化学实验中的虚拟演示实验,能有效地拓展实验演示的范围,降低了实验演示的成本和难度,给传统实验教学带来了生机。而目前虚拟演示实验线性化的演示方式限制了学习者的发散思维能力,为解决这一问题,本研究在分布式认知理论、探究性学习理论和建构主义学习理论的指导下,提出了探究性虚拟演示实验的设计思想:通过控制实验条件,设计实验演示的多个路径,供学习者根据自己的认知特点来选择相应的实验演示现象,提高了学习者的学习兴趣和探索能力。在深入研究虚拟现实技术及虚拟实验的相关理论的基础上,以加涅的学习结果分类为标准,重新对桌面虚拟实验进行了分类;结合实验室制氧气实验对中学化学探究性虚拟演示实验进行具体分析设计,开发出具有情感交互的中学化学探究性虚拟演示实验系统。该系统根据实验的特点来设计多个不同的操作路径,学生可以根据自己的认知和实验设计的路径来操作观看相应的实验演示结果,提高了学生实验积极主动性和探究意识。