人工智能背景下高中化學(xué)智慧課堂建設(shè)思路與教學(xué)實(shí)踐研究

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-6058（2025）18-0077-03

數(shù)字化時(shí)代，人工智能技術(shù)逐漸滲透到教育的各個(gè)環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)是一門注重實(shí)驗(yàn)探究、理論理解和知識(shí)應(yīng)用的學(xué)科，傳統(tǒng)教學(xué)模式在一定程度上難以滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求。智慧課堂借助人工智能技術(shù)能夠整合豐富的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的多元化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化和智能化，為高中化學(xué)教學(xué)帶來新的活力與機(jī)遇。

一、高中化學(xué)智慧課堂的特點(diǎn)與優(yōu)勢

（一）教學(xué)資源的豐富性與多元化

人工智能技術(shù)使教學(xué)資源的獲取和整合變得更加便捷。教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)獲取海量的化學(xué)教學(xué)素材，包括虛擬實(shí)驗(yàn)視瀕、微觀粒子動(dòng)態(tài)模擬、前沿化學(xué)科研成果等。這些多元化的資源能夠以更直觀、生動(dòng)的方式呈現(xiàn)化學(xué)知識(shí)，幫助學(xué)生更好地理解抽象概念。

（二）學(xué)習(xí)過程的個(gè)性化與精準(zhǔn)化

教師可以利用人工智能的數(shù)據(jù)分析功能實(shí)時(shí)了解每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，包括學(xué)習(xí)進(jìn)度、知識(shí)掌握程度、薄弱環(huán)節(jié)等。基于這些數(shù)據(jù)，智能教學(xué)系統(tǒng)能夠?yàn)閷W(xué)生量身定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案，推送有針對(duì)性的學(xué)習(xí)內(nèi)容和練習(xí)。對(duì)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，系統(tǒng)可以提供更多基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的講解和鞏固練習(xí)；對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，系統(tǒng)可以推薦拓展性的學(xué)習(xí)資源和具有挑戰(zhàn)性的題目，以滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)。

（三）互動(dòng)性增強(qiáng)

智慧課堂打破了傳統(tǒng)課堂的時(shí)空限制，增強(qiáng)了師生、生生之間的互動(dòng)交流。借助在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和移動(dòng)終端設(shè)備，學(xué)生可以隨時(shí)向教師提問，教師能及時(shí)給予解答和反饋。同時(shí)，學(xué)生之間可以通過小組合作學(xué)習(xí)、在線討論等方式共同探討化學(xué)問題，分享學(xué)習(xí)心得。這種人工智能技術(shù)所帶來的互動(dòng)性不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力和批判性思維。

（四）實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與拓展

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，但受實(shí)驗(yàn)條件、安全因素等的限制，一些實(shí)驗(yàn)難以在課堂上開展。人工智能技術(shù)（如虛擬實(shí)驗(yàn)室）的出現(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了新的解決方案。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種復(fù)雜、危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過模擬操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。虛擬實(shí)驗(yàn)不僅能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，而且能讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

二、高中化學(xué)智慧課堂建設(shè)思路

（一）完善硬件與軟件設(shè)施

1.智能教學(xué)設(shè)備

學(xué)校應(yīng)配備先進(jìn)的多媒體教學(xué)設(shè)備，如智能白板、投影儀、錄播系統(tǒng)等，為課堂教學(xué)提供良好的硬件支持。同時(shí)，確保校園網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，滿足師生對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求。

2.教學(xué)軟件平臺(tái)

引入功能強(qiáng)大的化學(xué)教學(xué)軟件，如化學(xué)繪圖軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)軟件。這些軟件能夠輔助教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂演示和管理學(xué)生學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

（二）提升教師的信息技術(shù)能力

1.培訓(xùn)與學(xué)習(xí)

學(xué)校應(yīng)定期組織教師參加相關(guān)的人工智能技術(shù)培訓(xùn)課程，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、教學(xué)軟件的使用方法、在線教學(xué)平臺(tái)的操作技巧等。通過培訓(xùn)，教師能夠熟練掌握各種信息技術(shù)工具，并將其靈活應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中。

2.教學(xué)實(shí)踐與反思

學(xué)校應(yīng)鼓勵(lì)教師在日常教學(xué)中積極嘗試運(yùn)用人工智能技術(shù)開展智慧課堂教學(xué)實(shí)踐，不斷探索適合學(xué)生的教學(xué)模式和方法。同時(shí)，教師要對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行反思和總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并加以改進(jìn)，逐步提高自己的信息技術(shù)應(yīng)用能力和教學(xué)水平。

