Η παρούσα διατριβή αναδεικνύει τα πλεονεκτήματα της διδακτικής στρατηγικής της Μάθησης Βασισμένης σε Προβλήματα (ΜΒΠ), αλλά και των περιορισμών που υπάρχουν στην εφαρμογή της στην εργαστηριακή εκπαίδευση. Τα Εικονικά Περιβάλλοντα Πολλών Χρηστών (Multi-User Virtual Environments - MUVEs) όπως το Second Life (SL) είναι τρισδιάστατα συνεργατικά εικονικά περιβάλλοντα τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουν συμπληρωματικούς ή και εναλλακτικούς κόσμους για την υλοποίηση εργαστηριακών δραστηριοτήτων ΜΒΠ με χαμηλό κόστος, υψηλή διαθεσιμότητα και ασφάλεια. Ο στόχος της παρούσας διατριβής ήταν ο σχεδιασμός και η εμπειρική αξιολόγηση μιας απλής δραστηριότητας ΜΒΠ τόσο στον εικονικό όσο και στον πραγματικό κόσμο. Η εμπειρική αξιολόγηση περιλάμβανε μια περιγραφική (Ν=30) και μια ημι-πειραματική έρευνα (Ν=150) με φοιτητές Πανεπιστημίου. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των περιβαλλόντων στο μαθησιακό αποτέλεσμα, την ευχρηστία, την ικανοποίηση από τη συνεργασία και την ευχαρίστηση από την εμπειρία. Ωστόσο υπάρχουν ενδείξεις ότι το SL εκλαμβάνεται ως πιο ευχάριστο και άτυπο περιβάλλον μάθησης. Η ικανοποίηση συσχετίζεται θετικά με την αίσθηση παρουσίας. Η δραστηριότητα διαρκεί περισσότερο στο SL λόγω των διαδικασιών χειρισμού και της μειωμένης μη λεκτικής επικοινωνίας, παράγοντες που φαίνεται να «επιβάλλουν» ένα πιο κατακερματισμένο μοτίβο ομιλίας. / This dissertation identifies the advantages of the Problem-Based Learning (PBL) instructional strategy and acknowledges the limitations of classic laboratory education to support it. Multi-User Virtual Environments (MUVEs) like Second Life (SL) are 3D collaborative virtual environments that could act as complementary or alternative worlds for the implementation of PBL activities offering low cost, safe and always available environments. The aim of this dissertation was to design and empirically evaluate a simple PBL activity in both the real and virtual worlds, by carrying out a descriptive study (N=30) and a quasi-experimental study (N=150) with University students. The results showed that the MUVE provided similar learning outcomes, engagement, usability and satisfaction to the real world condition. SL is perceived as more pleasurable and informal learning environment than reality. Satisfaction is positively correlated with presence. The PBL activity tends to last longer in SL that in real world, mainly due to control procedures and reduced nonverbal communication, that also “impose” a more fragmented pattern of verbal communication.