人工智能技術與高中化學教學有效融合的路徑探究

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918(2025)24-0122-04

在全球科技迅速發展的時代背景下，人工智能技術已經滲透于各個領域中，在教育教學中也得到了充分的利用。高中化學教師想要提高化學課堂的教學水平，就必須認真研究人工智能技術與高中化學學科教學融合的方式，教師也要強化自身的信息化素養，支持高中化學課堂的教育改革和發展，讓學生可以在化學課堂當中了解更加多元化的化學資源，產生探究化學知識的興趣。教師也可以讓學生利用人工智能技術展開自學過程，從而強化學生的自學能力，讓學生可以真正理解高中化學知識的內涵。

一、人工智能技術的相關概述

人工智能技術是研究使用計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為的學科，它可以使計算機實現更高層次的應用，人工智能技術當前已經與計算機科學、心理學、哲學、語言學等學科充分融合。當前各行各業中通過引入人工智能技術，已經從某種程度上實現了智能化革新的目標。人工智能技術可以作用于一些重復的工作內容，它在教育教學領域中也得到了廣泛的應用。當前，人工智能技術成為一種可以輔助教師搜尋資料、展示數據信息和進行場景模擬的重要工具，有助于提高教師的教學水平和學生的學習效率。

二、人工智能技術與高中化學教學融合應用的價值

（一）能夠滿足教育改革的要求

將人工智能技術和高中化學學科教學深度融合，可以滿足教育改革的要求。當前科學技術在不斷發展的過程中，已經充分融入課堂的不同教學環節，傳統的教學模式面臨諸多的挑戰，教師不能再沿用老一套的教學模式。教師通過合理應用人工智能技術，進行教學革新，可以提高課堂的實效性。教師可以在傳輸高中化學學科中一些抽象概念和復雜的反應知識時，借助人工智能技術來滿足學生的多樣化學習需求，讓學生能夠在數字化工具的介人下真正理解相關知識的內涵。教師還可以借助人工智能技術關注學生的個性化學習信息，為每位學生提供相應的服務內容和學習資料，讓學生在自學過程中解決在學習中遇到的問題。合理借助人工智能技術不僅可以達到導入多元化資源的目的，還能夠實現教育改革的目標，可以促進學生的綜合發展。

(二)能夠增強課堂的互動性

高中化學教師合理借助人工智能技術可以增強高中化學課堂的互動性，傳統的高中化學學科教學形式相對單一，教師會根據教材中相關章節的主題傳輸理論知識，借助一些占比相對較少的實驗課題，讓學生了解實驗現象，再布置大量的練習題目，讓學生鞏固基礎知識。但這種教育引導方式互動性不強，容易讓學生產生枯燥乏味感，也容易限制學生的思維發散。化學教師通過借助人工智能技術，可以構建虛擬實驗室，讓學生開展更多的實驗探究活動。學生可以在相關活動當中進行知識的自主探究，從而提高學習能力。教師還可以借助人工智能技術構建互動課堂，讓學生就相關化學命題進行交流，表達個人的觀點和看法。教師還可以讓學生在智能化學習平臺中進行項目探究活動，讓學生可以發展自身的終身學習意識和能力。在學生進行有效的互動交流的基礎之上，高中化學教師也可以發展學生的化學學科核心素養，達到提升化學學科教學水平的目的。

(三)可以減輕教師的教學負擔

高中化學教師通過合理使用人工智能技術，還能減輕自身的教學負擔。無論是在設置課堂教學方案，還是搜集相應的教學資料，抑或是為學生補充學習資料等環節中，教師都可借助人工智能技術，省去復雜多余的工作環節。教師可以借助人工智能技術合理篩選數據信息，以滿足學生的學習需求。在課堂上，教師也可以借助人工智能技術所呈現的生動信息內容，幫助學生理解知識要點。相較于傳統的教學模式，借助人工智能技術構建智慧課堂，可以方便師生就某個話題進行延伸，引導學生展開互動交流過程。同時教師還可以借助人工智能技術學習先進的教學理念和教育知識，構建生動的化學課堂，提高課堂的教學質量，促進個人教育能力的發展。另外，化學教師還可以借助人工智能技術實現對學生學情信息的監測，從而根據學生的學習情況合理調整教學方向，提高教學的針對性。這也避免了教師過去花費大量的時間、精力在考查學生的學情信息上，教師可以借助先進技術手段來達成教學目標，提高學生的化學學科核心素養。

三、人工智能技術與高中化學教學的融合策略

高中化學知識的抽象性和復雜性較強，傳統的“一刀切”教學模式容易影響學生的學習積極性和學習水平。教師可以借助人工智能技術為學生提供個性化的學習資料，同時人工智能技術也可以讓教師精準化課堂設計，實時監測學生的學情信息，繼而合理調整教學模式，來滿足學生的多樣化學習需求。在有效利用人工智能技術的前提之下，教師還可構建虛擬實驗平臺，讓學生可以在平臺中展開實驗操作，積累實驗經驗。

