随着互联网应用的普及以及WebGL技术的发展,在Web浏览器上开发高性能的虚拟实验已经成为可能。然而不同学科的应用场景对虚拟实验有着不同的需求,并且WebGL技术复杂性较高,这就导致了应用开发效率低、周期长等问题。因此,设计并实现一款面向虚拟实验的WebGL开发框架,具有重要的研究意义和应用价值。本文首先研究了虚拟实验的功能特点,从功能性和非功能性两个角度对面向虚拟实验的WebGL开发框架进行需求分析,明确了框架的设计目标。接着介绍了WebGL技术的理论基础,对比分析常用WebGL开发框架,结合当前虚拟实验开发中存在的问题,指出已有框架的不足之处,并提出了基于Three.js框架进行组件化封装的解决方案。然后使用MVVM模式对虚拟实验应用架构进行分层,通过事件驱动模型实现数据、事件和业务逻辑之间的分离,形成了基于组件化集成的开发框架总体架构,详细设计并实现了虚拟实验开发所需的基本组件和功能模块。最后在已完成的框架基础上,开发了多种不同类型的虚拟实验应用实例,并对其进行功能性和非功能性测试,结果表明,使用该框架开发出的虚拟实验在浏览器上运行流畅,体验感较强,能够很好地满足用户需求。本文设计并实现了面向虚拟实验的WebGL开发框架,该框架简单易用,能够有效地支持虚拟实验开发工作,降低开发门槛,提高开发效率,使得Web以及VR开发人员可以使用JavaScript语言在浏览器上编写实验功能,而不用关心底层WebGL代码逻辑,从而更高效地开发优质的虚拟实验。