单纯应用虚拟实验演示实验现象,容易使学生处于对知识浅层性的理解状态,难以获得认知和应用能力的双重提高。在虚拟演示实验中,创设生动的映射真实世界问题的情境,不仅有利于学生对所学知识多角度深入理解、顺利迁移,而且能激发学习者积极的学习意向,是达到深度学习的有效途径。为了使学生在学习过程中达到认知水平和问题解决能力的协调发展,本研究将“问题情境”创设引入虚拟演示实验设计与开发中,在深入研究分析情境认知、信息加工等理论对创设问题情境的指导作用的基础上,总结了问题情境设计的相关要素和开发原则,设计了问题情境开发流程,针对问题情境设计的核心环节提出了问题设计的思维策略过程。以大学物理“海市蜃楼”实验为研究案例,开发了具有“问题情境”特征的虚拟演示实验。通过理论探索与实例开发,进一步弥补了理论、技术与实践之间的鸿沟,拓展虚拟演示实验的应用范围,也为基于问题式教学模式的广泛有效开展提供了支持。