生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)在機(jī)理與實(shí)踐路徑

引用格式 付昱，李猛，王后雄.生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)在機(jī)理與實(shí)踐路徑.教學(xué)與管理，2025（13）：47-51.

生成式人工智能是人工智能時(shí)代革新的產(chǎn)物，其生成內(nèi)容具有高效性和創(chuàng)造性，能有效賦能課堂教學(xué)，打造教育新環(huán)境。2019年6月，國務(wù)院辦公廳頒布《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》，指出要深化課堂教學(xué)改革，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出，要重視信息技術(shù)的應(yīng)用，為各種潛力的師生提供多樣化的學(xué)習(xí)資源2。當(dāng)前，生成式人工智能憑借其智能化特點(diǎn)應(yīng)用于各學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中，其賦能高中化學(xué)教學(xué)不僅能促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)落實(shí)，而且有利于培養(yǎng)具有個(gè)性化特質(zhì)的時(shí)代新人。

一、生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)的價(jià)值意蘊(yùn)

1.通過人機(jī)智能協(xié)同，促進(jìn)學(xué)生深度參與

生成式人工智能賦能課堂教學(xué)，升級傳統(tǒng)授課方式，助力人機(jī)協(xié)同智能化。人機(jī)協(xié)同教學(xué)是教育創(chuàng)新以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢3。傳統(tǒng)教學(xué)模式下起主導(dǎo)作用的仍然是人類教師，學(xué)生對教學(xué)活動(dòng)的參與度偏低，往往是被動(dòng)接受知識的角色。這導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)模式下一師多生是常態(tài)、師生間交流不及時(shí)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。人機(jī)智能協(xié)同是人類教師發(fā)揮指導(dǎo)作用，將部分教學(xué)任務(wù)分配給生成式人工智能，其攜帶大量資源和人類教師一同參與教學(xué)。在師一機(jī)協(xié)同教學(xué)過程中生成式人工智能與學(xué)生互動(dòng)對話，能有效連接與平衡學(xué)生內(nèi)外部認(rèn)知結(jié)構(gòu)。機(jī)器教師的資源調(diào)配、人機(jī)互動(dòng)等功能可彌補(bǔ)傳統(tǒng)授課的不足。第一，一些危險(xiǎn)性或微觀反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，可通過虛擬實(shí)驗(yàn)來完成，以保障學(xué)生的安全性和參與性。第二，生成式人工智能用模擬場景的方式，提供豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，每一位學(xué)生都能夠與生成式人工智能進(jìn)行對話，其能動(dòng)性被調(diào)動(dòng)。第三，學(xué)生對于教學(xué)中產(chǎn)生的問題能夠及時(shí)詢問生成式人工智能并得到解答，保證不同水平學(xué)生都能夠跟上教學(xué)進(jìn)度。

2.通過提供豐富資源，助力教師教學(xué)設(shè)計(jì)

生成式人工智能從多個(gè)方面為教師提供了多樣且豐富的教學(xué)資源。教學(xué)形式方面，除了傳統(tǒng)的文字資料，教師還能通過生成式人工智能獲取動(dòng)畫視頻、化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示音頻等多種形式的資源。這些多元化的教學(xué)形式能夠滿足不同層次、不同學(xué)習(xí)風(fēng)格學(xué)生的需求，使化學(xué)課堂更加生動(dòng)。教學(xué)內(nèi)容方面，傳統(tǒng)教學(xué)中大多是單一知識傳授，不利于學(xué)生素養(yǎng)的整全發(fā)展，學(xué)生難以理解學(xué)科知識的產(chǎn)生與來源、關(guān)聯(lián)與結(jié)構(gòu)、作用與價(jià)值以及學(xué)科思想與方法。教師從生成式工人智能獲取學(xué)科背景知識、多學(xué)科交叉知識，將有助于設(shè)計(jì)更為豐富的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生加深對知識的理解。教學(xué)場景方面，生成式人工智能可營造不同教學(xué)場景。以化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室為例，它借助先進(jìn)的3D建模和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為學(xué)生打造高度逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這種沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生不僅能清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還能深人理解反應(yīng)原理，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多限制。

