VR作为教育领域新兴的高科技技术,它是通过交互技术、人机界面技术等各种技术手段让学习者可以通过与计算机进行自主探究学习,或者与其他学习者来进行合作学习,在这样一个虚拟的学习系统中,学习者可以获得真实的学习体验,同时,在这个过程中形成自己的一个知识体系。尤其对于探究式学习,利用VR来开发设计虚拟学习环境,既可以解决学习者在时间、空间受限的因素和其他不利因素的影响,如在多人学习环境下“满堂灌”等不利因素。学习者又可以根据自己不同的学习基础及进度来操作,同时在这样的虚拟环境中有利于学习者探究能力的开发。因此,基于VR的自主探究式学习的实现与效果研究具有重要的现实意义。本研究主要完成以下三方面的问题：第一,VR的概念、特征与应用。并通过对比国内外有关VR及应用的现状,来分析当前研究VR的研究方向与研究中所应当注意的问题。阐述了VR在自主探究式学习中实现的理论基础和技术支持。第二,基于VR在自主探究式学习中的应用设计。通过选取具体的案例对虚拟学习环境进行分析与设计。本文详细说明了运用VR技术引擎Virtools如何实现虚拟的自主探究式的学习。第三,虚拟学习环境在自主探究式学习中的应用效果研究。对设计结果进行应用评价,体现VR在探究式学习中应用的意义。本论文的主要结构为：第一章,介绍了课题的背景、意义,VR国外和国内的研究现状分析,提出本文的主要研究内容和方法；第二章,介绍了VR的基本概念、特征及类型,VR在教育领域中的一些主要应用,进而分析了其在教育领域应用中的一些优势和存在的一些问题；第三章,分析了VR在自主探究式学习应用中的理论基础和技术支持；第四章,对基于VR的自主探究式学习的虚拟学习实例《DNA的复制》的实现过程进行了分析；第五章,利用VR设计的实例,通过问卷调查的方式,来探讨自主探究式学习场景的具体应用过程及应用效果；第六章,对论文进行总结,指出本文的不足之处,并展望未来。