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计算机和互联网技术的飞速发展深刻地改变了人们的生活，在现实之外，形成了一个虚拟环境，并且与现实世界相互作用。作为虚拟环境的一部分，虚拟实验室(VL)对科学研究、教育培训等领域产生了日益重要的影响。对于VL的研究已经出现快速发展的趋势。其中，仿真虚拟实验室(E-VL)更是以其出色的性价比正在成为VL研究中的热点。 针对E-VL的理论研究的不足，本论文对现有的E-VL理论进行了扩展与补充，以新的理论为指导，完成了“有机化学仿真虚拟实验室”(有机化学E-VL)的研制与开发工作。并且从开发与应用方面对新理论进行了全面的验证，证实了所提出的新理论对E-VL的建立具有更有效的指导意义。 本论文根据UNESCO对VL的定义，提出了新的VL分类方法。提取E-VL子类作为研究对象，在考察了大量的E-VL实例的基础上，结合前人的研究成果，对E-VL的架构理论从运行机制的角度进行了全新的表述，制定了E-VL模式的分类标准，归纳出了E-VL的四种实现模式(P-W、S-J、P和S模式)。在新的架构理论指导下，以大学基础有机化学实验为对象，结合四种实现模式，使用Flash技术开发了“有机化学E-VL”(包含7个模块155个“虚拟单元”)。并且对于E-VL模式的发展作了预测和探索，得出E-VL的未来模式——I模式的结构。 在“有机化学E-VL”的实现过程中，以“蒸馏虚拟实验”为重点，分别进行了在ActionScript1和ActionScript2技术下的实现研究。以前者为技术手段实现了S模式虚拟实验，并得到了S模式向I模式过渡的一般方法；以后者为技术手段，首次在化学类E-VL中，采用了类与组件技术，为建立“二次开发型”VL开辟了有效途径。 本论文从理论的高度对E-VL进行了研究，得出了新的结论。以其指导建立的有机化学E-VL分别在“第七届全国多媒体教育软件大奖赛”和“Pirelli INTERNETional Multimedia Award 2003”获奖，说明所做工作已经得到专家的认可，具备应用前景。同时也为以后的E-VL开发做出了理论与实践的有益探索。