3.通過生成個(gè)性化方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能

生成式人工智能賦能課堂教學(xué)，其工作核心是促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，通過大量個(gè)性化學(xué)習(xí)激發(fā)個(gè)人潛能。每個(gè)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)上都有獨(dú)特的需求和特點(diǎn)，生成式人工智能能夠把握這些個(gè)性化因素，為學(xué)生定制專屬的發(fā)展方案。針對化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力較弱的學(xué)生，制定個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練計(jì)劃，從基本儀器的使用規(guī)范開始，逐步深人到復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的步驟分解練習(xí)。生成式人工智能及時(shí)檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并收集反饋信息，將這些信息提供給智能系統(tǒng)，以便系統(tǒng)不斷優(yōu)化個(gè)性化方案。同時(shí)，教師要加強(qiáng)與學(xué)生的溝通交流，了解他們的興趣愛好和發(fā)展需求，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到個(gè)性化學(xué)習(xí)中。

二、生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)在機(jī)理

生成式人工智能正處在一個(gè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，是時(shí)候思考其扮演的角色和重要性了。為更好地探究生成式人工智能如何賦能高中化學(xué)教學(xué)，嘗試提出“三化\"教育模型來闡釋其賦能高中化學(xué)教學(xué)的內(nèi)在機(jī)理（如圖1）。

1.以智能化手段發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)作為高中化學(xué)育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，智能化手段是其強(qiáng)有力的推動(dòng)器。一方面，智能化手段優(yōu)化教學(xué)方式?；瘜W(xué)學(xué)科宏一微一符相結(jié)合是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式，但學(xué)生從微觀層面認(rèn)識物質(zhì)存在一定的學(xué)習(xí)障礙，盡管提出使用AR技術(shù)加以改善，但效果不佳。在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，生成式人工智能以可視化的方式將學(xué)生不易想象到的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來，發(fā)展學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。另一方面，智能化手段豐富教學(xué)資源?？茖W(xué)知識的建構(gòu)要體現(xiàn)其過程性和探究性就必然離不開科學(xué)解釋和科學(xué)論證，生成式人工智能提供大量的數(shù)據(jù)支持和事實(shí)證明，以找到在課程中對科學(xué)探究問題的有效解答。此外，生成式人工智能可讓學(xué)生了解所學(xué)化學(xué)知識的歷史背景、相關(guān)人物以及重大化學(xué)事件，通過相關(guān)報(bào)道了解社會(huì)化學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀、社會(huì)性科學(xué)議題，明晰知識的來龍去脈，讓化學(xué)知識與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅可以提高學(xué)習(xí)興趣，而且可以感受和領(lǐng)悟科學(xué)精神，達(dá)到對知識的深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.以多元化模式營造化學(xué)教學(xué)場域

生成式人工智能賦能化學(xué)教學(xué)，多元化模式助力呈現(xiàn)更為豐富的教學(xué)場域。第一，突破物理層面的限制，實(shí)現(xiàn)時(shí)空多元化的教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)場域下，囿于教學(xué)時(shí)空的限制，師生只能在固定場景下的固定時(shí)間展開教學(xué)對話，部分學(xué)習(xí)疑問不能得到及時(shí)解答，這將阻礙學(xué)生深人學(xué)習(xí)，削弱其化學(xué)學(xué)習(xí)積極性。生成式人工智能作為機(jī)器教師，多時(shí)空優(yōu)勢有利于學(xué)生課前和課后學(xué)習(xí)。第二，增加人機(jī)協(xié)作互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主體多元化的教學(xué)。生成式人工智能化身教師參與到課堂教學(xué)中，豐富了課堂教學(xué)的形式，其化身為化學(xué)史講解員、科學(xué)家等，重現(xiàn)歷史場景與學(xué)生對話，讓學(xué)生走進(jìn)歷史，實(shí)現(xiàn)對化學(xué)學(xué)科知識的深度理解。第三，打破傳統(tǒng)單一的評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)。生成式人工智能可以從多個(gè)維度評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以多種方式精準(zhǔn)點(diǎn)評，追蹤學(xué)生的成長軌跡，監(jiān)測其發(fā)展趨勢[。第四，注重知識遷移，實(shí)現(xiàn)情境多元化的教學(xué)。在進(jìn)行教學(xué)方案設(shè)計(jì)時(shí)，教師通過與生成式人工智能問答啟發(fā)教學(xué)思維，利用生成式人工智能提供的多元化情境，豐富教學(xué)形式，以“多變”的真實(shí)問題情境承載“不變”的核心知識[]。

