人工智能背景下高中化學智慧課堂建設思路與教學實踐研究

[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）18-0077-03

數字化時代，人工智能技術逐漸滲透到教育的各個環節。化學是一門注重實驗探究、理論理解和知識應用的學科，傳統教學模式在一定程度上難以滿足學生多樣化的學習需求。智慧課堂借助人工智能技術能夠整合豐富的教學資源，實現教學過程的多元化、精準化、個性化和智能化，為高中化學教學帶來新的活力與機遇。

一、高中化學智慧課堂的特點與優勢

（一）教學資源的豐富性與多元化

人工智能技術使教學資源的獲取和整合變得更加便捷。教師可以通過網絡平臺獲取海量的化學教學素材，包括虛擬實驗視瀕、微觀粒子動態模擬、前沿化學科研成果等。這些多元化的資源能夠以更直觀、生動的方式呈現化學知識，幫助學生更好地理解抽象概念。

（二）學習過程的個性化與精準化

教師可以利用人工智能的數據分析功能實時了解每名學生的學習情況，包括學習進度、知識掌握程度、薄弱環節等。基于這些數據，智能教學系統能夠為學生量身定制個性化的學習方案，推送有針對性的學習內容和練習。對學習困難的學生，系統可以提供更多基礎知識點的講解和鞏固練習；對學有余力的學生，系統可以推薦拓展性的學習資源和具有挑戰性的題目，以滿足不同層次學生的學習需求，實現精準教學。

（三）互動性增強

智慧課堂打破了傳統課堂的時空限制，增強了師生、生生之間的互動交流。借助在線學習平臺和移動終端設備，學生可以隨時向教師提問，教師能及時給予解答和反饋。同時，學生之間可以通過小組合作學習、在線討論等方式共同探討化學問題，分享學習心得。這種人工智能技術所帶來的互動性不僅提高了學生的學習積極性，還培養了學生的合作能力和批判性思維。

（四）實驗教學的創新與拓展

化學實驗是高中化學教學的重要組成部分，但受實驗條件、安全因素等的限制，一些實驗難以在課堂上開展。人工智能技術（如虛擬實驗室）的出現，為實驗教學帶來了新的解決方案。學生可以在虛擬環境中進行各種復雜、危險的化學實驗，通過模擬操作，觀察實驗現象，從而得出實驗結論。虛擬實驗不僅能夠彌補傳統實驗教學的不足，而且能讓學生反復練習，提高實驗技能，培養創新思維。

二、高中化學智慧課堂建設思路

（一）完善硬件與軟件設施

1.智能教學設備

學校應配備先進的多媒體教學設備，如智能白板、投影儀、錄播系統等，為課堂教學提供良好的硬件支持。同時，確保校園網絡全面覆蓋，滿足師生對網絡資源的需求。

2.教學軟件平臺

引入功能強大的化學教學軟件，如化學繪圖軟件、虛擬實驗軟件。這些軟件能夠輔助教師進行教學設計、課堂演示和管理學生學習，提高教學效率和質量。

（二）提升教師的信息技術能力

1.培訓與學習

學校應定期組織教師參加相關的人工智能技術培訓課程，學習內容包括信息技術基礎知識、教學軟件的使用方法、在線教學平臺的操作技巧等。通過培訓，教師能夠熟練掌握各種信息技術工具，并將其靈活應用于化學教學中。

2.教學實踐與反思

學校應鼓勵教師在日常教學中積極嘗試運用人工智能技術開展智慧課堂教學實踐，不斷探索適合學生的教學模式和方法。同時，教師要對教學過程進行反思和總結，及時發現問題并加以改進，逐步提高自己的信息技術應用能力和教學水平。

（三）教學資源的整合與開發

1.資源篩選與整合

教師要從眾多的網絡教學資源中篩選出優質、適合教學內容的資源，并對其進行整合。學校應建立內部化學教學資源庫，將教學課件、教學設計、教學視頻、練習題等資源進行分類整理，方便教師在教學過程中隨時調用；鼓勵教師之間相互分享教學資源，實現資源的共建共享。

