虚拟实验是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的实验教学系统,是现有各种实验室的数字化和虚拟化。与传统试验相比,虚拟实验可以有效的缓解许多高校在实验经费、场地、师资等方面的压力,同时突破了传统实验对时间和空间的约束,有助于教师和学生随时随地上网学习,又可以自主设计实验,提高学习效率和创新意识。虚拟实验构件作为虚拟实验搭建的基础,是虚拟实验运行必不可少的一步。本文介绍了一种虚拟实验构件的数据表示模型,提出了基于此数据模型设计虚拟实验构件的几种方法,包括图形交互设计、基于图像的建模、参数化设计、矢量图导入和动态构件导入五种,并研究了矢量图导入时,位图矢量化过程中基于MDL的聚类分析算法及应用,最后介绍了动态交互构件的建模方法。论文的主要研究内容和贡献包括以下三个方面：首先,针对当前虚拟实验构件可重用性不高的问题,介绍了一种基于XML规范的构件表示模型,并提出了基于这种数据模型的多种建模方法。构件表示模型采用XML规范,可以对构件信息分类管理,实现异构系统间的信息互通,并允许跨平台使用。多种建模方法能够满足不同用户的需求,完善了虚拟构件的仿真效果,具有很高的可扩展性。其次,针对基于图像的构件建模方法中位图图像质量不高的问题,介绍了矢量图导入的方法,研究了位图矢量化过程中基于MDL的聚类分析算法及应用,然后通过构件图像矢量化前后对比效果发现该聚类分析算法的优势和不足。矢量图导入的建模方法能够极大的发挥矢量图的优势,是基于图像的建模方法的必要补充。最后,为了增强实验真实感,满足用户对实验交互性的需求,提出了动态构件概念,分析了动态构件的作用和定义格式,重点介绍了动态构件的建模方法及建模实例。动态构件融合了构件开发、Qt进程、C++中Jar包的调用等多项技术,丰富了构件的交互功能,提高了构件的仿真效果。