3.以個(gè)性化方式支撐智能評價(jià)系統(tǒng)

智能評價(jià)系統(tǒng)全方位把控育人總流程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。課前階段，生成式人工智能參與學(xué)生的新知預(yù)習(xí)，可以解答學(xué)生課前預(yù)習(xí)新概念、新實(shí)驗(yàn)、新物質(zhì)的疑惑，提升授課效率，拓展學(xué)生的知識。課中階段，基于課前對學(xué)生問題的收集與分析，針對性地安排課中輔助學(xué)習(xí)資料，進(jìn)行課堂知識學(xué)習(xí)的階段檢測；生成式人工智能作為學(xué)習(xí)助手參與教學(xué)過程，輔助教師講解重難點(diǎn)知識，促進(jìn)學(xué)生對知識的深度理解。課后階段，生成式人工智能對于學(xué)生課內(nèi)產(chǎn)生的問題能夠及時(shí)解答；根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況和課中學(xué)習(xí)情況定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，精準(zhǔn)解決學(xué)習(xí)痛點(diǎn)，提升學(xué)習(xí)效率；參考課中檢測，采用習(xí)題或?qū)υ挼姆绞皆O(shè)置情境應(yīng)用，檢驗(yàn)學(xué)生對知識的掌握；輔助學(xué)生完成課后創(chuàng)新類習(xí)題，學(xué)生提供思路，生成式人工智能及時(shí)驗(yàn)證創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)或方法的可行性和安全性。若學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新練習(xí)中遇到困難，可運(yùn)用生成式人工智能答疑解惑、制定方案、情境應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新發(fā)展。相較于人類教師，生成式人工智能評價(jià)系統(tǒng)語言庫更全面，能夠?qū)γ恳粋€(gè)學(xué)生進(jìn)行客觀評價(jià)。生成式人工智能通過全程參與教學(xué)過程，可以對學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)、考試成績等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為學(xué)生學(xué)業(yè)水平精確畫像，為分層教學(xué)提供更科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)[12]。

三、生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)的實(shí)踐路徑

1.賦能教學(xué)設(shè)計(jì)，雙師共創(chuàng)教學(xué)方案

教學(xué)設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)的基本依據(jù)，可以明確教學(xué)目標(biāo)，讓教學(xué)有序開展。用\"文心一言”設(shè)計(jì)人教版必修第二冊“自然資源的開發(fā)利用”金屬礦物的開發(fā)利用教學(xué)方案。教師在加以限定詞“以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”和具體的教學(xué)要求后進(jìn)行提問，“文心一言”生成教學(xué)目標(biāo)。確定好教學(xué)目標(biāo)后，教師還可以利用生成式人工智能獲取教學(xué)靈感，拓寬設(shè)計(jì)思路。

[提問]高中化學(xué)以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，以金屬礦物利用為例，旨在了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法，請?jiān)O(shè)計(jì)出人教版高中化學(xué)必修二“自然資源的開發(fā)利用”—金屬礦物的開發(fā)利用的教學(xué)目標(biāo)。

[文心一言]（1）能夠辨識自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)。（2）能夠建構(gòu)金屬冶煉的思維模型，以預(yù)測和解釋金屬冶煉的方法。（3）能說出金屬冶煉對環(huán)境和社會(huì)的雙重影響，并提出減少資源消耗和環(huán)境污染的合理化建議。（節(jié)選）

[提問]對于高中化學(xué)自然資源的開發(fā)利用中金屬礦物的開發(fā)利用這一內(nèi)容，如何設(shè)計(jì)有創(chuàng)新點(diǎn)的教學(xué)方案？（簡單描述即可）

