科学概念习得是我国公民科学素养提升的必然要求,游戏学习为促进中小学生科学概念的习得提供了一条重要路径。然而当下关于游戏学习的研究基本集中在基于数字游戏的学习上,而对基于实物游戏的学习关注较少,将基于实物游戏的学习与基于数字游戏的学习进行对比的研究更是少之又少。本研究通过对比数字游戏与实物游戏对小学生科学概念习得的影响差异,有助于了解不同游戏学习方式的优缺点及适应性条件,为教师利用游戏开展科学教学实践提供指导。本研究主要运用准实验研究法,对64名小学四年级学生开展了基于数字游戏和基于实物游戏的科学学习对比实验,并通过分析学习者在不同游戏学习过程中的注意力、认知负荷及学业成就差异,回答下列问题:(1)数字游戏的学习方式是否有助于促进小学生科学概念的习得?(2)实物游戏的学习方式是否有助于促进小学生科学概念的习得?(3)哪一种游戏学习方式更能促进小学生科学概念的习得?通过实践应用和数据采集、处理与分析,本研究得出了以下几个结论:(1)基于数字游戏的学习与基于实物游戏的学习均能有效促进小学生科学概念的习得,但实物游戏学习者获得的学业成就要显著高于数字游戏学习者;(2)实物游戏学习者的总体认知负荷和相关认知负荷均显著高于数字游戏学习者,但他们在内部认知负荷和外部认知负荷上不存在显著性差异;(3)数字游戏与实物游戏均有助于提高学习者的注意力,但二者之间不存在显著性差异。基于结论,本研究针对数字游戏与实物游戏在支持小学生科学概念习得上的优缺点,提出了数字游戏与实物游戏的优化策略与建议,具体在数字游戏方面体现为适当增强游戏难度、增加反馈时间、融入虚拟现实等,在实物游戏方面体现为设置反馈功能、增强奖励机制、优化等级梯度等。此外,本研究还提出了数字游戏学习与实物游戏学习的适用性条件与应用原则,为促进小学生通过游戏学习习得科学概念提供指导,为未来游戏学习的研究提供了新的方向。