人工智能正以前所未有的速度发展，并广泛渗透到教育、医疗等领域，在教育领域人工智能技术的应用正引发教育形态、教学模式和学习方式的深刻变革。高中化学作为理科的重要学科，对培养学生的科学素养、创新意识和实践能力具有重要意义，但传统的化学课堂教学仍以知识灌输为主，教学模式单一，教学过程封闭，难以适应智慧时代学生的学习需求，人工智能的发展为高中化学课堂教学变革提供了新的路径。

一、人工智能在教育领域的应用与发展

人工智能是计算机科学的一个重要分支，它研究如何让机器模仿人类智能活动，如学习、推理、思考。近年来，以机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉为代表的人工智能技术飞速发展，在教育领域得到广泛应用，智能化教学助手答疑解惑，优化学习路径；智能阅卷系统能快速评改作业，减轻教师负担；虚拟实验平台为学生提供身临其境的探究体验；自适应学习系统能精准分析学情，推送个性化学习资源。人工智能正推动教育智能化时代的到来，为学校教育插上腾飞的翅膀，面对智能技术的迅猛发展，世界主要国家纷纷制定人工智能教育战略，抢占智能教育制高点，我国也高度重视人工智能教育应用，印发了《新一代人工智能发展规划》《教育信息化2.0行动计划》文件，大力推进智慧教育创新发展。在政策引领下，智慧校园、智慧课堂人工智能教育应用场景不断涌现，为教育现代化发展注入新动能。

二、高中化学智慧课堂实施过程中面临的主要问题

高中化学课堂是学生学习化学知识、培养化学能力的主阵地，随着人工智能时代的来临，智慧课堂成为高中化学教学变革的新方向，但在实践探索中高中化学智慧课堂的构建还面临诸多问题。一是智慧教学资源匮乏，当前高中化学教学资源多以纸质教材、PPT课件为主，缺乏参与度，难以满足学生探究式学习的需求，而基于人工智能的虚拟仿真实验、自适应学习系统新型教学资源开发不足，无法为智慧教学提供有力支撑。二是智慧教学模式创新不够，不少化学教师受传统教学思想影响，仍习惯于“一言堂”式灌输，智慧课堂流于形式，缺乏师生、生生之间的互动交流，学生难以实现个性化、自主化学习，教学过程缺乏人工智能技术的融合应用，课堂教学大数据分析不足，无法实现因材施教、精准教学。三是智慧教学评价有待完善，传统的化学学业评价重结果轻过程，评价方式单一，难以全面考查学生化学学科核心素养的发展情况，而利用人工智能技术对学生学习过程进行跟踪监测、画像分析的智能化评价机制尚未健全，个性化学习指导有待加强，这些问题制约了高中化学智慧课堂的创新发展，需要教育工作者立足时代需求，积极应对、主动求变。

三、“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学的实践策略

（一）基于人工智能的教学资源开发与应用

高中化学智慧课堂教学要充分利用人工智能技术，开发并应用智能化教学资源，为学生提供丰富多样、个性化的学习支持。教师要转变传统的教材依赖思想，主动开发基于人工智能的教学资源，利用虚拟现实、增强现实技术，开发沉浸式虚拟实验平台，为学生提供身临其境的探究体验，依托自然语言处理、知识图谱技术，开发化学知识智能问答系统，为学生提供精准的学习指导。运用大数据分析、推荐算法，开发个性化学习资源推送平台，为学生提供“私人订制”的微课程、微视频碎片化学习资源。注重将智能化教学资源与传统教学资源相结合，形成线上线下融合的智慧学习环境，为学生提供便捷、高效、个性化的学习支持，提高学生的学习兴趣。