[文心一言]虛擬實(shí)境體驗(yàn)：利用VR技術(shù)，讓學(xué)生“走進(jìn)”金屬礦山，近距離觀察金屬礦物的形態(tài)、分布，并模擬開采過程，增強(qiáng)直觀感受。互動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究：設(shè)計(jì)一系列與金屬冶煉相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手操作，探究金屬冶煉的原理和條件。跨學(xué)科整合項(xiàng)目：結(jié)合地理、歷史等學(xué)科，開展“金屬與文明”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，探討金屬礦物在人類歷史中的作用，以及不同文明對金屬資源的利用方式。環(huán)保主題辯論：組織一場關(guān)于“金屬礦物開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)”的辯論賽，引導(dǎo)學(xué)生思考如何在金屬礦物開發(fā)利用中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展數(shù)字化學(xué)習(xí)資源：利用在線課程、虛擬實(shí)驗(yàn)室等數(shù)字化資源，為學(xué)生提供更多元化的學(xué)習(xí)途徑，同時(shí)便于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

“文心一言”在協(xié)助進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)提供了符合《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求的教學(xué)目標(biāo)。鑒于人類教師在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)備課資源不足，利用“文心一言”能夠啟發(fā)教師思維，提高教學(xué)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。“文心一言”提供了幾種教學(xué)活動(dòng)，然而生成完整的教學(xué)過程，還需要教師進(jìn)一步提出要求：“具體的教師和學(xué)生活動(dòng)”“符合高中學(xué)生探究水平”“活動(dòng)過程中融入本節(jié)課程的基礎(chǔ)知識內(nèi)容”。

[文心一言]1.金屬礦物尋寶游戲（基礎(chǔ)知識融入：金屬存在形式與識別）

·教師活動(dòng)：設(shè)計(jì)尋寶游戲，將代表不同活潑性金屬的礦物樣本或模型隱藏起來；準(zhǔn)備金屬礦物識別手冊，介紹各種金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，以及它們在自然界中的存在形式。

·學(xué)生活動(dòng)：分組進(jìn)行尋寶，利用識別手冊識別金屬礦物。記錄尋找到的金屬礦物種類，并嘗試根據(jù)它們的性質(zhì)進(jìn)行分類。討論金屬礦物在日常生活中的應(yīng)用，以及它們對人類社會(huì)的貢獻(xiàn)。

2.金屬冶煉小劇場（基礎(chǔ)知識融入：金屬冶煉方法）

·教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生了解金屬冶煉的基本原理和不同方法，特別是電解法、熱還原法和熱分解法；提供劇本框架，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)金屬活潑性選擇合適的冶煉方法進(jìn)行創(chuàng)作。

·學(xué)生活動(dòng)：分組編寫劇本，模擬金屬冶煉的過程，包括礦石的開采、冶煉方法的選擇、金屬的提取等在表演中展示不同活潑性金屬的治煉方法，以及冶煉過程中可能遇到的問題和解決方案。表演結(jié)束后，進(jìn)行班級分享和討論，引導(dǎo)學(xué)生思考如何優(yōu)化冶煉過程，減少環(huán)境污染。

3.廢舊金屬藝術(shù)品創(chuàng)作（基礎(chǔ)知識融入：廢舊金屬回收利用）

·教師活動(dòng)：提供廢舊金屬材料，以及藝術(shù)創(chuàng)作所需的工具和材料；引導(dǎo)學(xué)生了解廢舊金屬回收利用的重要性和意義，特別是針對不同活潑性金屬的回收利用方法。

·學(xué)生活動(dòng)：分組或個(gè)人選擇廢舊金屬材料進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，思考如何將廢舊金屬轉(zhuǎn)化為美觀且實(shí)用的藝術(shù)品。完成作品后，進(jìn)行班級展示和評選，分享創(chuàng)作心得和靈感來源，同時(shí)討論廢舊金屬回收利用的環(huán)保意義。

4.金屬開發(fā)與利用辯論賽（基礎(chǔ)知識融入：金屬開發(fā)與利用的社會(huì)影響）

·教師活動(dòng)：設(shè)計(jì)辯論賽的辯題，如“金屬的開發(fā)與利用是否有利于環(huán)境保護(hù)”“不同活潑性金屬的治煉方法對環(huán)境的影響”等；提供辯論技巧和策略指導(dǎo)，確保辯論賽的公平性和存效性。