（一)利用人工智能技術精準化教學設計

高中化學教師可以借助人工智能技術精準化教學設計，精準化教學是新時代教育改革的追求。傳統的教學設計形式相對單一化，教學設計也存在很多細節方面的問題，經常失去針對性和科學性。而且很多設計內容都依靠教師的經驗和主觀認知，所以不利于提高學生的學習水平。而借助人工智能技術則可精準化課堂設計，教師可以利用人工智能技術對學生的學情展開分析，了解學生的學習基礎知識盲點或者學生的歷史學習信息，包括學生在不同階段課程學習中的習題得分情況等。人工智能技術可以為教師生成學生的個體化學情報告，可以自動分析出相關課程的教學重點以及學生在學習中的薄弱項，從而省去教師在設定教學方案時很多多余的工作環節，因而可以減輕教師的教學負擔，進而方便教師調整教學內容和方向，有效提升教學的針對性。比如，在教學“氧化還原反應”這一課程的過程當中，教師就可借助人工智能技術來精準化課程設計內容，提高學生對該課知識的理解程度。在該課教學中，教師需要引導學生基于宏觀視角（化合價）、微觀視角（電子轉移)來認識氧化還原反應，讓學生知道氧化還原反應的特征（化合價的變化）和本質（電子轉移）。相關課程的抽象性較強，且是非常重要的學習板塊。針對基礎相對薄弱的學生，教師可以側重于基本概念教學，諸如借助人工智能技術導入數字化資源，讓學生能夠理解在化合價升降視角下氧化還原反應的發生情況。針對理解能力相對較強的學生，教師可以讓學生在解析基本知識的基礎之上探究更加深層次的問題，諸如在人工智能輔助下讓學生從宏觀、微觀等多角度理解氧化還原反應的本質，分析其中電子的得失情況。而人工智能則作為教師構建生動課堂和設置多樣化教學目標的重要工具，是課堂教學中非常重要的教育引導工具。教師可以借助人工智能技術構建智能課件，幫助不同層次的學生學習知識，完成相應的學習任務，繼而提高學習水平。在人工智能的輔助之下，教師的課堂活動設計、資源內容導入以及作業布置等都能更具精確性，可以幫助每個層次的學生高效地探究化學知識，進而理解氧化還原反應該課程知識的要點。

(二)借助虛擬實驗平臺展開實驗教學

構建虛擬實驗室能夠使學生有更多的機會進行實驗操作，進而理解實驗板塊知識的內涵。虛擬實驗室需要借助人工智能、虛擬現實等技術來模擬實驗場景，讓學生可以在虛擬環境當中操作實驗器材，進行實驗探究。學生可以在虛擬實驗空間中與他人展開合作，了解相關實驗工具的使用方法，獲知實驗流程推進的注意事項，同時學生也可以在觀察實驗現象的過程中理解相關化學反應的本質，提高學習效率。比如，在教學“電解水實驗”這一實驗課的過程中，教師就可以借助人工智能技術支持下構建的虛擬平臺，來讓學生展開實驗操作過程。學生可以詳細觀察氣體的溢出過程，模擬在不同電壓下的實驗變化。在虛擬實驗環節中，學生可以感受實驗探究的魅力，同時由于是在虛擬場景中進行實驗操作，也不會存在安全方面的問題，不會產生諸如有毒氣體、高溫高壓條件下的危險隱患。借助虛擬實驗平臺還能幫助學生深化學習印象，避免學生一味研究理論知識或背誦實驗課題中的知識點而影響學習興趣。又比如，在“氨的性質”相關實驗課題教學中，教師可以讓學生在虛擬平臺中進行氨氣的制取，學生可以設置明確的實驗方案，進行實驗猜想，再在虛擬實驗平臺中展開實驗操作，觀察實驗現象，完成實驗總結過程。相關活動可以提高學習的趣味性和直觀性，可以讓學生更好地展開實驗探究過程，繼而強化自身的實踐能力。虛擬實驗平臺不僅僅是傳統實驗課題的數字化延伸渠道，也是一種自主學習的良好方式，學生可以在虛擬實驗室中觀察實驗現象，記錄實驗數據，總結實驗結論。人工智能系統還可生成相應的報告，幫助學生快速匯總學習成果。教師也可以根據這些報告內容了解學生的實際學習情況，進而方便教師引導學生調整實驗模式，總結實驗過程中的相關注意事項，讓學生能夠提高對實驗課題知識內容的學習效果。當前虛擬實驗空間的應用仍舊處于初級階段，未來在人工智能技術不斷發展、相關應用軟件不斷革新的過程中，虛擬實驗平臺可以發揮更大的作用，可以成為高中化學學科教學的重要輔助工具，讓學生能夠更好地展開自學過程，繼而提高對相關知識內涵的掌握程度。

