人工智能DeepSeek賦能化學教師開展教學設計

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

人工智能引領著新一輪科技革命和產業(yè)變革，正在改變著人們的生產、生活及學習方式。有研究發(fā)現，人工智能因具有強大的數據處理能力和創(chuàng)新性內容生成等特點，可以依據教師的教學需求，生成適切的教學設計，從而為教師提供思路啟發(fā)與備選方案[1]。它還能為一線教師因時間不足、參考資料欠缺、教學方法選擇困難以及對學生需求把握不足等問題的解決上提供有力支撐[2]。為此，越來越多的一線教師開始嘗試研究如何將人工智能應用在基礎教育教學。

眾所周知，杭州深度求索公司的DeepSeek是一種推理型人工智能工具，更加注重通過模擬人類的推理過程，綜合分析海量的數據信息，借助邏輯推理和不斷試錯來解決問題或提出建議。

鑒于此，本文以國內新興的人工智能工具DeepSeek為立足點，圍繞教學設計的基本組成要素，闡釋如何利用DeepSeek賦能化學教師開展教學設計。

1應用DeepSeek開展教學設計一般流程

1.1教學設計的基本組成要素

簡單地說，教學設計就是教師為了完成某一教學任務，需要對教學活動進行規(guī)劃、安排和決策。20世紀80年代，安德魯斯和古德森在研究了40多種教學設計模式的基礎上，總結出教學設計模式包括目標設計、學習者已有知識與技能的分析、教學內容分析、教學策略設計、測驗與評價以及修改六個主要環(huán)節(jié)，他們認為這是教學設計的基本組成要素。后來，曹峰等對“教學設計模式”展開充分地研究后，將教學設計整合成五個環(huán)節(jié)，包括：教學內容分析、學習者分析、教學目標分析、教學過程分析和評價。并把教學內容分析、學習者分析、教學目標分析歸屬在教學設計的前端，教學過程分析則屬于中端，評價屬于后端[3]。

為了更好落地“教-學-評”一體化，有利于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，教育部頒布的《義務教育化學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）中新增了內容要求、學業(yè)要求及教學提示，明確回答了教師在開展教學設計時需要考慮學生學什么、怎么學以及學到什么程度等基本問題。經過綜合考慮，將教學設計整合成目標分析與設計、教學活動設計和教學評價設計三個基本組成要素。其中在進行目標分析與設計時，教師須對學習內容和學習對象做充分的了解和分析。

1.2技術賦能教學設計的流程

結合運用互聯網檢索信息以及DeepSeek的使用經驗，提煉如圖1所示的人工智能賦能化學教師開展教學設計的流程模式。該流程模式為三層選擇判斷的嵌套結構，當教師完成提問后，需要對問題的回答從是否契合主題、是否符合實際、有無參考價值等角度層層篩選使用，過程中任意階段若出現錯誤時即跳轉回“重新編制提問內容”。

圖1DeepSeek賦能化學教師開展教學設計流程模式

由圖1可知，教師向DeepSeek提問有三種路徑：一種是直接將自己的需求編輯成文字向DeepSeek發(fā)送指令；另一種可以將某種素材，如學生作業(yè)中的典型錯題等拍成照片上傳后再編輯指令；還有一種則是將文件素材直接上傳并編輯指令。建議教師將相應的素材上傳至平臺并輸入指令后，使用該技術中的深度思考（ R₁ 模型），耐心等待一段時間后就會收到針對性的回答。最后，由教師參考平臺的回答，結合教學實際整合后形成教學設計。

2應用DeepSeek開展“質量守恒定律”教學設計

“質量守恒定律”是新課標中“物質的化學變化”學習主題下“化學反應的定量關系與質量守恒定律”中的主題內容[4]。它是近代化學最重要的基本定律之一，揭示了化學反應中物質質量的守恒關系，為開展更準確和深入的化學研究提供了理論依據，一直以來它都是初中化學教學的重點與難點。

近年來，有不少化學教師運用多種教學理論和方法來組織學生學習質量守恒定律[5]，但教學實踐表明，學生在學習之后，頭腦中依然會殘存前科學概念，在具體真實的情境中無法展開應用，這是學生并未真正掌握這一定律的表現。因此，教師在新授課前需要對此教學內容做精心的設計。下文將以“質量守恒定律”新授課為例說明如何應用DeepSeek開展教學設計。

