人工智能在高中化學實驗教學中的應用探究

何海濤

（甘肅省慶陽市鎮(zhèn)原縣第二中學 甘肅·慶陽 744500）

1 教師在教學中要為學生營造具有多媒體化特點的教學情境

在通過實驗的方式進行化學知識探究的過程中，教學情境是必不可少的一個重要因素。這種教學方式能夠很好地引導學生回憶生活中的一系列現(xiàn)象，對自己已經(jīng)有的認知進行自主遷移，促使學生在學習的過程中能夠受到積極情感的驅動。[1]受到優(yōu)良學習環(huán)境的影響，自然而然地消化化學知識。對此，高中化學教師在實際組織實驗教學活動的過程中則可以合理應用多媒體資源來對教學情境進行有效創(chuàng)設，對教學的形式以及內容進行合理有效的優(yōu)化，促使學生能夠用最短的時間進入化學思維狀態(tài)之中，為學生后續(xù)更好的學習化學知識打好基礎。

例如：教師在教學“氧化還原反應”相關部分知識內容的過程中，雖然學生在現(xiàn)實生活中都對氧化還原反應的相關現(xiàn)象不感到陌生，但是在實際教學活動的開展過程中，很多學生都沒有接觸過氧化還原反應這一概念，如果此時直接組織學生開展化學實驗教學活動，由于學生對教師所需要教學的內容還相對陌生，因此教學效果很難得到有效保障。為了有效解決上述問題，在正式開始實驗教學活動之前，[2]教師就可以合理應用班級中的多媒體設備為學生進行教學情境的創(chuàng)設，通過更加直觀的方式為學生展示生活中常見的氧化還原反應現(xiàn)象，借助動態(tài)圖像在課堂上的展示，引導學生對氧化反應以及還原反應進行全面觀察。具體的觀察內容包括鐵制品生銹的過程以及蘋果逐漸變黃的過程等，以此為基礎進行化學教學情境的創(chuàng)設，使學生在教師所創(chuàng)設的化學情境的引導下能夠深入的進行思考。在教師所創(chuàng)設的教學情境之中，尤其是在多媒體教學資源的引導之下，班級學生都對自己的現(xiàn)實生活進行了回憶，也有很多學生對探究氧化還原反應產生了興趣。后續(xù)的教學活動開展過程中，教師可以結合教材引導學生進行實驗，進而對氧化還原反應的相關知識進行探究，使學生能夠對物質發(fā)生還原反應以及氧化反應的必要條件進行自主總結，分析實驗步驟，對學生在課堂中的學習行為進行合理有效的優(yōu)化。

2 借助人工智能技術組織學生進行網(wǎng)絡化的互動

在課堂教學活動的開展過程中，師生雙方為了保證順利完成課時任務，則需要在課堂上積極地組織教學互動，這也是很多教師在課堂教學中組織學生進行合作學習的最為主要的目的。但是從傳統(tǒng)的高中化學教學互動活動開展情況來看，多數(shù)情況下都是教師將化學知識單向傳遞給學生，而在這樣的課堂中，雖然學生能夠積累大量的化學知識，但是這種教學模式卻非常不利于學生遷移能力以及化學探究能力的有效提升。為了有效解決上述問題，教師在課堂上則需要合理應用人工智能技術，借助人工智能技術引導學生進行網(wǎng)絡化的教學互動，促使學生在課堂中的主體地位能夠得到有效落實，對于學生的個體學習需求教師要能夠給予足夠的關注，如此，課堂教學互動的效果才能真正得到有效優(yōu)化，在教學活動的開展過程中，教師和學生的能力才能夠得到同時提升，進而為教學相長相關目標的達成打下良好的基礎。

