“人工智能+教育”背景下高中化學智慧課堂教學實踐研究

徐海燕　秦紅兵

摘 要：對于高中化學教學而言，人工智能技術能夠滲透于課前、課中、課后，對教師的教學活動和學生的學習活動進行全方位跟蹤，打造現代化的新型智慧課堂，全面推動教育教學質量的提高。智慧課堂是高效、精準的代名詞，未來的教育必然會以智慧課堂為發(fā)展方向。高中化學教師必須加強對現代人工智能技術的學習，積極探索智慧課堂的構建方法，在實踐教學中發(fā)現問題，探索問題，解決問題。文章立足高中化學教學實踐，深入分析了“人工智能+教育”的內涵、智慧課堂的內涵，融合了高中化學教學背景、教學依據，探索了課堂教學實踐策略，以供參考。

關鍵詞：人工智能；高中化學；智慧課堂；實踐策略

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2022）33-0009-03

引? 言

人工智能技術能夠推動教育創(chuàng)新，提高教育質量，讓我國教育邁向新的發(fā)展臺階。當前，學術界關于“人工智能+教育”、智慧課堂的研究較多，新的教育發(fā)展方向已經開啟，人工智能技術即將掀起新一輪的教育革命。高中化學教學內容具有抽象性較強、難度較大、題材廣泛等特點，學生接受高中化學知識比較困難。在這種局面下，教學改革十分有必要，教師需要充分利用人工智能技術，打造全新的化學課堂樣態(tài)，提高化學課堂的活力[1]。

一、“人工智能+教育”內涵分析

首先，人工智能是具有交叉性質的一門學科，涵蓋了計算機技術、哲學、神經生理學、心理學等，是通過計算機來模擬人的知覺、推理、交流、學習的一種技術，泛指各類智能設備和智能軟件[2]。為了全面提高教育教學水平，人們將人工智能技術應用在教育領域，形成了“人工智能+教育”的基本概念，有效推動了教育教學的發(fā)展。“人工智能+教育”是以往“互聯網+教育”的進化，能夠真正落實以學生為中心的教育理念，推動教學技術的更新。在“人工智能+教育”

的背景下，教師需要將學科教學與學生自我發(fā)展緊密結合，通過智能設備、智能軟件開展課堂教學和實時評測，增強實踐教學的精準性。

二、智慧課堂內涵分析

與傳統(tǒng)的課堂教學模式相比，智慧課堂能夠充分利用數據庫和現代信息網絡，讓課堂教學氛圍變得更加輕松愉快，使教學效率更高，打造個性化、數字化的新型課堂。化學教師可以利用智慧課堂開展導學，基于智慧課堂實現課中動態(tài)交互，通過智慧課堂拓展相關領域的化學知識，做好課后延伸，有效降低化學知識的抽象性，打造“導—學—教—評—測”的模式，提高化學課堂教學水平[3]。

三、“人工智能+教育”背景下高中化學智慧課堂教學背景

（一）人工智能技術助推智慧校園建設工作

隨著人工智能技術的快速發(fā)展，人們的生存空間得到了拓展和延伸，校園教學環(huán)境、教育模式、課堂樣態(tài)都已經呈現出了嶄新的面貌。智慧校園為教師和學生搭建了虛擬的空間，學校領導需要進一步加快智慧校園的建設，充分發(fā)揮各項先進科技的作用，將先進科技與科研、教育教學、學生管理等工作有機結合起來，營造出重視科技、追求真理、包容開放的校園環(huán)境，全面提高教師的工作質量及學生的學習效率，優(yōu)化教師和學生在校園學習和生活中的情感體驗，加快培養(yǎng)智慧型人才。

（二）現存智慧課堂理念亟須改變

在“人工智能+教育”的背景下，化學教師需要更加深入地應用智慧課堂，讓學生的課堂實踐活動更加多姿多彩，豐富學生的課堂體驗。在當前的化學教學中，很多教師沒有充分認識到智慧課堂的內涵，將智慧課堂與多媒體教學等同起來，對人工智能技術的應用還存在較多不足。對此，高中化學教師需要將人工智能技術應用于教學環(huán)境的創(chuàng)設及教學過程中，全方位優(yōu)化課堂教學策略，利用智能化技術對學生進行測評，高度重視學生的反饋，發(fā)揮智慧課堂的獨特優(yōu)勢。

