“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学实践研究

徐海燕　秦红兵

摘 要：对于高中化学教学而言，人工智能技术能够渗透于课前、课中、课后，对教师的教学活动和学生的学习活动进行全方位跟踪，打造现代化的新型智慧课堂，全面推动教育教学质量的提高。智慧课堂是高效、精准的代名词，未来的教育必然会以智慧课堂为发展方向。高中化学教师必须加强对现代人工智能技术的学习，积极探索智慧课堂的构建方法，在实践教学中发现问题，探索问题，解决问题。文章立足高中化学教学实践，深入分析了“人工智能+教育”的内涵、智慧课堂的内涵，融合了高中化学教学背景、教学依据，探索了课堂教学实践策略，以供参考。

关键词：人工智能；高中化学；智慧课堂；实践策略

中图分类号：G427                                文献标识码：A                                       文章编号：2097-1737（2022）33-0009-03

引  言

人工智能技术能够推动教育创新，提高教育质量，让我国教育迈向新的发展台阶。当前，学术界关于“人工智能+教育”、智慧课堂的研究较多，新的教育发展方向已经开启，人工智能技术即将掀起新一轮的教育革命。高中化学教学内容具有抽象性较强、难度较大、题材广泛等特点，学生接受高中化学知识比较困难。在这种局面下，教学改革十分有必要，教师需要充分利用人工智能技术，打造全新的化学课堂样态，提高化学課堂的活力[1]。

一、“人工智能+教育”内涵分析

首先，人工智能是具有交叉性质的一门学科，涵盖了计算机技术、哲学、神经生理学、心理学等，是通过计算机来模拟人的知觉、推理、交流、学习的一种技术，泛指各类智能设备和智能软件[2]。为了全面提高教育教学水平，人们将人工智能技术应用在教育领域，形成了“人工智能+教育”的基本概念，有效推动了教育教学的发展。“人工智能+教育”是以往“互联网+教育”的进化，能够真正落实以学生为中心的教育理念，推动教学技术的更新。在“人工智能+教育”

的背景下，教师需要将学科教学与学生自我发展紧密结合，通过智能设备、智能软件开展课堂教学和实时评测，增强实践教学的精准性。

二、智慧课堂内涵分析

与传统的课堂教学模式相比，智慧课堂能够充分利用数据库和现代信息网络，让课堂教学氛围变得更加轻松愉快，使教学效率更高，打造个性化、数字化的新型课堂。化学教师可以利用智慧课堂开展导学，基于智慧课堂实现课中动态交互，通过智慧课堂拓展相关领域的化学知识，做好课后延伸，有效降低化学知识的抽象性，打造“导—学—教—评—测”的模式，提高化学课堂教学水平[3]。

三、“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学背景

（一）人工智能技术助推智慧校园建设工作

随着人工智能技术的快速发展，人们的生存空间得到了拓展和延伸，校园教学环境、教育模式、课堂样态都已经呈现出了崭新的面貌。智慧校园为教师和学生搭建了虚拟的空间，学校领导需要进一步加快智慧校园的建设，充分发挥各项先进科技的作用，将先进科技与科研、教育教学、学生管理等工作有机结合起来，营造出重视科技、追求真理、包容开放的校园环境，全面提高教师的工作质量及学生的学习效率，优化教师和学生在校园学习和生活中的情感体验，加快培养智慧型人才。

（二）现存智慧课堂理念亟须改变

在“人工智能+教育”的背景下，化学教师需要更加深入地应用智慧课堂，让学生的课堂实践活动更加多姿多彩，丰富学生的课堂体验。在当前的化学教学中，很多教师没有充分认识到智慧课堂的内涵，将智慧课堂与多媒体教学等同起来，对人工智能技术的应用还存在较多不足。对此，高中化学教师需要将人工智能技术应用于教学环境的创设及教学过程中，全方位优化课堂教学策略，利用智能化技术对学生进行测评，高度重视学生的反馈，发挥智慧课堂的独特优势。