2.1 目標分析與設計 解決學什么的問題

教學自標既是教學的出發(fā)點，也是歸宿，它指導和支配著整個教學活動，是教學的靈魂。因此，教師在開展教學設計時，首要考慮的是目標分析與設計，即解決這一學習內容教師教什么和學生學什么的問題。為了更好地確定教學目標，教師就必須對學習內容和學習對象進行了解和分析。

2.1.1 學習內容分析

教師通過網頁或APP登錄DeepSeek平臺后，可以采用“我是誰 + 我要做什么 + 限制條件或大概范圍 + 想要的結果”的指令句式進行提問。例如，筆者把本課的電子教材作為文件素材上傳后，然后發(fā)送指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，請結合教材內容，解析2022版新課標對這一學習內容的要求。

提問結束后，平臺生成了約600字符的回答，筆者審閱后認為平臺上給出的回答是符合主題和實際的，對一線教師開展教學設計具有一定的參考價值。比如它認為新課標對于質量守恒定律的內容要求主要體現在：實驗探究維度，必須包含至少1個定量實驗；微觀解釋維度，從原子重組角度闡釋反應前后質量守恒；實際運用維度，結合化學方程式書寫，理解定量關系。學業(yè)要求則包括能正確表述質量守恒定律的內容，并基于原子觀解釋守恒本質；能通過實驗驗證守恒，分析開放體系下“表觀質量變化”的原因；初步運用質量守恒定律進行簡單計算，批判性辨析生活中如水變油等偽科學現象。

2.1.2學習對象分析

有經驗的化學教師內心非常清楚學生對于“質量守恒定律”這一學習內容存在的學習困惑點，但對于年輕教師而言，可以給DeepSeek發(fā)送指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，想了解這一學習內容學生的認知基礎及學習困惑點，其中學習困惑點以表格的方式呈現。

提問結束后，平臺生成了約1000字符的回答，其中關于學生的認知基礎，DeepSeek認為學生在學習“質量守恒定律”之前，已經知道了化學反應是物質發(fā)生變化的過程，能夠識別如紙張燃燒和鋼鐵生銹等常見的化學反應；學生也已了解質量是物質的屬性，能夠運用天平測量物質的質量，但對微觀粒子的認識上理解較淺，尤其是從微觀視角去解決問題的能力還非常欠缺。而對于學習困惑點的回答，筆者做了選擇性使用并整理如表1所示。

表1DeepSeek分析學生的學習困惑點（部分）

經了解，表1所列的確是學生在學習這一學習內容時常見的學習困惑點。比如在“實驗現象與結論”維度上的學習困惑，在已有生活經驗“鐵生銹后質量變大，而紙張燃燒后質量變小”的支持下，學生是很容易認為化學反應前后物質的質量不守恒。

2.1.3 教學目標制定

在制定教學目標時，筆者給DeepSeek發(fā)送指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，請基于上述對學習內容和學習對象的分析，制定教學目標，教學目標要涵蓋四個維度的核心素養(yǎng)，并以融合式的教學目標列出。提問結束后，平臺生成了約300字符的回答，筆者做了截圖如圖2所示。

教學目標

通過實驗探究與三重表征分析，學生能夠：

1.解釋開放/密閉體系中質量變化的宏觀現象（如鎂條燃燒增重、蠟燭燃燒減重），從原子視角論證“反應前后原子三不變“的守恒本質，構建”宏觀-微觀-符號“聯動的物質變化觀（化學觀念×科學思維）；

2.設計并完成驗證質量守恒的創(chuàng)新實驗（如利用電子秤探究小蘇打與醋酸反應），分析裝置漏氣、氣體浮力等誤差成因，發(fā)展基于證據的實驗優(yōu)化能力（科學探究×科學思維）；

3.運用守恒定律推算反應物/生成物質量（如計算鐵與硫酸銅反應中析出銅的質量），批判性辨析水變油\"等偽科學現象，形成嚴謹的定量分析邏輯（科學思維×科學態(tài)度）；

4.結合碳中和背景下的工業(yè)案例（如垃圾熒燒質量核算），闡釋定律在資源循環(huán)與污染防控中的價值，提出綠色化學視角的實踐建議（社會責任×化學觀念）。

由圖2可知，DeepSeek制定的教學目標涵蓋了四個維度的核心素養(yǎng)，并以融合式列出。但這樣的教學目標并不完全適合筆者所教班級學生的實際情況，為此筆者先給DeepSeek上傳了一份班級學生總體的學業(yè)水平成績表，然后重新編制指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，請基于上述對學習內容和學習對象的分析，結合班級學生的實際情況制定教學目標，要求涵蓋四個維度的核心素養(yǎng)，并以融合式的教學目標列出。

