随着信息技术的不断发展，使得虚拟现实这一新技术日渐成熟、完善并不断渗透到各个领域中，其在教育领域的应用也受到教育工作者的广泛关注。针对目前实验教学存在的不足，虚拟实验的教学应用能够在一定程度上改善目前现状，因此对虚拟实验的构建以及它在初中化学教学中应用方式、效果的研究是十分必要的。在本研究中，笔者以虚拟实验的设计及其教学应用为出发点，分析了初中化学实验教学的现状以及虚拟实验在目前初中化学实验教学中的应用研究现状，并以此为依据，探究虚拟实验与初中化学教学相结合的新思路。在建构主义、情境认知等理论的指导下，探讨利用三维建模技术、三维交互技术等相关技术构建初中化学虚拟实验的过程，并以初中化学实验中《高锰酸钾制取氧气》实验为虚拟实验的开发对象，研究具体的建构过程。最后将虚拟实验应用于初中化学实验教学中，探索其应用于教学活动的特定模式，并通过问卷调查获得虚拟实验在初中化学实验教学中应用的效果反馈。从本文的理论研究和实践研究结果表明：虚拟实验可以作为教学的辅助工具和新的教学形式应用于教学中，其趣味性、情境化的特点可以激发学习者的学习兴趣，使得实验教学更加的生动活泼。虚拟实验在教学中的应用可以帮助学习者加深对实验内容的理解，并通过对实验的反复操作强化学习者对实验过程的掌握，培养了学习者的动手能力和自主学习的能力。同时应明确虚拟实验不能代替真实实验，而是要与真实实验相配合，发挥各自的优势来共同作用于教学。这不仅在一定程度上弥补了实验教学的不足，更为实验教学方式提供了新的方式，从而提升化学实验教学的效率。