四、“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学依据

（一）人工智能设备提供技术支持

在“人工智能+教育”背景下，高中化学智慧课堂的搭建需要人工智能设备的支撑，只有充分发挥人工智能技术的作用，加强人工智能技术与化学课堂的融合，才能真正构建智慧课堂。首先，在智慧教室的硬件设备方面，教师可以应用物联网架构，引入先进的IoT技术，安装安卓架构的触摸控制终端，通过网络控制教室内的硬件设备，实现教师与学生的互联互通，为交互式教学模式的应用奠定坚实的物质基础。此外，高中化学教师还可以创建多屏互动机制，让多种设备实现灵活切换，全面优化教学方式和教学手段。在智慧教室的硬件设备支持下，教师可以及时查看学生的学习进度，为学生提供个性化的指导，结合统计数据，开展有针对性的化学教学。

（二）学习理论提供教学理论支持

首先，根据建构主义学习理论，学生的学习行为需要与一定的社会文化背景产生连接，学生可借助外界的协助及已有的知识经验，在大脑中完成知识构建和完善自我认知。多元智能理论涵盖了人类思维和认知的八种智能，主要包括音乐智能、人际交往智能、语言智能等。在智慧课堂上，教师充分利用多元智能理论，能够进行教学革新，提高化学课堂的创新性。认知主义学习理论提出要以学生为主体，设计条理化、整体化的教学内容，帮助学生由浅入深地展开学习，优化学生的认知结构。在智慧课堂上，学生能够充分利用现代化的学习资源和工具，通过线上渠道表达自己的想法和意见，彻底摆脱以往生搬硬套的学习方式。

（三）教学目标提供课堂教学宗旨

以往，化学教师通常会提前完成教学设计，规定课堂教学评价标准，所有的教学设计相当于一个“剧本”，教师和学生需要按照“剧本”开展课堂活动。在智慧课堂背景下，教师和学生都可以摆脱传统教学模式的束缚，真正以课堂教学目标为主。教师可以在实践教学中适时调整教学策略，全面加强对学生的观察，突出学生的主体地位。例如，在讲解“氧化还原反应”时，教师就可以通过智能化设备为学生提出思考问题，把握下一步的教学重点，提高教学策略的科学性，做到适时调整，加快更新。

五、“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学实践

（一）利用平台丰富教学资源

基于“人工智能+教育”的背景，高中化学教师可以利用智慧云平台丰富教学资源，提高化学教学效率。在智慧课堂上，教师可以利用智慧云技术及IOT技术，融合实验视频、图片等教学资源，拓宽学生的学科视野。

例如，在教学“氧化还原反应”时，教师就可以通过云平台收集关于氧化還原反应的实验视频、教学资料等，从海量的信息资源中选取有利于学生学习的信息。氧化还原反应能够与火箭发射联系起来，教师可以利用智能设备为学生播放天宫一号发射升空的视频，让学生了解天宫一号目标飞行器在设计和发射中的关键技术。氧化还原反应的特点是氧化反应和还原反应同时进行。在智能设备的帮助下，教师可以选取动画、视频、实验资料等教学资源，充分利用互联网技术和多媒体设备，展现氧化还原反应的原理和过程，拓展课堂教学空间。

（二）科学规划课堂教学时间

在高中化学智慧课堂上，化学教师需要充分利用课堂时间，做到科学分配。与传统教学模式不同的是，智慧课堂需要运用智能化设备，设备的使用时间也需要规划到课堂教学时间中，这样才能让整个课堂教学流程有条不紊，保证学生的学习时间。在高中化学智慧课堂上，教师需要将学生完成任务的时间、自主学习时间、小组合作时间充分整合起来，科学把握课堂实验操作及实验成果展示的时间。

以“化学能转化为电能”一课为例，本节课的教学目标可以分为三层：第一层是基于实验探究，认识原电池的基本原理，书写电极反应方程式；第二层是亲身体验电池在生活中的应用，领悟化学能转化为电能的实用价值，增强环境保护意识；第三层是在实验中体会科学探究的乐趣，提高科学探究的能力。在课堂教学时间分配上，教师首先需要运用智能化设备展开课堂导入，让学生了解各类电池及电池的内部构造，预计用时3分钟。在导入结束后，教师可以通过智能化设备与学生展开互动交流，共同讨论果蔬电池的制作方法，预计用时5分钟。然后，教师可以鼓励学生展开小组合作，利用耳机、铜片、锌片、番茄、灵敏电流计等材料制作果蔬电池，预计用时10分钟。在学生实验结束后，教师还需要开展实验评价，用时2分钟。另外，教师还可以引导学生针对火力发电的特点，探究化学能转化为电能的方式，再次引导学生展开实验操作，利用稀硫酸、锌片、铜片及导线等实验工具完成对比实验，观察实验现象，探究铜锌原电池的工作原理，预计用时10分钟，其余时间用于理论知识讲解和归纳总结。

