在现阶段中学实验教学过程中,部分实验用品危险性较高,倘若学生操作不当,则会对学生的安全带来威胁。其次,部分实验的实验过程危险性较高或者实验材料较昂贵,在实际的课堂教学中往往采用视频展示的方式开展实验教学。这种方式虽然能够使学生了解该实验的实验现象,却难以保证学生对实验机理以及重要实验操作深入理解。在实际课堂教学中,往往还存在着教师无法一对一指导每一名学生的问题。虚拟实验平台的出现虽然为以上问题提供了解决方案,但无论是采用鼠标、键盘的方式还是采用虚拟现实、增强现实等方式,普遍存在实验操作感差,实验沉浸感较弱的问题,不利于学生动手能力的提升。同时,部分实验平台在实验过程中需要用户记忆大量的操作规则,增加了用户的记忆负荷。因此,本文在国家重点研发计划项目“多模态自然交互的虚实融合开放式实验教学环境”的支持下,设计了一种面向中学实验教学的智能手套硬件结构,允许用户通过虚实融合的方式进行实验,增强用户的实验沉浸感,提升学生的动手操作能力,进而弥补部分虚拟实验平台存在的操作规则多、用户记忆负荷较重、探究性较差的不足。本文的主要研究内容和创新点主要有以下几方面:（1）设计并实现了面向中学实验场景的智能手套交互设备,该设备不仅能够收集用户实验过程中产生的行为数据,还能够基于这些数据对用户的行为、实验场景等信息进行多模态感知与识别。（2）面向智能手套的导航式交互模式。针对部分虚拟实验平台认知负荷较重等问题,基于用户操作的上下文交互情境,智能导航式交互模式通过对获取到的多模态信息进行融合,实现了对用户意图的获取,并且能够根据用户意图去指导用户的行为。（3）设计并实现了基于智能手套的化学实验系统。本文在Unity平台中,建立了智能化学实验系统,用户佩戴智能手套能够在该系统中操作真实的实验设备,弥补了采用虚拟实验教学缺乏实验操作感的不足。在系统中使用智能导航式交互模式监控并引导用户的行为,提升了系统的交互效率,减低了用户的认知负荷,使用户能够更加专注的进行化学实验探究。