（三）教學(xué)資源的整合與開發(fā)

1.資源篩選與整合

教師要從眾多的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源中篩選出優(yōu)質(zhì)、適合教學(xué)內(nèi)容的資源，并對(duì)其進(jìn)行整合。學(xué)校應(yīng)建立內(nèi)部化學(xué)教學(xué)資源庫，將教學(xué)課件、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)視頻、練習(xí)題等資源進(jìn)行分類整理，方便教師在教學(xué)過程中隨時(shí)調(diào)用；鼓勵(lì)教師之間相互分享教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)資源的共建共享。

2.個(gè)性化資源開發(fā)

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實(shí)際和學(xué)生的特點(diǎn)，開發(fā)具有針對(duì)性的個(gè)性化教學(xué)資源。例如，結(jié)合本地實(shí)際情況和學(xué)生的興趣愛好，設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、編寫拓展性學(xué)習(xí)資料等。此外，還可以利用人工智能技術(shù)生成一些具有交互性的教學(xué)資源，如互動(dòng)式課件、智能練習(xí)題等，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

（四）構(gòu)建教學(xué)評(píng)價(jià)體系

1.多元化的評(píng)價(jià)指標(biāo)

構(gòu)建多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)體系不僅要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，而且要注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)態(tài)度、創(chuàng)新能力等方面的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)可以包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、小組合作能力、實(shí)驗(yàn)操作技能、在線學(xué)習(xí)參與度等。通過多元化的評(píng)價(jià)，全面、客觀地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為改進(jìn)教學(xué)提供依據(jù)。

2.智能評(píng)價(jià)工具的應(yīng)用

借助人工智能技術(shù)開發(fā)的智能評(píng)價(jià)工具，如自動(dòng)批改作業(yè)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)等，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集和分析。這些工具能夠快速、準(zhǔn)確地反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的學(xué)習(xí)問題并調(diào)整教學(xué)策略。同時(shí)，學(xué)生也可以通過智能評(píng)價(jià)工具了解自己的學(xué)習(xí)狀況，明確努力方向。

三、高中化學(xué)智慧課堂教學(xué)實(shí)踐案例

（一）案例一：氧化還原反應(yīng)的智慧課堂教學(xué)

1.教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生能夠掌握氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念，學(xué)會(huì)判斷氧化還原反應(yīng)，理解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征。

過程與方法目標(biāo)：通過小組合作探究、數(shù)據(jù)分析等方式，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯思維能力和合作學(xué)習(xí)能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神

2.教學(xué)過程

課前預(yù)習(xí)：教師通過智能學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)向?qū)W生推送預(yù)習(xí)任務(wù)，包括與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的微課視頻、預(yù)習(xí)測試題等。學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)微課視頻，了解氧化還原反應(yīng)的基本概念，并完成預(yù)習(xí)測試題。系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行分析，生成數(shù)據(jù)報(bào)告反饋給教師。教師根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)告了解學(xué)生預(yù)習(xí)過程的難點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，以此調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)。

課堂導(dǎo)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(yīng)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后，通過提問引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的化學(xué)原理，從而引人本節(jié)課的主題一一氧化還原反應(yīng)。

知識(shí)講解：教師結(jié)合預(yù)習(xí)測試題中學(xué)生暴露出的問題，有針對(duì)性地講解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)和特征，利用動(dòng)畫演示氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移過程，幫助學(xué)生直觀理解抽象概念。同時(shí)，通過對(duì)具體化學(xué)反應(yīng)方程式的分析，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念和判斷方法。

小組合作探究：教師將學(xué)生分成若干小組并布置探究任務(wù)一一分析常見化學(xué)反應(yīng)中元素化合價(jià)的變化，判斷哪些是氧化還原反應(yīng)，并找出氧化劑和還原劑。各小組通過組內(nèi)討論、查閱資料等方式完成探究任務(wù)，并將結(jié)果記錄在小組探究報(bào)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(xué)生進(jìn)行提問和評(píng)價(jià)。教師對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，肯定優(yōu)點(diǎn)、指出不足，并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)氧化還原反應(yīng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

課堂練習(xí)與反饋：教師通過智能教學(xué)系統(tǒng)向?qū)W生推送有針對(duì)性的練習(xí)題，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成練習(xí)題，系統(tǒng)自動(dòng)批改并反饋成績。教師根據(jù)練習(xí)結(jié)果對(duì)學(xué)生存在的共性問題進(jìn)行集中講解，對(duì)個(gè)別學(xué)生的問題進(jìn)行單獨(dú)輔導(dǎo)。