2.個性化資源開發

教師應根據教學實際和學生的特點，開發具有針對性的個性化教學資源。例如，結合本地實際情況和學生的興趣愛好，設計化學實驗項目、編寫拓展性學習資料等。此外，還可以利用人工智能技術生成一些具有交互性的教學資源，如互動式課件、智能練習題等，提高學生的學習興趣和參與度。

（四）構建教學評價體系

1.多元化的評價指標

構建多元化的教學評價體系不僅要關注學生的學習成績，而且要注重對學生學習過程、學習態度、創新能力等方面的評價。評價指標可以包括課堂表現、作業完成情況、小組合作能力、實驗操作技能、在線學習參與度等。通過多元化的評價，全面、客觀地了解學生的學習情況，為改進教學提供依據。

2.智能評價工具的應用

借助人工智能技術開發的智能評價工具，如自動批改作業系統、學習分析系統等，對學生的學習數據進行實時收集和分析。這些工具能夠快速、準確地反饋學生的學習狀況，幫助教師及時發現學生存在的學習問題并調整教學策略。同時，學生也可以通過智能評價工具了解自己的學習狀況，明確努力方向。

三、高中化學智慧課堂教學實踐案例

（一）案例一：氧化還原反應的智慧課堂教學

1.教學目標

知識與技能目標：學生能夠掌握氧化還原反應的相關概念，學會判斷氧化還原反應，理解氧化還原反應的本質和特征。

過程與方法目標：通過小組合作探究、數據分析等方式，培養學生的觀察能力、邏輯思維能力和合作學習能力。

情感態度與價值觀目標：激發學生對化學學科的興趣，培養學生嚴謹的科學態度和創新精神

2.教學過程

課前預習：教師通過智能學習管理系統向學生推送預習任務，包括與氧化還原反應相關的微課視頻、預習測試題等。學生在課前自主學習微課視頻，了解氧化還原反應的基本概念，并完成預習測試題。系統自動對學生的預習情況進行分析，生成數據報告反饋給教師。教師根據數據報告了解學生預習過程的難點和薄弱環節，以此調整教學設計。

課堂導入：教師先是利用多媒體展示一些生活中常見的氧化還原反應現象，激發學生的學習興趣。然后，通過提問引導學生思考這些現象背后的化學原理，從而引人本節課的主題一一氧化還原反應。

知識講解：教師結合預習測試題中學生暴露出的問題，有針對性地講解氧化還原反應的本質和特征，利用動畫演示氧化還原反應中電子的轉移過程，幫助學生直觀理解抽象概念。同時，通過對具體化學反應方程式的分析，引導學生總結氧化還原反應的相關概念和判斷方法。

小組合作探究：教師將學生分成若干小組并布置探究任務一一分析常見化學反應中元素化合價的變化，判斷哪些是氧化還原反應，并找出氧化劑和還原劑。各小組通過組內討論、查閱資料等方式完成探究任務，并將結果記錄在小組探究報告中。

成果展示與交流：各小組選派代表展示本小組探究成果，其他小組的學生進行提問和評價。教師對各小組的表現進行總結和點評，肯定優點、指出不足，并進一步強調氧化還原反應的重點和難點。

課堂練習與反饋：教師通過智能教學系統向學生推送有針對性的練習題，學生在規定時間內完成練習題，系統自動批改并反饋成績。教師根據練習結果對學生存在的共性問題進行集中講解，對個別學生的問題進行單獨輔導。

課堂總結：教師引導學生回顧本節課所學的主要內容，包括氧化還原反應的相關概念、本質、特征和判斷方法等。學生進行自我總結和反思，梳理知識體系。

課后拓展：教師通過智能學習管理系統布置課后拓展任務，如讓學生查閱資料，了解氧化還原反應在工業生產、環境保護等領域的應用，并撰寫一篇相關小論文。同時，通過系統推送一些與氧化還原反應相關的在線學習資源，供學生進一步學習和探索。