最終在DeepSeek的輔助下，筆者整合并確定了以下教學目標：（1）能設計并完成實驗說明質量守恒定律，并闡釋其微觀本質，初步形成物質變化觀和守恒觀；（2）能根據質量守恒定律進行簡單的計算，并解決生產生活中的簡單問題;（3）在運用質量守恒定律解決生產生活中的簡單問題時，能逐步感悟到化學學科與生產生活的密切聯系。

2.2教學活動設計 解決怎么學的問題

要想更好地落實新課標的要求，精準破解學生心中的學習困惑，達成教學目標，必需要去深人分析學生學習困惑點產生的原因。

2.2.1分析產生困惑的原因

學生為什么會產生上述學習困惑點呢？筆者又給DeepSeek發(fā)送指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，想了解這一學習內容中學生學習困惑點的產生原因及解決建議，并以表格的方式呈現。提問結束后，平臺生成了約600字符的回答，筆者做了選擇性使用并整理如表2所示。

表2DeepSeek分析的學生學習困惑點產生原因及解決建議（部分）

表2所列的確是學生學習困惑點的產生原因，提供的解決建議也是很多教師在日常教學中行之有效的。比如，筆者在課堂上組織學生運用質量守恒定律解決生產生活中的簡單問題時就參考了DeepSeek的解決建議。筆者以解釋鎂條在氧氣中燃燒后固體質量會變大的現象為例，先組織學生準確寫出相關的文字表

點燃達式（鎂 + 氧氣一氧化鎂），然后引導學生讀出該文字表達式的含義（鎂和氧氣在點燃的條件下生成氧化鎂），接著結合表達式的含義與質量守恒定律，明確參加反應的鎂的質量與氧氣的質量之和等于生成的氧化鎂的質量，故燃燒后固體質量會變大，最后讓學生遷移解釋木炭在空氣中燃燒后固體質量為什么減小等現象，逐步強化質量守恒定律的應用。

2.2.2尋找解決困惑的辦法

明確了學生學習困惑產生的原因后，教師就需要針對原因結合實際來設計相應的教學活動。在設計教學活動之前，筆者再一次給DeepSeek上傳了一份班級學生總體的學業(yè)水平成績表，然后給DeepSeek發(fā)送指令如下：我是一名初中化學教師，現正在做“質量守恒定律”的教學設計，請根據之前分析的學生對于這一學習內容的認識基礎、學習困惑點及產生原因，同時結合2022版新課標對這一學習內容的要求和班級學生的真實學習水平，給出一些具體的教學建議和策略。

提問結束后，平臺生成了約2000字符的回答，包括從新課導入、實驗探究、微觀模擬、生活聯系、問題引導和合作學習六個角度的教學建議。它認為教師通過上述教學策略，可以更有針對性地解決學生的學習困惑，幫助學生更好地理解和掌握質量守恒定律。

例如，在新課導入環(huán)節(jié)DeepSeek給出的教學策略建議如圖3所示。由圖3可知，DeepSeek認為在課堂的導人環(huán)節(jié)要通過對比實驗來引發(fā)學生的認知沖突，這樣的設計能更好地激發(fā)學生的學習欲望，有利于破解“概念理解”維度的學習困惑。但考慮到學生對碳酸鈉與鹽酸反應、鐵與硫酸銅反應不熟悉等實際情況，筆者在課堂上選擇了以“紙張和超細鋼絲棉燃燒”為真實情境，讓學生直接觀察兩架電子天平上的示數變化（紙張變小，超細鋼絲棉變大）來形成認知沖突，并聚焦形成學習問題：化學反應前后物質質量到底是如何變化的？

1.對比實驗引發(fā)沖突

。實驗1（封閉體系）：白磷燃燒前后質量測量（錐形瓶 + 氣球）實驗2 （開放體系） ∵ 碳酸鈉與鹽酸反應 （燒杯不密封）。實驗3（驗證實驗）：鐵釘與硫酸銅溶液反應 （密閉U型管）。設置問題鏈：\"為什么前兩個實驗數據變化不同？第三個實驗如何改進才準確？“

