随着信息技术的飞速发展,一种结合人工智能技术的教学系统——智能教学系统（Intelligent Tutoring Systems,ITS）的出现改变了传统的教学理念和教学方法,为学习者提供了智能的学习环境,是当前教育技术的热门研究领域。三维虚拟实验智能教学系统是虚拟仿真技术与ITS的结合,它解决了因实验设备少,实验场地不足,实验时间受限和实验中存在危险等各种因素导致学生不能顺利完成实验的问题。但是,目前大多数三维虚拟实验系统的研究都只是集中在实验操作的真实性和交互性上,缺少了对知识概念的学习过程,从而不能使学生很好的掌握与实验相关的知识点。知识库作为ITS中的核心模块,是领域知识的来源,用来对知识进行表示和运用,而知识表示不仅知识获取的基础,也是知识运用的前提。因此,知识表示模块对ITS而言是至关重要的。针对这个问题,本文运用语义网络作为知识表示的工具和方法,构建了初中物理三维虚拟实验的知识库,建立的知识库将作为实验过程中知识和问题的来源。本文的主要研究内容如下:（1）由于实验课程知识复杂,而目前没有一个统一的针对实验课程的知识库建模软件,于是本文运用.NET平台和Winform设计框架并结合语义网络的特征,设计开发了KRLab语义网络建模软件,该软件可用于三维虚拟智能教学系统的知识库快速构建。（2）为了便于知识的获取与推理,在语义网络的设计过程中,定义了九种语义连接关系类型,分别是:对象描述连接、关联连接、时间和空间连接、行为事件连接、比较连接、限制连接、数学相关连接、外部连接以及其他类型连接。并将课程按照知识类型进行划分,建立了概念、结论、公式、单位、实验、现象知识、器材七种知识类型的语义网络知识库,所建立的知识库均可作为三维虚拟实验中知识的来源。（3）提出了基于语义网络的自动问题生成方法,通过构建问题语义网络和设定不同连接类型的问题模板,在语义网络解析的过程中,实现了自动从语义网络中生成不同类型的学习问题。（4）以初中物理三维实验作为验证,将建立实验语义网络知识库作为接口,运用到三维虚拟实验智能教学系统中,实现了知识表示模块的功能,为学生提供了一个智能的学习环境。