虚拟仿真实验教学项目的建设和推进已经成为并将进一步成为我国深化教育改革、培养学生创造性思维的重要途径,但设计理念陈旧,没有依据虚拟仿真实验项目的自身优势进行设计是其效果不彰的主因,前人研究发现促进生成性学习发生是设计虚拟仿真实验项目的关键。收集整理并分析有关生成性学习理论和虚拟仿真教学应用的文献,理清生成性学习理论的发展脉络,明晰生成性学习的内涵,生成性学习的过程和虚拟仿真实验教学项目的现状。运用元分析方法明确虚拟仿真技术对学习成效的影响以及虚拟仿真技术影响学生学习成效的因素,探析虚拟仿真实验效果不彰的深层次原因。以此构建学生在进行虚拟仿真实验项目的生成性学习分析框架及虚拟仿真实验项目面向学生生成性学习发生的教学设计框架。研究设计并实施两轮试点测验,以《中小学课堂突发安全事件处理虚拟仿真实验》火灾逃生模块、《镜头语言虚拟实验》景别模块和南京市某大学的37名本硕生为研究对象,收集学生的学习过程的数据,针对试点测验所选虚拟仿真实验项目构建对应生成性学习多模态数据融合模型,辅助以调查法、个案研究法、观察法和访谈法,对学生进行虚拟仿真实验项目时的生成性学习过程进行分析;对虚拟仿真实验项目面向学生生成性学习发生的教学设计进行分析,总结虚拟仿真环境中学生的生成性学习是否发生和质量,及虚拟仿真实验项目面向学生的生成性学习的设计存在的问题,并进一步提出虚拟仿真实验项目面向生成性学习发生的教学设计策略。研究发现如下:其一,虚拟仿真技术对学生学习效果有积极的正向影响,提升效果中等偏上,但大部分虚拟仿真实验项目教学理念比较落后,其真正的教学模式还有待探索,促进生成性学习发生是设计虚拟仿真实验项目的关键;其二,生成性学习的内涵与内容,即学生根据自身已有知识经验的主动构建的过程,学生对信息的主动选择、组织与整合而达成内化的过程,生成性学习由动机过程、学习过程、知识创造的过程以及生成过程等四个部分构成;其三,学生在学习动机方面,虚拟仿真性强,给学生提供足够的试错机会与相应反馈,设置难度递增的练习题能较好激发和保持学生的学习动机;在学习发生过程中,归纳总结和对重点内容的强调能有效提高学生学习效果;在知识创造过程中,知识与实验并重有助于学生更好地理解与扩展知识点,可重复性、高沉浸性的实验场景能为学生学习的后续生成提供有力支撑;在元认知过程中,课程设置便签式的理论知识学习模块、交互性强且精准的知识点导航和面向学生的评价反馈有助于学生自发重复学习知识点,另外,学生在进行虚拟仿真实验教学项目时存在缺乏自主练习动机、缺少自主创新意识、缺少自主操作和试错机会、沉浸度高却伴随学习成效低下等问题;最后,论文进一步提出虚拟仿真实验项目设计时需注意“难度递进,激发重复”,“低沉浸,重抽象”和“高沉浸,抓细节”,“画面为主,声音为辅,适当交互”,“反馈及时,反馈准确”等设计策略。