·學(xué)生活動(dòng)：分組準(zhǔn)備辯論材料，包括事實(shí)依據(jù)、數(shù)據(jù)支持、論點(diǎn)論據(jù)等，特別是針對不同活潑性金屬的冶煉方法和環(huán)境影響進(jìn)行深入分析。辯論結(jié)束后，進(jìn)行反思和總結(jié)，思考如何平衡金屬的開發(fā)與利用和環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。

雙師共創(chuàng)有利于教學(xué)過程的優(yōu)化升級，“文心一言”生成的教學(xué)活動(dòng)滿足教師所提要求，圍繞金屬礦物的開發(fā)利用，從4個(gè)部分展開，教學(xué)過程中涵蓋游戲、劇本編寫、藝術(shù)品制作、辯論賽等活動(dòng)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維、動(dòng)手能力等，助力實(shí)現(xiàn)“素養(yǎng)導(dǎo)向\"的教學(xué)。每個(gè)部分都從教師活動(dòng)和學(xué)生活動(dòng)進(jìn)行了描述，便于化學(xué)教師能快速、清楚地了解教學(xué)流程，開展教學(xué)活動(dòng)。

2.賦能課堂檢測，實(shí)時(shí)反饋學(xué)習(xí)成效

生成式人工智能賦能課堂檢測是提升教學(xué)效果的有效手段，有利于教師實(shí)時(shí)了解每位學(xué)生的知識掌握情況。生成式人工智能參與課堂檢測，進(jìn)行智能化實(shí)時(shí)評估，通過教師與“文心一言”互動(dòng)對話，劃定階段檢測范圍、確定檢測方式后，生成結(jié)果不僅能夠緊密結(jié)合知識內(nèi)容，而且生成問題難度由易到難。根據(jù)學(xué)生的回答，其還能對學(xué)生階段學(xué)習(xí)情況進(jìn)行智能分析。

[提問]根據(jù)人教版高中必修二第八章“化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展”第一節(jié)“自然資源的開發(fā)利用”的教學(xué)內(nèi)容，提問三個(gè)屬于金屬礦物的開發(fā)利用知識板塊的問題。（不用給出答案）

[文心一言]1.請列舉并解釋金屬礦物在自然界中的主要存在形式及其特點(diǎn)；2.描述并比較金屬冶煉中熱分解法、熱還原法和電解法的基本原理及其適用金屬類型；3.金屬礦物的開采和冶煉對環(huán)境和人類健康可能產(chǎn)生哪些影響？如何采取有效措施來減少這些影響？

[學(xué)生回答]對于第二個(gè)問題：不同活潑性金屬有不同的冶煉方法，不活潑的金屬可以采用熱分解法，非?；顫姷慕饘倏梢圆捎秒娊夥?，相對不活潑的金屬采用置換法，對于大部分的金屬也可以采用熱還原法。

[文心一言]您的回答基本正確，但有一點(diǎn)需要稍作調(diào)整。在金屬冶煉的方法中，通常不使用“置換法”這一術(shù)語來直接描述大部分金屬的冶煉過程，盡管在某些特定情況下，如濕法冶金中，可能會(huì)用到置換反應(yīng)來提取金屬。但更常見的描述是“熱還原法”，它適用于大多數(shù)相對不活潑的金屬。因此，更準(zhǔn)確的回答應(yīng)該是：不同的活潑性金屬有不同的冶煉方法。對于不活潑的金屬（如汞、銀等），由于其化合物穩(wěn)定性較差，可以直接采用熱分解法，在高溫下使金屬化合物分解為金屬單質(zhì)和氣體或揮發(fā)性物質(zhì)。對于非?；顫姷慕饘伲ㄈ玮洝⑩c、鋁等），由于其離子難以被還原，通常采用電解法，通過電解熔融的金屬化合物來制取金屬單質(zhì)。對于大部分相對不活潑的金屬（如鐵、銅、鋅等），則采用熱還原法，利用還原劑（如碳、一氧化碳、氫氣或活潑金屬等）在高溫下將金屬化合物還原為金屬單質(zhì)。