例如，教師在教學“金屬材料”相關部分知識內容的過程中，就在線上與班級學生進行了互動，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺教師針對學生之前所學習過的一些金屬化學性質相關的重要知識進行了總結之后，為學生介紹了生活中常見的一些金屬材料。通過線上的教學互動，教師先和學生一起共用了網(wǎng)絡教學資源，引導學生對化學新知識進行了自主預習。[3]與此同時，教師通過與本班學生進行線上的深入交流，了解了學生在課程知識預習過程中所遇到的各類困惑，同時學生也將自己在前期預習過程中總結的金屬性質的相關知識分享給了教師以及班級其他同學。借助網(wǎng)絡群組討論的方式真正實現(xiàn)了預習階段學生和學生之間的有效互動，對預習的結論進行合理有效的完善，為后續(xù)實驗教學活動的順利展開打下了良好的基礎。而在正式的教育教學活動開展過程中，教師結合學生前期的預習成果引導學生結合教材中的相關要求進行實驗，包括通過探究的方式分析不同類型金屬材料的性質，了解金屬材料在現(xiàn)實生活中的應用等。[4]在實驗教學活動結束之后的復習階段，教師也可以組織學生進行網(wǎng)絡互動，探討在實驗活動的開展過程中遇到的一系列問題以及取得的實踐經(jīng)驗，鼓勵學生針對自己的困惑進行相互討論。探討優(yōu)化實驗過程、提升實驗效果的具體方法，使學生的實驗總結能夠體現(xiàn)更強的針對性以及實時性，為實驗教學活動有效性的保證打好基礎。

3 高中化學實驗教學的過程要能夠體現(xiàn)智能化的特點

高中化學教學活動的實際開展過程中，實驗是必不可少的一項重要內容，更是對學生所需要學習的化學理論進行檢驗的一種重要的實踐科學方法。而教師通過在課堂教學中融入探究式化學實驗的教學方式，不僅能夠使得學生的化學學習能力得到有效優(yōu)化，除此之外，還能在一定程度上促進學生化學實驗操作能力的整體提高，為學生化學學習的進步打下良好的基礎。為了對學生學習化學知識的潛能進一步開發(fā)，使學生能夠自覺自主的實現(xiàn)科學精神的繼承，高中化學教師在教學中則需要合理應用人工智能技術對化學實驗教學活動的實現(xiàn)條件以及組織程序進行優(yōu)化，以此來促進學生實驗操作能力的提升，推動學生在化學領域的長遠發(fā)展。

例如，教師在教學“化學反應與能量變化”部分知識內容的過程中，教師就可以借助人工智能技術提前對化學反應與能量變化知識內容相關的實驗視頻進行錄制，并且使用自身所錄制的實驗視頻進行課堂導入，以此來作為課堂教學活動展開的切入點，使學生能夠及時對本節(jié)課所需要學習的知識內容進行深入的思考以及分析，帶領學生思考驗證化學反應與能量變化相關規(guī)律過程中具體的實驗條件以及操作實驗的方式，使學生的化學實驗能力能夠切實得到有效提升。[5]如此班級學生可以對實驗現(xiàn)象進行更加準確以及清晰的總結，為學生課堂實驗結論的具體生成打下良好的基礎。除此之外，為了使化學實驗的實施程序得到合理有效的優(yōu)化，教師在課堂上還可以應用一系列先進的傳感器對化學實驗的現(xiàn)象以及相關數(shù)據(jù)進行顯示。而在學生進行實驗探究活動的過程中，教師也可以將這些智能工具引入其中，促使學生能夠主動應用這些智能工具進行化學實驗的探究，使得高中化學實驗教學的過程能夠更多地體現(xiàn)智能化的特點，為學生新的實驗方法的掌握以及化學研究能力的提升打好基礎。