圖3DeepSeek提供的新課導入環(huán)節(jié)的教學策略建議

2.3教學評價設計 解決學得怎樣的問題

教學評價是對課堂教學活動的價值進行判斷、挖掘和不斷提升的過程。開展教學評價對促進學校的教學改進、教師的專業(yè)成長以及對學生的全面發(fā)展都具有重要的意義。因此，筆者給DeepSeek發(fā)送了如下指令：我是一位初中化學教師，正在開展“質量守恒定律”的教學設計，如何評價學生對于這一學習內容的學習困惑點是否已破解，以及教學過程中如何開展教學評價。

提問結束后，平臺生成了約800字符的回答，它建議教師可以從課堂觀察與提問著手，即通過做針對性提問，觀察學生的反應來判定學生是否已經學會。還可以在學生小組討論與展示時，教師組織學生開展互評及自評活動，來評估學生的語言表達、理解深度以及能否正確分析實驗數據并得出結論的能力等。為了更好地了解學生學得怎樣，提高課堂教學的有效性，筆者設計了如表3所示的評價量表。

表3質量守恒定律課堂學習評價量表

當然，還有一項就是傳統(tǒng)的紙筆類書面評價，教師可以通過一些課堂或課外的練習來檢測學生對質量守恒定律的掌握情況。在設計評價試題時，筆者在平臺追加輸入了以下指令：我是一位初中化學教師，正在開展“質量守恒定律”的教學設計，請基于我班學生的實際，為“質量守恒定律”命制三道不同層次、素養(yǎng)立意的試題，并附帶答案。提問結束后，平臺給出了側重概念識記的基礎題、建立數學模型的應用題和培養(yǎng)科學思維的綜合題。受文章篇幅所限，此處僅羅列綜合題，做了截圖如圖4所示。

因為DeepSeek設計的基礎題和應用題是選擇題的形式，比較方便批閱和統(tǒng)計，所以學生在學完本節(jié)內容后，采用當堂檢測并組織學生以舉手的方式來統(tǒng)計（班級學生共45人）。其中基礎題的正確率為 97.8% ，應用題的正確率為 82.2% 。從統(tǒng)計數據來看，班級內的絕大多數學生對“質量守恒定律”這一學習內容有了較好的掌握和理解。

綜合題是實驗與探究題的形式，當堂完成批閱和統(tǒng)計比較困難。為此答卷收齊后，先對學生的答題情況進行分類匯總，然后拍成照片上傳至DeepSeek后再編輯指令如下：我是一位初中化學教師，正在開展“質量守恒定律”的教學設計，請給附件圖片中的學生答題情況做出評價，要求分析出學生已經學會和仍存在的學習困惑點及產生原因，并以表格的形式呈現。提問結束后，平臺生成了約1200字符的回答，筆者做了選擇性使用并整理如表4所示。

表4DeepSeek分析質量守恒定律課堂練習綜合題答題情況（部分）

DeepSeek也給出了相應的教學改進建議，如建議教師可針對性地設計“矛盾實驗解析”和“跨學科案例研討”等活動，幫助學生突破認知瓶頸，深化對質量守恒定律的理解。當然，學生的科學思維也不是一蹴而就的，它的形成需要經過螺旋式發(fā)展，只要教師的課堂教學設計是指向培養(yǎng)學生“證據-解釋-應用\"科學實踐能力的，素養(yǎng)導向的教學目標就一定會實現。

3運用Deepseek技術開展教學設計感悟

在DeepSeek的助力下，大大提高了開展教學設計的效率，整個教學設計從開始到完成花了不到半小時。當然，也許有教師會有質疑：為什么不讓DeepSeek直接生成一份完整的教學設計，而是要慢慢地、分步驟地去發(fā)送指令呢？筆者認為，一方面DeepSeek是一款推理型的人工智能工具，我們需要利用好它很強的交互性，把教學設計這一復雜的問題，拆解成一系列邏輯連貫的小問題，逐步地深入解決；另一方面有效的教學設計還需要考慮具體學校和班級的真實情況，而人工智能工具是很難準確捕捉到這些細微的差異的，因此需要教師根據實際情況分步就緒地發(fā)送指令。

在教育領域使用人工智能已是一個大趨勢，早在2018年北京師范大學余勝泉教授就提出：人工智能不會取代教師，但不使用人工智能的教師將會被使用人工智能的教師替代。未來的教育將進人教師與人工智能協(xié)作共存的時代，教師將與人工智能發(fā)揮各自的優(yōu)勢，協(xié)同實現個性化教育、公共教育和終身教育，共同促進人的全面發(fā)展[。為此，教師在面對人工智能工具時，要勇于面對，積極擁抱，并在教育教學中積極探索其應用策略，從而推動教學工作的創(chuàng)新和進步。

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