在高等教育数字化转型背景下，本研究构建了高校有机化学实验“教-学-评”闭环系统的理论框架，探索 AI 赋能的运行机制、结构模型与理论创新。针对传统教学中资源碎片化与评价主观性困境，提出三维融合架构：基于知识图谱动态整合反应原理构建认知网络，依托云端平台实现教学全流程闭环管理，通过智能分析系统完成操作校验与风险预警；创新性建立数据-认知双驱模型：运用机器视觉生成实验行为分析报告，结合动态评价算法绘制个性化能力画像，并借智能问答系统强化探究能力培养；最终提出“数智实验教育学”理论框架，揭示虚实融合环境中教学范式的转型路径，推动实验教育从经验依赖向数据驱动的系统性跃迁，为化学教育数字化改革提供理论范式参照。