四、“人工智能+教育”背景下高中化學智慧課堂教學依據

（一）人工智能設備提供技術支持

在“人工智能+教育”背景下，高中化學智慧課堂的搭建需要人工智能設備的支撐，只有充分發(fā)揮人工智能技術的作用，加強人工智能技術與化學課堂的融合，才能真正構建智慧課堂。首先，在智慧教室的硬件設備方面，教師可以應用物聯網架構，引入先進的IoT技術，安裝安卓架構的觸摸控制終端，通過網絡控制教室內的硬件設備，實現教師與學生的互聯互通，為交互式教學模式的應用奠定堅實的物質基礎。此外，高中化學教師還可以創(chuàng)建多屏互動機制，讓多種設備實現靈活切換，全面優(yōu)化教學方式和教學手段。在智慧教室的硬件設備支持下，教師可以及時查看學生的學習進度，為學生提供個性化的指導，結合統(tǒng)計數據，開展有針對性的化學教學。

（二）學習理論提供教學理論支持

首先，根據建構主義學習理論，學生的學習行為需要與一定的社會文化背景產生連接，學生可借助外界的協助及已有的知識經驗，在大腦中完成知識構建和完善自我認知。多元智能理論涵蓋了人類思維和認知的八種智能，主要包括音樂智能、人際交往智能、語言智能等。在智慧課堂上，教師充分利用多元智能理論，能夠進行教學革新，提高化學課堂的創(chuàng)新性。認知主義學習理論提出要以學生為主體，設計條理化、整體化的教學內容，幫助學生由淺入深地展開學習，優(yōu)化學生的認知結構。在智慧課堂上，學生能夠充分利用現代化的學習資源和工具，通過線上渠道表達自己的想法和意見，徹底擺脫以往生搬硬套的學習方式。

（三）教學目標提供課堂教學宗旨

以往，化學教師通常會提前完成教學設計，規(guī)定課堂教學評價標準，所有的教學設計相當于一個“劇本”，教師和學生需要按照“劇本”開展課堂活動。在智慧課堂背景下，教師和學生都可以擺脫傳統(tǒng)教學模式的束縛，真正以課堂教學目標為主。教師可以在實踐教學中適時調整教學策略，全面加強對學生的觀察，突出學生的主體地位。例如，在講解“氧化還原反應”時，教師就可以通過智能化設備為學生提出思考問題，把握下一步的教學重點，提高教學策略的科學性，做到適時調整，加快更新。

五、“人工智能+教育”背景下高中化學智慧課堂教學實踐

（一）利用平臺豐富教學資源

基于“人工智能+教育”的背景，高中化學教師可以利用智慧云平臺豐富教學資源，提高化學教學效率。在智慧課堂上，教師可以利用智慧云技術及IOT技術，融合實驗視頻、圖片等教學資源，拓寬學生的學科視野。

例如，在教學“氧化還原反應”時，教師就可以通過云平臺收集關于氧化還原反應的實驗視頻、教學資料等，從海量的信息資源中選取有利于學生學習的信息。氧化還原反應能夠與火箭發(fā)射聯系起來，教師可以利用智能設備為學生播放天宮一號發(fā)射升空的視頻，讓學生了解天宮一號目標飛行器在設計和發(fā)射中的關鍵技術。氧化還原反應的特點是氧化反應和還原反應同時進行。在智能設備的幫助下，教師可以選取動畫、視頻、實驗資料等教學資源，充分利用互聯網技術和多媒體設備，展現氧化還原反應的原理和過程，拓展課堂教學空間。

（二）科學規(guī)劃課堂教學時間

在高中化學智慧課堂上，化學教師需要充分利用課堂時間，做到科學分配。與傳統(tǒng)教學模式不同的是，智慧課堂需要運用智能化設備，設備的使用時間也需要規(guī)劃到課堂教學時間中，這樣才能讓整個課堂教學流程有條不紊，保證學生的學習時間。在高中化學智慧課堂上，教師需要將學生完成任務的時間、自主學習時間、小組合作時間充分整合起來，科學把握課堂實驗操作及實驗成果展示的時間。

以“化學能轉化為電能”一課為例，本節(jié)課的教學目標可以分為三層：第一層是基于實驗探究，認識原電池的基本原理，書寫電極反應方程式；第二層是親身體驗電池在生活中的應用，領悟化學能轉化為電能的實用價值，增強環(huán)境保護意識；第三層是在實驗中體會科學探究的樂趣，提高科學探究的能力。在課堂教學時間分配上，教師首先需要運用智能化設備展開課堂導入，讓學生了解各類電池及電池的內部構造，預計用時3分鐘。在導入結束后，教師可以通過智能化設備與學生展開互動交流，共同討論果蔬電池的制作方法，預計用時5分鐘。然后，教師可以鼓勵學生展開小組合作，利用耳機、銅片、鋅片、番茄、靈敏電流計等材料制作果蔬電池，預計用時10分鐘。在學生實驗結束后，教師還需要開展實驗評價，用時2分鐘。另外，教師還可以引導學生針對火力發(fā)電的特點，探究化學能轉化為電能的方式，再次引導學生展開實驗操作，利用稀硫酸、鋅片、銅片及導線等實驗工具完成對比實驗，觀察實驗現象，探究銅鋅原電池的工作原理，預計用時10分鐘，其余時間用于理論知識講解和歸納總結。