課堂總結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容，包括氧化還原反應(yīng)的相關(guān)概念、本質(zhì)、特征和判斷方法等。學(xué)生進(jìn)行自我總結(jié)和反思，梳理知識(shí)體系。

課后拓展：教師通過智能學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)布置課后拓展任務(wù)，如讓學(xué)生查閱資料，了解氧化還原反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，并撰寫一篇相關(guān)小論文。同時(shí)，通過系統(tǒng)推送一些與氧化還原反應(yīng)相關(guān)的在線學(xué)習(xí)資源，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索。

3.教學(xué)效果分析

通過本次智慧課堂教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解更加深人，學(xué)習(xí)積極性明顯提高。從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生在小組合作探究和成果展示環(huán)節(jié)中表現(xiàn)活躍，能夠積極思考并主動(dòng)發(fā)表自己的觀點(diǎn)，合作能力得到了鍛煉。從練習(xí)和測試的成績來看，學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的掌握程度較好，與傳統(tǒng)教學(xué)相比學(xué)生的成績有了顯著提升。此外，通過課后拓展任務(wù)，學(xué)生不僅拓寬了知識(shí)面，還培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。

（二）案例二：化學(xué)平衡的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：學(xué)生能夠理解化學(xué)平衡的概念、特征，掌握影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，學(xué)會(huì)運(yùn)用勒夏特列原理分析化學(xué)平衡問題。

過程與方法目標(biāo)：通過虛擬實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力，提高學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

2.教學(xué)過程

情境導(dǎo)入：教師通過多媒體展示一些化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)平衡在實(shí)際生產(chǎn)中的重要性，從而引出本節(jié)課的主題—一化學(xué)平衡。

理論講解：教師利用課件講解化學(xué)平衡的概念、特征以及化學(xué)平衡常數(shù)的含義和表達(dá)式，通過舉例說明幫助學(xué)生理解化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法。

虛擬實(shí)驗(yàn)探究：教師向?qū)W生介紹虛擬實(shí)驗(yàn)室的操作方法和注意事項(xiàng)，然后布置虛擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)—探究濃度、溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇合適的實(shí)驗(yàn)藥品和儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，

小組討論與交流：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和心得體會(huì)。各小組對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題進(jìn)行分析，嘗試提出解決方案。教師參與各小組的討論，引導(dǎo)學(xué)生深入思考問題，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的化學(xué)原理

總結(jié)歸納：教師組織學(xué)生進(jìn)行全班交流，各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師對(duì)各小組的匯報(bào)進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)，歸納影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及勒夏特列原理的內(nèi)容。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生將虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)生活中的化學(xué)平衡問題聯(lián)系起來，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

課堂練習(xí)與鞏固：教師通過智能教學(xué)系統(tǒng)布置與化學(xué)平衡相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。系統(tǒng)自動(dòng)批改學(xué)生的作業(yè)并反饋學(xué)生的答題情況，教師對(duì)學(xué)生存在的問題進(jìn)行有針對(duì)性的講解。

課后拓展：教師布置課后作業(yè)，讓學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)平衡知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，探究某一因素對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)際操作驗(yàn)證。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料，了解化學(xué)平衡在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

3.教學(xué)效果分析

通過虛擬實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力得到了提高。在小組討論和交流環(huán)節(jié)，學(xué)生相互學(xué)習(xí)、相互啟發(fā)，合作學(xué)習(xí)能力和思維能力得到了提升。從課堂練習(xí)和課后作業(yè)的完成情況來看，學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡知識(shí)的掌握更加牢固，能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題

四、結(jié)論

在人工智能背景下，建設(shè)高中化學(xué)智慧課堂是教育教學(xué)改革的必然趨勢。通過配備先進(jìn)的硬件與軟件設(shè)施、提升教師的信息技術(shù)能力、整合與開發(fā)教學(xué)資源以及構(gòu)建科學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，可以有效打造高中化學(xué)智慧課堂。在教學(xué)實(shí)踐中，智慧課堂能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。然而，智慧課堂建設(shè)是一個(gè)長期的過程，需要學(xué)校、教師和學(xué)生的共同努力。在未來的教學(xué)中，我們應(yīng)不斷探索和實(shí)踐，進(jìn)一步完善智慧課堂教學(xué)模式，使其更好地服務(wù)于高中化學(xué)教學(xué)，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯 陳明）