随着信息技术的迅猛发展,我国教育改革不断向前推进,虚拟实验的产生与应用,将推动教育改革向全新的方向发展。虚拟实验是众多研究者在学校实验教育信息化建设的一次成功尝试,为教育工作者提供新的教学模式,拓展了学生的学习空间,丰富了教师的教学资源。初中实验教学作为我国学校实验教学中的一个关键环节,对人才创新意识和创新能力的培养具有关键作用,然而初中学生在已有认知水平上难以充分理解教学内容中众多的抽象概念。在教育信息化的支持下,已有大量虚拟实验成果得以初步应用,但是现有对初中虚拟实验的研究多侧重于实验知识的虚拟展示,将注意力关注在虚拟实验的优势、功能以及如何应用等问题,对其如何整合到教育教学中、如何与项目设计联系起来等问题的研究较少,缺乏对实验过程的沉浸感和交互性的深入探索,导致实验效果与预期存在差距,难以满足创新能力培养的需求。鉴于此,论文将初中物理作为研究对象,并重点以力学实验为例,对力的模拟与仿真进行深入探索,同时在充分挖掘物理实验教材的基础上,结合教学设计理念,设计开发了基于Unity3D的初中物理虚拟实验系统。本文的主要研究工作如下:(1)针对学生难以理解力的抽象概念这一难题,首先利用虚拟现实技术对物理实验中的力进行模拟,实现了力的可视化,以拓展虚拟实验过程中学生体验的感知维度,从而激发学生的学习兴趣。(2)充分挖掘初中物理实验教材,构建物理实验知识体系,在此基础上,结合力的可视化方法与教学设计理念,设计并开发了多个虚拟实验资源,从而丰富了教学手段与内容,有效提高了教学效率。(3)面向初中物理虚拟实验教学需求,首先对多个虚拟实验资源进行整合,然后,利用Unity3D引擎开发了一款初中物理虚拟实验系统,并最终通过多次测试对系统进行优化与完善。该系统为学生提供一个自主化、个性化的学习空间,为培养中学生创新意识和创新能力创造良好环境,对促进数字校园进一步迈向智慧校园具有重要现实意义与应用价值。