（三）創(chuàng)設化學智慧教學情境

在智能化設備的幫助下，教師能夠創(chuàng)設真實的教學情境，全面提高課堂教學的智慧性和創(chuàng)新性，讓化學教學成為一門藝術。化學是一門豐富多彩、科技感十足的學科，教師需要抓住化學學科的優(yōu)勢，將知識融入情境中，全面提高課堂教學的生命力。

例如，在教學“水的電離和溶液的pH”時，教師就可以通過智能化設備為學生呈現肥皂水、醋水、鹽水、堿水等生活中常見的材料，創(chuàng)設生活化學習情境，通過視頻來測試這些液體的pH值，展示化學世界的“變色小魔術”，提高學生的學習興趣，讓學生對酸堿性與pH值有大體的認知。在本節(jié)課中，水的電離、水的離子積、溶液酸堿性、溶液pH、鹽類水解、電離食鹽水等都是基礎知識，教師需要抓住課堂教學的重點，通過智能化設備開展導電性實驗，利用線上平臺與學生討論水的電離平衡及相關的影響因素，指導學生進行自主學習。在課堂教學中，教師可以通過智能化設備，為學生展示模擬實驗，將模擬實驗與動畫相結合，使學生深入理解這部分化學知識。

（四）應用多元教學評價方式

在“人工智能+教育”背景下，智能化評價能夠擺脫以往教學評價中存在的片面、極端、籠統(tǒng)等問題，對學生進行精準化評價，發(fā)揮教學評價的作用。在智慧課堂模式下，教師可以利用智能化軟件對學生展開綜合測評，統(tǒng)計測評數據，繪制統(tǒng)計圖，科學分析學生在學習上存在的短板，從而調整化學教學策略，充分發(fā)揮教學評價的作用。智慧課堂能夠將線上學習和線下學習結合，教師可以通過智能化軟件直接統(tǒng)計學生的線上學習效果，整理學生的線上學習時間，利用云平臺對學生展開評價，增強評價的科學性。此外，教師還可以通過智能化設備構建生生評價、學生自主評價等多元化的評價模式，鼓勵學生通過智能化平臺開展合作分享及成果匯報，讓線上評價更加多樣化。

例如，在教學“基本營養(yǎng)物質”時，教師就可以利用智能平臺為學生設計問答題，通過填空題、選擇題、簡答題來測評學生的課堂學習效果，從而生成數據分析圖表，展現出學生的知識短板，幫助學生生成個性化錯題本，鼓勵學生對自己的學習效果進行評價。智能化平臺能夠拉近學生與教師之間的距離，全面提高教師評價的針對性和科學性，真正實現因材施教。

結? 語

智慧課堂是一種全新的課堂教學模式，主要應用了大數據技術、云計算技術及人工智能技術，能夠全面提高課堂教學效率，增強高中化學課堂的生命力和活力。通過實施“人工智能+教育”，落實高中化學智慧課堂，傳統(tǒng)的化學教學模式能夠得到根本改變，教師可以為學生提供豐富的化學教學資源，科學規(guī)劃課堂教學時間，通過真實的教學情境、多元的教學評價方式開展教學活動，加深學生對化學知識的理解。

[參考文獻]

陳懿，陳靜.高中化學項目化學習設計的實踐和探索[J].化學教學，2022（01）：27-32.

經志俊，徐光靜.基于素養(yǎng)導向的高中化學教學主張[J].化學教學，2021（09）：35-40.

畢華林.對高中化學學科核心素養(yǎng)的認識和理解[J].化學教學，2021（01）：3-9.

基金項目：本文系江蘇省教育科學規(guī)劃“十四五”課題“基于學科核心素養(yǎng)的高中信息技術融合教學實踐研究”（編號：D/2021/02/84）的階段性成果。

作者簡介：徐海燕（1984.10-），女，江蘇江陰人，任教于江蘇省江陰高級中學，一級教師，本科學歷，無錫市教學新秀。

秦紅兵（1982.11-），男，江蘇如皋人，任教于江蘇省江陰高級中學，高級教師，全國校園影視研究先進個人，全國優(yōu)質課電視展示一等獎獲得者，無錫市教學能手。