（三）创设化学智慧教学情境

在智能化设备的帮助下，教师能够创设真实的教学情境，全面提高课堂教学的智慧性和创新性，让化学教学成为一门艺术。化学是一门丰富多彩、科技感十足的学科，教师需要抓住化学学科的优势，将知识融入情境中，全面提高课堂教学的生命力。

例如，在教学“水的电离和溶液的pH”时，教师就可以通过智能化设备为学生呈现肥皂水、醋水、盐水、碱水等生活中常见的材料，创设生活化学习情境，通过视频来测试这些液体的pH值，展示化学世界的“变色小魔术”，提高学生的学习兴趣，让学生对酸碱性与pH值有大体的认知。在本节课中，水的电离、水的离子积、溶液酸碱性、溶液pH、盐类水解、电离食盐水等都是基础知识，教师需要抓住课堂教学的重点，通过智能化设备开展导电性实验，利用线上平台与学生讨论水的电离平衡及相关的影响因素，指导学生进行自主学习。在课堂教学中，教师可以通过智能化设备，为学生展示模拟实验，将模拟实验与动画相结合，使学生深入理解这部分化学知识。

（四）应用多元教学评价方式

在“人工智能+教育”背景下，智能化评价能够摆脱以往教学评价中存在的片面、极端、笼统等问题，对学生进行精准化评价，发挥教学评价的作用。在智慧课堂模式下，教师可以利用智能化软件对学生展开综合测评，统计测评数据，绘制统计图，科学分析学生在学习上存在的短板，从而调整化学教学策略，充分发挥教学评价的作用。智慧课堂能够将线上学习和线下学习结合，教师可以通过智能化软件直接统计学生的线上学习效果，整理学生的线上学习时间，利用云平台对学生展开评价，增强评价的科学性。此外，教师还可以通过智能化设备构建生生评价、学生自主评价等多元化的评价模式，鼓励学生通过智能化平台开展合作分享及成果汇报，让线上评价更加多样化。

例如，在教学“基本营养物质”时，教师就可以利用智能平台为学生设计问答题，通过填空题、选择题、简答题来测评学生的课堂学习效果，从而生成数据分析图表，展现出学生的知识短板，帮助学生生成个性化错题本，鼓励学生对自己的学习效果进行评价。智能化平台能够拉近学生与教师之间的距离，全面提高教师评价的针对性和科学性，真正实现因材施教。

结  语

智慧课堂是一种全新的课堂教学模式，主要应用了大数据技术、云计算技术及人工智能技术，能够全面提高课堂教学效率，增强高中化学课堂的生命力和活力。通过实施“人工智能+教育”，落实高中化学智慧课堂，传统的化学教学模式能够得到根本改变，教师可以为学生提供丰富的化学教学资源，科学规划课堂教学时间，通过真实的教学情境、多元的教学评价方式开展教学活动，加深学生对化学知识的理解。

[参考文献]

陈懿，陈静.高中化学项目化学习设计的实践和探索[J].化学教学，2022（01）：27-32.

经志俊，徐光静.基于素养导向的高中化学教学主张[J].化学教学，2021（09）：35-40.

毕华林.对高中化学学科核心素养的认识和理解[J].化学教学，2021（01）：3-9.

基金项目：本文系江苏省教育科学规划“十四五”课题“基于学科核心素养的高中信息技术融合教学实践研究”（编号：D/2021/02/84）的阶段性成果。

作者简介：徐海燕（1984.10-），女，江苏江阴人，任教于江苏省江阴高级中学，一级教师，本科学历，无锡市教学新秀。

秦红兵（1982.11-），男，江苏如皋人，任教于江苏省江阴高级中学，高级教师，全国校园影视研究先进个人，全国优质课电视展示一等奖获得者，无锡市教学能手。