以建构主义学习理论、布鲁纳发现学习理论、最近发展区理论和元认知理论等为理论指导,采用文献研究法对教育学、心理学、化学教学论和化学实验教学等方面的著作、论文、主题报告等文献信息进行检索与阅读,联系教育教学实践中的思考与发现,确定研究思路和研究方法。通过调查法对中学教师（包括专职实验室工作人员）、学生和学校管理人员群体分别编制调查问卷,对目前高中阶段化学实验课程的教学方法,学生在化学实验课堂上的学习状况、兴趣点及学生对实验教学安排的期望进行调查。对学生的调查显示出目前中学化学实验教学中存在不同程度的“以讲代做”、“以看代做”现象,学生实际动手操作时长相对不足。学生同时反映增加实操时长、采用新方法进行实验学习等手段能有效提高学习兴趣,提升学习效果。对教师的调查显示出部分教师对于安排学生进入实验室动手操作进行实验以及在教室安排分组实验、演示实验的积极性不高。同时,以手持技术实验、虚拟仿真实验为代表的现代新型化学实验教学方法在普通课堂的渗透率也较低,其大多被用于公开课和汇报课之中。对相关数据的分析还显示各种新型实验技术在中学化学实验课程中的应用还受到课时紧张、效果难达预期、经费条件有限和仪器设备缺乏维保等消极因素的制约。针对现阶段中学化学实验教学中所存在的以上问题,本项研究总结了在核心素养背景下中学化学教学实验设计所要遵守的安全性、科学性、启发性、适当性、高效性和经济性六条基本原则。并以其为基础,分别运用手持技术实验、虚拟仿真实验、综合任务型实验等方式,设计了具有代表性的中学化学教学实验案例,并配套设计了相应的教学设计。采用不同的实验方法对现有的中学化学实验课程教学设计进行重构,针对所涉及具体实验的性质及特点进行高效的课堂教学设计,以期初步探索适合中学一线教学的化学实验课程选择与实施策略。从结果上看,此类实验设计和教学设计案例对于学生化学学科核心素养的生成与强化具有积极影响,相关数据与经验可以作为化学基础教育领域相关实验与教学设计的参考资料。