在国内教育领域，虚拟现实技术越来越受到重视，并且已经进入到实用阶段。融入虚拟现实技术的三维虚拟学习环境，能够为学习者带来更佳的学习体验，解决传统教学中资金投入有限和实验教学仪器相对落后的实际问题，促进学生的动手能力和创新思维能力的培养和发展。桌面式三维虚拟学习环境是一种便于快速开发且适合中国教育发展水平的虚拟学习环境，并且为终身学习提供一个新的学习平台，解决远程教育中不便于实践教学的难题。从广义上讲,虚拟是指人借助符号中介系统超越现实,建构非现实的真实世界的能力、活动、过程和结果。虚拟技术经历了实物化虚拟、语言化虚拟、符号化虚拟、图像化虚拟和数字化虚拟等五个阶段。现在的主流思想认为虚拟现实技术是基于计算机三维图形技术的数字化虚拟技术，将其限定在三维数字化虚拟范围内，将其特点概括为沉浸性、交互性和构想性。从20世纪60年代初开始，在教育领域开始进行虚拟现实技术应用的理论与实践研究。到了21世纪初，随着虚拟学习环境的不断发展和三维虚拟现实技术的成熟，开始出现三维虚拟学习环境，其中桌面式三维虚拟学习环境在当前阶段可以达到开发技术难度与体验效果的最佳平衡，也便于推广使用。桌面式三维虚拟学习环境是基于桌面式虚拟现实技术构造数字化三维空间的学习环境，其主要优势是促进自主学习、突破时空限制、归避学习风险、节约教学成本。根据乔纳森的二维图理论，设计了桌面式三维虚拟学习环境的“开放式自主学习”教学模式，既适合单个学习者又适合多个学习者。基于“隐喻投射”模型理论，结构框架可以投射为场景层、学习层、导航层和交互层。根据开发的先后顺序和特点，将开发流程分为需求分析、方案设计和系统开发阶段。通过《摄影虚拟实验》的设计和开发，介绍了桌面式三维虚拟学习环境的具体开发流程及其核心三维虚拟现实技术的实现方法。最后对本文的工作进行了归纳与总结，并指出了不足和进一步的研究工作。