思想实验和虚拟实验都不同于传统真实的物理系统可操作的实验，思想实验以叙述、想象和推理为主，虚拟实验是借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上模仿营造传统实验各操作的环境，实验者可以像在真实的环境中虚拟完成相应的实验项目。

　　“思想实验”又称为思维实验，是一种在人的头脑中进行的理性思维活动，这种活动按照实验的格式展开，所以也称为“实验”。当科研人员面临一个难题，然而行动又难以企及的时候，他们往往采用一种叫“思想实验”的方式来破解。大约在1812年，丹麦物理学家汉斯-克里斯蒂安-厄斯泰德（Hans Christian Ørsted）是有记载的第一个使用德语术语Gedankenexperiment（思想实验）的人。很久之后，研究超音速运动的奥地利物理学家恩斯特-马赫（Ernst Mach）以另一个角度切入Gedankenexperiment这个术语，并给出了他的定义——思想实验表示对一个真实实验的想象。在马赫进行思想实验后，他的学生用一个真实的物理实验来验证或完善。

　　斯坦福哲学百科全书（Stanford Encyclopedia of Philosophy）在1996年发表了一篇对思想实验（Thought Experiments）的翔实的论述。文章指出，思想实验基本上是想象力的装置。它们被用于各种目的，如娱乐、教育、概念分析、探索、假设、理论选择、理论实施等。大多数情况下，思想实验是以叙述的形式进行交流的，往往辅有图示。重要的是，要区分思想实验中的想象场景和在人们头脑中建立场景的叙述。一旦想象出一个场景，它就会有自己的生命，实验结果可能会与发起讨论时的叙述相反。这很好地展现了一个好的思想实验的创造性力量。

　　“薛定谔的猫”可能是历史上最知名的一个思想实验，他把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和用宏观的猫来比喻，以此叙述观测介入时量子的存在形式。通过想象一个由猫、盒子和毒气构成的简单的场景，没有经受过高等教育系统物理学训练的人们也可以理解量子的不确定性这一概念。伽利略关于自由落体运动的研究，也是一个设计巧妙的思想实验。经考证，伽利略并没有实际登上比萨斜塔上扔铅球。然而通过严密的思维逻辑分析，伽利略依旧揭示了经典物理学的一条重要定律。

　　随着科技的发展，一种全新的研究方式在科研和教学应用中兴起。“虚拟实验（VirtualExperiments）”是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实（Virtual Reality）等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目。

　　虚拟实验建立在一个虚拟的实验环境(平台仿真)之上，其注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。虚拟实验对于实验过程和结果的可视化呈现很好地弥补了思想实验的限制，进一步提升了其作为教学工具的意义。

　　目前已有多种软件围绕虚拟实验进行开发，很多实验内容已向下延伸至中学阶段。此外，国家虚拟仿真实验教学项目共享平台（http://www.ilab-x.com/），收录了近年来各大高校通过省级评审的虚拟仿真实验，品类丰富，学生都可以亲自操作使用。

　　虚拟实验的实现将有效缓解很多高校在经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对“时、空”的限制，无论是学生还是教师，都可以自由、无顾虑地随时随地上网进入虚拟实验室，操作仪器，进行各种实验，有助于提高实验教学质量。