3.教學效果分析

通過本次智慧課堂教學實踐，學生對氧化還原反應的理解更加深人，學習積極性明顯提高。從課堂表現來看，學生在小組合作探究和成果展示環節中表現活躍，能夠積極思考并主動發表自己的觀點，合作能力得到了鍛煉。從練習和測試的成績來看，學生對氧化還原反應相關知識的掌握程度較好，與傳統教學相比學生的成績有了顯著提升。此外，通過課后拓展任務，學生不僅拓寬了知識面，還培養了自主學習能力和創新思維。

（二）案例二：化學平衡的虛擬實驗教學

1.教學目標

知識與技能目標：學生能夠理解化學平衡的概念、特征，掌握影響化學平衡移動的因素，學會運用勒夏特列原理分析化學平衡問題。

過程與方法目標：通過虛擬實驗探究，培養學生的實驗設計能力、觀察能力和數據分析能力，提高學生的科學探究素養。

情感態度與價值觀目標：讓學生體驗科學探究的樂趣，培養學生勇于探索、實事求是的科學態度。

2.教學過程

情境導入：教師通過多媒體展示一些化學工業生產中的實際問題，引導學生思考化學平衡在實際生產中的重要性，從而引出本節課的主題—一化學平衡。

理論講解：教師利用課件講解化學平衡的概念、特征以及化學平衡常數的含義和表達式，通過舉例說明幫助學生理解化學平衡狀態的判斷方法。

虛擬實驗探究：教師向學生介紹虛擬實驗室的操作方法和注意事項，然后布置虛擬實驗任務—探究濃度、溫度、壓強對化學平衡移動的影響。學生在虛擬實驗室中自主設計實驗方案，選擇合適的實驗藥品和儀器進行實驗操作。在實驗過程中，學生仔細觀察實驗現象，記錄實驗數據，并對數據進行分析和處理，

小組討論與交流：實驗結束后，學生以小組為單位進行討論，分享實驗結果和心得體會。各小組對實驗過程中遇到的問題進行分析，嘗試提出解決方案。教師參與各小組的討論，引導學生深入思考問題，幫助學生理解實驗現象背后的化學原理

總結歸納：教師組織學生進行全班交流，各小組匯報實驗結論。教師對各小組的匯報進行總結和點評，歸納影響化學平衡移動的因素以及勒夏特列原理的內容。同時，引導學生將虛擬實驗結果與實際生產生活中的化學平衡問題聯系起來，加深學生對知識的理解和應用能力。

課堂練習與鞏固：教師通過智能教學系統布置與化學平衡相關的練習題，讓學生鞏固所學知識。系統自動批改學生的作業并反饋學生的答題情況，教師對學生存在的問題進行有針對性的講解。

課后拓展：教師布置課后作業，讓學生利用所學的化學平衡知識設計一個實驗方案，探究某一因素對化學平衡移動的影響，并在實驗室中進行實際操作驗證。同時，鼓勵學生查閱資料，了解化學平衡在其他領域的應用，拓寬學生的知識面。

3.教學效果分析

通過虛擬實驗探究，學生的實驗設計能力、觀察能力和數據分析能力得到了提高。在小組討論和交流環節，學生相互學習、相互啟發，合作學習能力和思維能力得到了提升。從課堂練習和課后作業的完成情況來看，學生對化學平衡知識的掌握更加牢固，能夠應用所學知識解決實際問題

四、結論

在人工智能背景下，建設高中化學智慧課堂是教育教學改革的必然趨勢。通過配備先進的硬件與軟件設施、提升教師的信息技術能力、整合與開發教學資源以及構建科學的教學評價體系，可以有效打造高中化學智慧課堂。在教學實踐中，智慧課堂能夠充分發揮其優勢，激發學生的學習興趣，培養學生的化學核心素養和創新能力。然而，智慧課堂建設是一個長期的過程，需要學校、教師和學生的共同努力。在未來的教學中，我們應不斷探索和實踐，進一步完善智慧課堂教學模式，使其更好地服務于高中化學教學，為學生的全面發展奠定堅實的基礎。

（責任編輯 陳明）