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推動人工智能與化學教學深度融合

來源:中國教育報

作者:王清剛

2025-06-09 09:07:06

原標題:推動人工智能與化學教學深度融合

來源:中國教育報

原標題:推動人工智能與化學教學深度融合

來源:中國教育報

近年來,人工智能技術飛速發展,在各個領域的應用日益廣泛,教育領域也不例外。山東省淄博市沂源縣西里中學(以下簡稱“西里中學”)始終堅持“西清潤雅,里仁為美”的核心辦學理念,積極順應當前人工智能與教育領域的融合發展趨勢,深入探索人工智能與中學化學教學深度融合的有效路徑,持續挖掘人工智能在教學資源個性化、數據分析智能化、課堂教學情境化等方面的優勢,鼓勵化學教師積極嘗試人工智能在化學教學實踐中的創新應用,為提升化學教學質量、培養更多拔尖創新人才提供力量支持。

制定工作方案,加強師資培訓

西里中學積極響應國家教育數字化戰略行動,結合沂源縣關于人工智能教學應用的科學指導,成立人工智能教學改革領導小組,圍繞人工智能在教育教學中的應用路徑展開深入研究,并基于化學學科教學特點和化學新課標要求,明確分析人工智能與化學教學融合的工作目標,研發具有學校特點的人工智能化學教學校本課程,制定涵蓋“課前預習、課中教學、課后作業、課程評價”4個環節在內的教學方案,逐步推動化學教學的智慧化、規范化發展。同時,加強人工智能師資培訓,組織化學教師參加人工智能方面的專題培訓,引導其深入學習人工智能發展歷史、人工智能如何改變教育生態等內容,通過現場展示、案例分析等方法,提升化學教師運用人工智能進行教學設計、課堂互動、學情分析、教育科研的能力,使其充分理解并掌握人工智能與教學教研融合的方法和路徑。此外,學校積極開發化學教學資源,充分利用人工智能與互聯網平臺,挖掘與化學教學相關的教學課件、實驗視頻資料等,將單一理論化的化學知識轉變為生動豐富的圖片、視頻,切實拓展化學課堂教學空間。

創新教學模式,提升化學教學質量

西里中學圍繞化學學科核心素養要求,積極探索將人工智能融入化學課堂的實踐策略,更好地培養學生的化學實踐應用能力,切實激發其化學學習興趣,促進化學教學質量的顯著提升。其一,采用情境式教學法。西里中學教師在講解《“走進”構成物質的微觀粒子》復習課時,通過模型建構、重述化學史、問題情境創設等方法,將抽象的微觀概念形象化,圍繞大概念物質的組成整合單元知識,使知識結構化。同時,學校教師注重問題情境的設計,以問題引導學生深入理解分子、原子、離子和物質之間的關系,培養學生“宏觀—微觀—符號”三重表征的思維方式。引導學生親手制作分子模型,并近距離觀察原子模型,促使學生在趣味活動中理解物質構成的奧秘,營造和諧、活躍的課堂氛圍,有效突破微觀認知難點,培養學生的問題意識和解決實際問題的能力。其二,運用實驗探究式教學法。學校教師借助3D虛擬實驗技術對化學實驗的全過程進行立體化模擬重現,既降低了學生自主操作實驗的時間成本,消除了安全隱患,還賦予了學生自主進行實驗操作的機會,使得學生對化學實驗原理及反應機制有了更為深入的理解,提高了學生參與化學實驗、學習化學知識的興趣,提升了他們的實驗探究能力;運用數字化實驗平臺實時采集實驗數據,精確記錄化學實驗的每個步驟及實驗結果,方便及時進行數據分析,還對不同條件下的化學實驗進行模擬,引導學生及時優化實驗的各個環節。

應用智能化工具,增加化學課堂趣味性

西里中學立足化學學科特點,積極引入多元個性的智能化教學工具,通過教學研討科學把握人工智能在化學教學中的應用原理與融合方式,為提升化學教學效率、打造化學智慧課堂提供了全新思路。其中,智能課堂助手依托強大的算法分析能力可為學生提供個性化的教學服務。化學教師借助智能助手收集與分析學生的課堂行為數據,了解學生的學習情況,對于學生尚未完全掌握的知識點進行“一對一”個性講解,并推送相關練習題加以鞏固。其中,在線檢測系統可實時記錄學生的學習情況,生成動態的學習成長報告,幫助教師及時了解學生的學習特點、進步情況等,從而有針對性地改進提升。?智能點名系統?利用DeepSeek(深度求索)設計隨堂點名程序,實現課堂考勤的智能化管理,通過“一鍵隨機點名”增加課堂的趣味性,有效吸引了學生的注意力。另外,教師還利用3D建模技術將金剛石晶胞的微觀結構進行立體化投影展示,并通過360度旋轉、放大縮小模型等操作,讓學生直觀地觀察原子排列規律,從而產生沉浸式學習體驗,真正實現將抽象的化學概念具象化,顯著提升學生的空間想象力。

探索智慧評價,增強化學教學實效性

科學系統的評價機制是提升化學課堂教學實效性、促進教與學良性循環的重要保障。西里中學主動改變口頭評價、考試評價等單一的評價模式,積極運用人工智能構建開發更加多元豐富的評價方式,幫助教師靈活調整教學內容、優化教學方式、提升化學教學質量。其一,西里中學將評價重點放在教學過程之中,依托大數據分析技術對化學課堂的課前、課中、課后各環節進行智能評價,實時反饋評價結果。課前,教師借助人工智能檢測學生對微課視頻的觀看完整度,并推送測試題了解學生對視頻基礎知識點的掌握情況,從而明確教學重難點,及時調整教學內容。課中,當課堂內容全部講解完畢,教師通過智能教學平臺向學生推送相關的測試題,并根據測試結果分析學生對本節課知識點的掌握情況,然后有針對性地講解鞏固。課后,智能教學平臺依據學生的課后作業完成情況,形成學習評價報告,并將評價結果推送給教師,使其有針對性地調整教學計劃,調整優化教學方式,提升化學教學成效。其二,學校自主研發了化學學業大數據診斷平臺,構建了“評測—分析—反饋—改進”的精準教學閉環。該平臺通過OCR技術自動批改實驗報告、作業試卷,生成多維度的學情畫像。在期中考試分析中,化學學業大數據診斷平臺發現“海水中的化學”章節錯誤率較高,進一步歸因分析顯示主要錯誤源于學生對復分解反應原理的理解偏差。教師據此設計“復分解反應的應用”專題微課,配合VR實驗模擬,切實提升學生對該知識點的掌握度。此外,智能診斷系統還支持教師開展“靶向教學”,在試卷講評課中,系統自動標注典型錯誤試卷,如“配平錯誤”“條件遺漏”等類型,并推送有針對性的變式訓練。

西里中學充分認識到人工智能時代背景下化學教學改革面臨的新機遇,深入探索化學課堂教學與智慧化教學工具的融合方法和路徑,力求打造生動立體的化學教學情境,更好地激發學生的學習積極性,促進學生化學思維能力的全面提升,為人工智能賦能教育教學改革提供了新的思路。

(王清剛)

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