平衡的方法，同时利用两种模式的优势并解决它们各自的局限性。

六、结论

       研究表明，虚拟实验室有潜力大幅提升发展中国家农村地区的科学教育水平。教师们认为，虚拟实验室易于获取、成本效益高且使用方便，即便缺乏实体资源也能进行实验。然而，无法接触实体设备可能成为一个限制因素。这凸显了采用混合方法的潜在优势，即在条件允许的情况下，将虚拟实验室与动手实践相结合。总的来说，本研究主张在农村学校采用并进一步探索虚拟实验室，以提高科学教育的质量并应对资源限制问题。研究结果对发展中国家资源受限的农村学校旨在改善科学教学的教育政策具有启示意义。此外，未来研究应侧重于通过实验验证教师对在农村学校使用虚拟实验室的看法和经历，并定量评估虚拟实验室对学生学业成绩的影响，这将为虚拟实验室在这些环境中提升科学教育成效的有效性提供实证依据。

七、局限性