對于學(xué)生的回答，“文心一言”首先會(huì)給予適當(dāng)評價(jià)，然后點(diǎn)明回答欠佳的部分，最后給出完整正確的回答。針對每位學(xué)生的回答，文心一言的評價(jià)和建議都不相同，切實(shí)做到診斷了每位學(xué)生的階段學(xué)習(xí)情況并及時(shí)修正學(xué)生的認(rèn)知錯(cuò)誤，達(dá)成高效了解學(xué)情、穩(wěn)步推進(jìn)教學(xué)過程的效果。

3.賦能課后發(fā)展，定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案

傳統(tǒng)課堂中一對多的課后學(xué)習(xí)方式不利于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。一方面，課后學(xué)生難以實(shí)現(xiàn)空間上的統(tǒng)一，且由于每位學(xué)生情況不同，會(huì)產(chǎn)生不同的疑問，或是對于基礎(chǔ)知識的理解，或是對于知識的深入探索。此時(shí)，生成式人工智能可以突破時(shí)空界限隨時(shí)隨地地為學(xué)生答疑解惑。另一方面，生成式人工智能可以為學(xué)生定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。通過比對課前設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)、課中階段的檢測，對于部分沒有完全掌握的知識，可以借助生成式人工智能定制學(xué)習(xí)方案。例如，學(xué)生向“文心一言”提出要求：“對于熱分解法，請為我定制該部分知識的復(fù)習(xí)方案，符合高中對本部分內(nèi)容的要求，去除危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)操作?！?/p>

[文心一言]

一、知識點(diǎn)回顧與理解

1.定義與原理：閱讀教材或筆記，明確熱分解法的定義，并嘗試用自己的話解釋其背后的化學(xué)原理；2.反應(yīng)條件與產(chǎn)物：列出幾種常見金屬化合物（如氧化汞、硝酸銀）在熱分解過程中的反應(yīng)條件（理論上的溫度、壓力等）和預(yù)期產(chǎn)物，嘗試分析這些產(chǎn)物形成的原因，并查閱相關(guān)資料進(jìn)行驗(yàn)證；3.實(shí)驗(yàn)安全與注意事項(xiàng)：閱讀實(shí)驗(yàn)安全手冊，了解個(gè)人防護(hù)裝備、實(shí)驗(yàn)區(qū)域準(zhǔn)備和應(yīng)急處理措施。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)與模擬

1.虛擬實(shí)驗(yàn)室體驗(yàn)：利用虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件或在線資源，進(jìn)行熱分解法的虛擬實(shí)驗(yàn)；2.模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：在虛擬實(shí)驗(yàn)中記錄加熱時(shí)間、溫度變化、產(chǎn)物生成等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并分析這些數(shù)據(jù)，理解它們?nèi)绾畏从碂岱纸膺^程的化學(xué)原理。

三、案例分析與實(shí)踐應(yīng)用

1.典型實(shí)驗(yàn)案例分析：選擇一個(gè)典型的熱分解法實(shí)驗(yàn)案例，詳細(xì)研究其實(shí)驗(yàn)步驟、觀察到的現(xiàn)象和得出的結(jié)論。嘗試用自己的話復(fù)述這些案例，并解釋其中的化學(xué)原理；2.實(shí)踐應(yīng)用探索：研究熱分解法在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)或日常生活中的實(shí)際應(yīng)用案例，撰寫一篇短文或制作一份海報(bào)，介紹這些應(yīng)用及其背后的化學(xué)原理。

四、習(xí)題與知識拓展

1.習(xí)題訓(xùn)練：完成與熱分解法相關(guān)的選擇題、填空題和簡答題，確保對每道題目都能給出準(zhǔn)確的答案，并理解其背后的化學(xué)原理；2.知識拓展閱讀：查閱相關(guān)文獻(xiàn)或在線資源，了解熱分解法的最新研究進(jìn)展、新型催化劑的應(yīng)用或跨學(xué)科的應(yīng)用案例；撰寫一篇讀書報(bào)告或綜述文章，總結(jié)這些新知識。

