三维虚拟学习环境能够有效增强或模拟现实教学情境,唤醒学习者的求知欲,为他们带来不同于传统课堂的感官体验。将虚拟现实技术应用于课堂教学的过程中,设计者往往过分关注场景的逼真和内容的丰富,忽视对课堂教学活动的思考和设计,不能增强学习者的内部动机,满足其潜在需求,也未能将教学内容与三维虚拟学习环境自身的特点相结合以取得更为理想的教学效果。因此对三维虚拟学习环境中的课堂教学设计进行深入探究,进一步提高三维虚拟学习环境中课堂教学的成效,鼓励更多的教学者利用三维虚拟学习环境支持课堂教学很有必要。研究首先界定三维虚拟学习环境的概念,通过对三维虚拟学习环境对教学的支撑作用,三维虚拟学习环境在具体学科中的应用以及国内外教学设计的研究现状分析,提出研究问题:如何将三维虚拟学习环境融入课堂教学过程,以实现促进和维持学习者动机水平;如何合理规划三维虚拟学习环境中课堂教学的各个要素,满足学习者学习需求。其次,在借鉴相关理论和文献综述的基础上,构建三维虚拟学习环境中课堂教学模式和教学设计框架,并应用于课堂教学实践,即,将基于Open Sim的三维虚拟学习环境和Moodle学习网站相结合,作为开展教学活动的支撑平台,并以高中信息技术课程《算法与程序设计》为例进行教学实践。研究结果表明:三维虚拟学习环境融入课堂教学能够为提升课堂教学质量提供有力的技术支持。学习者利用Moodle网站的资源和工具,进行新手入门学习;借助三维虚拟学习环境提供的建模工具和脚本语言,完成编程课程的学习任务,并通过任务评价量表和学习评价工具进行互动评价;最后,以访谈的方式了解学习者和教学者对三维虚拟学习环境中课堂教学模式和教学设计框架指导下实施课堂教学的感受以及建议,初步验证该模式和设计框架的有用性,后续需要与传统课堂教学进行对比研究,以获得更好的支持和验证。