(三)借助智能學習系統進行個性化教學

在傳統的高中化學學科教學中，教師的教育引導形式相對統一，通常對所有的學生都采取“一刀切”的教育引導模式，這種教育方法很難尊重學生的個性差異，滿足學生的個性化學習需求，也可能會導致學生的學習效率下降，或者喪失學習興趣。而在人工智能技術的影響之下，教師可以借助智能學習系統，為學生提供個性化的學習方案，相關系統還可收集學生的學習信息，根據學生的學習特征，制訂個性化的學習策略，學生可以在人工智能技術的導向下展開精準化的學習過程。相關智能學習系統可以有效分析學生的課堂表現、知識掌握情況，為學生規劃學習路線。在人工智能技術的引導下，學生可以高效地進行自主學習過程，了解化學反應原理，理解化學計算內容。相關系統還可根據學生的學習薄弱項，提供針對性的數據資料，讓學生進行知識鞏固。在學生針對學習薄弱項進行自學之后，系統還可繼續展開測試，判斷學生是否真正理解了相關知識的內涵。系統可根據學生的學習進度提供視頻講解資源，利用步驟分解題和練習題等滿足學生的多樣化學習需求。教師可以鼓勵學生合理借助人工智能技術進行自學過程，讓學生能夠突破學習中的困境，提高學習的效率。比如，教師在引導學生學習元素周期律中的相關計算知識時，就可利用人工智能助手讓學生進行自主學習。教師在講解基礎知識之后，可以提供一些練習題，智能學習系統可以收集學生在練習環節當中的表現，從而給學生提供后續的個性化學習方案，讓學生可以針對學習薄弱項展開計算，進而真正掌握元素周期律的相關知識內容，高效地完成計算過程。又比如，在引導學生學習了“氧化還原反應”的相關知識后，教師可以讓學生利用智能學習軟件，檢測自身的答題情況，系統可根據學生的錯誤率來了解學生的知識盲區，繼而生成個性化的學習報告，并提供后續的學習任務，讓學生能夠在智能診斷的基礎之上展開針對性的學習過程，有效強化個人對相關知識的堂掘程度

(四)利用人工智能技術進行課堂的動態化管理

數據分析技術能夠借助多種渠道，對學生的學習行為進行分析，進而了解學生的課堂答題參與度情況、作業完成情況、實驗操作情況等數據信息，而這些數據信息可以作為教師了解學情信息和調整教學方案的重要依據。教師可以基于人工智能技術，收集這些信息內容，繼而對該種化學課堂展開動態化的管理。教師可以在化學實驗課堂當中構建智能系統，讓學生在虛擬實驗平臺中展開實踐操作，平臺可以記錄學生的實驗操作情況，包括實驗的整體耗時、不同環節的步驟操作情況等。系統可以通過對數據信息的智能化分析，獲知學生在實驗課題中的個性化表現和存在的問題。系統可以為學生糾錯，提供個性化的指導方案，教師也可根據系統在數據信息記錄中的內容了解學生的學習軌跡，獲知班級學生整體的學習進度。這些內容也能夠方便教師調整教學方向，提高教學的實效性。以人工智能技術為支撐的數據分析系統還能夠提高智能課堂的互動性，教師可以借助智能教學系統設置實時答題競賽或引導學生展開分組交流活動，讓學生可以在學習化學知識時進行互動交流。教師可以利用智能學習系統的捕捉功能，了解學生在課堂上的專注力情況，教師也可及時進行數據反饋，把控教學節奏，為學生提供趣味化資源和個性化學習方案，來達到活躍課堂氛圍和合理調整教學節奏的目的，使學生更加專注于課堂的學習環節中，有效強化學生的化學學科核心素養。比如，在高中化學“金屬材料”相關知識的教學中，教師就可在人工智能技術的支持下，利用智能系統展開線上教學。在該課教學中，教師要引導學生結合生活中的常見合金，分析其優良性能等知識，了解合金的概念，聯系純金屬與合金的微觀結構，解釋這二者的性能差異。教師也要讓學生以鐵合金、鋁合金為例，從元素組成上對合金進行分類，讓學生借助實驗探究活動，了解鋁和氧化鋁的性質及轉換，認識兩性氧化物，繼而達到豐富對金屬多樣性認識的目的。教師可以在線上傳輸這些要點知識內容，讓學生可以在數字化資源的支持下理解知識要點。然后教師再在線上提供系列測試題目，讓學生自查答題結果。教師也可利用在線平臺觀察班級學生整體的學習情況，當發現問題時也能及時把控教學節奏，對課堂進行動態化管理。例如，當學生存在對某些抽象知識理解不全面的情況，教師可以及時調整教學節奏，提供針對性的數據資料，讓學生可以在吃透知識點后繼續展開后續的知識探究活動。教師可以借助數據分析技術對課堂進行動態化的管理，讓學生可以更加專注于對高中化學知識的研究過程中，進而提高個人的學習水平。

四、結論

綜上所述，借助人工智能技術展開高中化學學科的教學工作，可以滿足教育改革的要求，可以增強課堂的互動性，能夠減輕教師的教學負擔。教師需要借助人工智能技術精準化課堂設計，教師也可借助人工智能技術支持下的虛擬實驗平臺，讓學生進行實驗操作，進而提高學生的動手操作能力。教師還可以利用智能學習系統，為學生提供個性化的學習方案，讓學生可以提高自身的自主學習能力。教師還可以利用人工智能技術進行課堂的動態化管理，從而及時調整教學節奏，滿足學生的學習需求，提高教學的效率。

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