五、總結(jié)與反思

回顧整個(gè)復(fù)習(xí)過程，總結(jié)自己在學(xué)習(xí)熱分解法方面的進(jìn)步和收獲。思考還有哪些方面需要進(jìn)一步提高，并制定后續(xù)的學(xué)習(xí)計(jì)劃。同時(shí)，反思在虛擬實(shí)驗(yàn)和案例分析中學(xué)到的知識和經(jīng)驗(yàn)，思考如何將它們應(yīng)用于未來的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中。

“文心一言”生成結(jié)果會(huì)從知識點(diǎn)回顧與理解、虛擬實(shí)驗(yàn)與模擬、案例分析與實(shí)踐應(yīng)用、習(xí)題與知識拓展、總結(jié)與反思五個(gè)步驟列出詳細(xì)復(fù)習(xí)方案。對于復(fù)習(xí)方案中提到的習(xí)題訓(xùn)練，可以借鑒課中檢測的方式，通過再次對話讓生成式人工智能生成練習(xí)題。提問生成式人工智能：“請給出一些選擇題和判斷題對人教版高中必修二‘自然資源的開發(fā)利用'的金屬礦物的開發(fā)利用教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行檢測。（不用給出答案）”

選擇題：

1.下列哪種金屬在自然界中通常以游離態(tài)存在？

A.鐵（Fe）B.金（Au）C.銅（ Cu ）D.鋁（A1）

2.金屬冶煉過程中，將礦石中的有用成分與無用成分分離的過程稱為：

A.破碎B.磨礦 C.選礦 D.焙燒

3.下列哪種方法適用于冶煉非?；顫姷慕饘?，如鈉（Na）和鋁（A1）？

A.熱分解法B.熱還原法C.電解法D.置換法

4.金屬冶煉前的準(zhǔn)備階段不包括以下哪項(xiàng)？

A.礦石的開采B.礦石的破碎與磨礦C.礦石的選礦D. 礦石的焙燒或燒結(jié)

5.下列關(guān)于金屬冶煉對環(huán)境影響的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？

A.金屬冶煉過程中可能產(chǎn)生大量的廢氣、廢水和固廢。B.金屬冶煉對環(huán)境的污染可以通過技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)保政策得到有效控制。C.金屬冶煉對環(huán)境的影響只局限于冶煉廠周邊地區(qū)。D.金屬冶煉過程中需要關(guān)注資源的合理利用和節(jié)能減排。

判斷題：

1.金屬元素在自然界中主要以單質(zhì)形式存在。

2.金屬冶煉過程中，破碎與磨礦的目的是將礦石磨成細(xì)粉，以便后續(xù)冶煉過程中的化學(xué)反應(yīng)能更充分地進(jìn)行。

3.熱分解法適用于冶煉所有類型的金屬。

4.金屬冶煉前的準(zhǔn)備階段對于提高冶煉效率和金屬回收率至關(guān)重要。

5.金屬礦物的開采和冶煉對環(huán)境沒有影響，可以實(shí)現(xiàn)完全的可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)仍處于探索階段，面臨著許多挑戰(zhàn)：其一，生成式人工智能無法準(zhǔn)確評估現(xiàn)實(shí)情況作出回答。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但生成式人工智能還難以實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)條件的評估，這不利于教師在課程中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其二，生成式人工智能生成內(nèi)容的權(quán)威性有待考究，特別對于前沿領(lǐng)域研究的專業(yè)知識，存在部分偏差。其三，對于如何正確運(yùn)用智能工具服務(wù)教育仍是難題。若教師和學(xué)生因?yàn)槿狈ψ銐蛲陚涞闹R和相應(yīng)的關(guān)鍵能力，認(rèn)知外包可能會(huì)導(dǎo)致其陷入典型教育陷阱，出現(xiàn)認(rèn)知偏見與極端化[13]。

總之，生成式人工智能賦能高中化學(xué)教學(xué)已成為一種趨勢，人機(jī)結(jié)合的思維方式將逐漸成為現(xiàn)代人認(rèn)知世界的基本方式，但要警惕技術(shù)依賴下的主體“失能”，避免認(rèn)知碎片化、思維幼稚化，要不斷地提升個(gè)人認(rèn)知能力，以審慎的態(tài)度擁抱人工智能對教育帶來的變革。

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