4 借助智能化的技術創(chuàng)新教學模式培育學生的學習興趣

高中化學實驗教學中，學生對所需要學習的內容是否感興趣將會對他們的學習效果產生直接的影響，學習興趣不僅能夠有效減輕學生的學習壓力，同時還能在一定程度上緩解學生乏味以及枯燥的心情。因此，從教師的角度來進行分析，要能夠選擇合理有效的方式方法激發(fā)學生的學習興趣。而要想對上述問題進行針對性的解決，教師就可以在高中化學實驗教學活動的開展過程中針對性地融入人工智能技術，使學生的實驗課堂教學氛圍能夠更多的體現(xiàn)快樂以及輕松的特點。教師可以結合學生的學習狀態(tài)實時調整教學方案，使得傳統(tǒng)的沉悶以及枯燥的課堂氛圍能夠得到有效調節(jié)。[6]以往的高中化學實驗教學活動開展多數(shù)情況下采用的都是教師依照課本中的相關要求為學生口頭講解以及演示相關實驗內容的方式，在這樣的教學模式下，學生雖然能夠直觀地觀察化學實驗的具體操作流程以及相關的反應現(xiàn)象，但是由于缺乏學生的自主操作，導致課堂教學效果不佳。要想解決上述問題，教師可以在課堂教學活動的開展過程中融入人工智能技術，合理應用計算機多媒體設備以及互聯(lián)網(wǎng)，清晰地為學生展示實踐操作流程，使得教學內容能夠體現(xiàn)更多的層次化的特點，提升化學實驗教學活動的生動性和形象性。學生對每一步的實驗操作流程有了了解之后，在后續(xù)的實驗活動中，他們的操作效果以及實驗效率也能得到有效提升。后續(xù)教師還可以依照現(xiàn)有的一些模擬化學實驗的軟件，引導學生反復進行實驗操作練習，感悟實驗過程中的重難點內容，提升學生學習的有效性。

例如，教師在教學“化學反應速率的影響因素”一部分知識內容的過程中，由于本課的知識內容相對繁雜，加之實驗的部分內容需要較長的反應時間，因此課堂上學生很難利用有限的時間完成全部的實驗教學內容。為了有效解決上述問題，教師可以在實驗教學活動的開展過程中合理應用人工智能技術作為教學的補充，學生可以利用課下時間利用網(wǎng)絡上的實驗模擬操作軟件，結合自身的課堂知識掌握情況以及自身的思考進行實驗的設計以及相關實驗的操作，這樣的教學方式不僅能夠有效拓寬課堂教學的寬度，同時還能有效拓寬學生在探究過程中思維的寬度，使學生能夠掌握化學學科正確的實驗探究方法，完整的經(jīng)歷部分化學理論的形成過程，對于培育學生的科學探究精神有著十分重要的現(xiàn)實意義。

5 通過人工智能技術豐富課堂教學的具體內容

伴隨著時代發(fā)展以及社會進步速度的進一步加快，現(xiàn)如今，要想更好地滿足科技發(fā)展的實際需要，傳統(tǒng)的化學實驗教學方式已經(jīng)很難滿足實際需求。而伴隨著教學課本更新?lián)Q代速度的進一步加快，相應的實驗教學內容也更多地體現(xiàn)出了滯后性的特點。為此，如果一些學生好奇生活中所發(fā)生的化學現(xiàn)象，又在課本中找不到答案的時候，為了使得課堂教學的內容能夠得到有效豐富，教師可以在課堂中合理應用人工智能技術，進而有效培育學生的創(chuàng)造能力以及思維能力，使學生在學習中能夠獲得更多課本以外的知識。

例如，教師在教學“乙醇與乙酸”這部分知識的過程中，由于很多學生對于這兩個化學概念都不陌生，但是對這兩個化學概念的具體性質卻缺乏足夠的了解，為此，教師可以在實驗教學中引入人工智能的相關技術，促使學生在保證安全的前提之下對兩種化學物質的實際應用領域進行具體的分析以及探索。除此之外，還可以讓學生說一說哪些是課本中沒有體現(xiàn)的乙醇與乙酸的具體用途。通過在課堂教學中引入人工智能技術，不僅能夠使得課堂教學的具體內容得到有效豐富，同時還能在課堂上融入一些前沿的化學領域研究成果，為學生后續(xù)更好地學習化學知識打好基礎。

6 結語

綜上所述，高中化學教育教學活動的開展過程中，尤其是在組織實驗教學活動的過程中，通過合理應用人工智能技術，不僅能夠切實實現(xiàn)智能化的現(xiàn)代化教學要求，同時還能達到促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展的目的，使學生能夠真正喜歡上化學學習。除此之外，教師通過在化學實驗課堂上自主進行實驗探究學習活動，還能夠真正實現(xiàn)自己的成長以及進步。因此，要想使得高中化學實驗教學活動的開展能夠真正起到對整體的學科教學結構進行優(yōu)化的目的，教師需要在課堂上合理應用人工智能技術，使教學環(huán)境能夠更多的體現(xiàn)智能化的特點，為實現(xiàn)學生的有效發(fā)展打下良好的基礎。