随着计算机技术和虚拟现实技术的迅速发展,虚拟实验技术日渐成熟和完善。不断深化的教育教学改革,对实验教学在培养学生的科学研究能力和综合素质等方面提出了更高的要求。实验教学的教学内容、教学模式、教学方法迫切需要革新与完善。这些使得虚拟实验在教学中的应用从理论研究走向了实际应用。虚拟实验不仅能够极大程度地降低实验成本,还能够保证众多学生在不受时间和空间限制的情况下共享实验资源,是实验教学有益的辅助手段。本文首先阐述了初中化学虚拟实验的研究背景,对研究目的与意义进行了探讨,介绍和分析了虚拟实验的国内外研究状况,并对我国现阶段初中化学虚拟实验研究及应用现状进行了简要的分析;深入探讨了开发虚拟实验的理论基础、虚拟实验系统的含义及特点、虚拟实验系统的分类、技术背景和今后的发展方向等,对虚拟实验的实现技术进行了介绍与对比;分析了目前初中实验教学的特点和存在的问题;以初中化学实验《实验室制取氧气》为例,利用Virtools、Maya等软件工具设计开发了初中化学虚拟实验,较为详细地介绍了系统的功能模块的架构,分析阐述了相应的关键技术,并对虚拟实验的开发方法进行了探讨和总结。在本文最后,结合个人在系统开发设计中的体会和系统存在的不足,对以后工作中需要进一步深入研究的几个方面做了一个简单的展望。