例如，在教学《自然资源的开发利用》时，教师利用人工智能技术，开发基于虚拟现实的矿产资源开采仿真平台，学生通过VR头盔沉浸式体验采矿全过程，了解矿产资源的成因分布、开采方法与工艺流程。教师利用知识图谱、语义分析技术，开发矿产资源知识智能问答系统，学生输入问题，如“石油的主要成分是什么”“铁矿石的开采方法有哪些”，系统自动给出准确答案，并推荐相关扩展资源，加深学生对知识的理解。教师利用学生的学习数据，智能推送个性化学习资源，如根据学生的学习基础，推送“页岩气开发”“稀土元素的应用”微课程，供学生课后拓展学习。学生利用智能头环，开展脑机协同的意念控制实验，模拟脑电波控制机器人进行海底矿产勘探开采，在沉浸式虚拟情境中体验人机协同作业，通过人工智能技术赋能的智慧教学资源，学生能直观感受矿产资源开发的化学原理，激发学习热情。

（二）智能化教学过程的设计与实施

高中化学智慧课堂教学要利用人工智能技术，优化教学过程设计，创新教学组织实施，为学生提供个性化、智能化的学习体验。教师要根据教学内容，学情特点，灵活设计基于人工智能的教学流程，利用智能教学助手，实时获取学生的学习反馈，优化教学策略，运用智能学伴系统，为学生提供个性化学习任务，实现精准教学，构建虚拟学习社区，利用自然语言处理技术，实现师生、生生的跨时空互动交流。合理设置教学活动类型，为不同层次、不同风格的学生提供个性化学习支持，开发基于脑机接口的沉浸式探究活动，让学生在“人机协同”中提升科学探究能力，开展人机对话式互动教学，培养学生逻辑思辨能力，开展协作式在线实验，提高学生团队协作能力^[1]。

例如，在教学《金属的腐蚀与防护》时，教师利用人工智能技术，创新设计“腐蚀探秘”智慧课堂，教师利用智能教学助手系统，学生利用移动终端扫描各种金属材料，系统自动分析金属的成分结构，推测其腐蚀机理，评估防护措施，教师根据系统诊断优化教学策略。接着学生分组进行虚拟仿真实验，利用VR设备沉浸式探究不同环境下金属的腐蚀过程，系统自动采集学生实验操作和思维过程数据，形成学情分析报告，教师据此开展个性化指导。学生与AI助手开展人机对话，询问有关金属腐蚀的原理，影响因素，获得智能应答与资源推送，课后学生在虚拟学习社区中分享防腐蚀涂料的研制心得，利用社区的语义分析引擎，快速获取同学的精华观点，教师实时参与讨论，引导学生开展深度思辨。期末学生开展协作式在线实验，共同研制新型防腐材料，系统全程记录学生的实验方案、操作过程、思维活动，形成过程性评价报告，学生在沉浸式探究、人机交互、协作研讨中，初步掌握了金属腐蚀与防护的基本原理和研究方法，科学探究素养和创新实践能力得到培育。

（三）数据驱动的学习评估与个性化指导

高中化学智慧课堂教学要充分利用人工智能技术采集和分析的多元数据，开展科学的学习评估，提供精准的个性化指导，助力学生的可持续发展。教师要构建多元的学习评估数据采集机制，综合应用在线测评，虚拟实验获取学生学习过程性数据，运用教育大数据分析技术和学习分析模型，多维度刻画学生画像，精准诊断学生学习中的问题症结，制定个性化的学习改进方案，利用推荐算法为学生匹配个性化学习资源，利用智能提示引导学生查漏补缺，利用人机对话系统为学生答疑解惑。构建可视化的学业发展报告，利用数据可视化技术直观呈现学生的学习进展，帮助学生客观认识自我，明确奋斗目标，这种基于人工智能的学习评估能更加全面、客观地评价学生的学业表现，及时发现影响学生发展的关键因素，提供有针对性的学业改进方案，挖掘每个学生学习潜力，助力学生实现个性化，高质量发展^[2]。

例如，在教学“有机化合物的结构特点”时，教师利用人工智能技术，开展精准化学习评估。学生利用在线测评系统完成知识自测，系统自动分析学生的概念理解、推理能力，形成知识图谱，学生参与虚拟实验，利用电脑建模软件构建有机分子结构，系统记录学生构建过程，评估学生的空间想象，过程性学习数据与学生的课堂表现、作业完成情况，共同构成多元评估的数据基础。教师利用大数据分析技术，对学生的学习行为进行深度挖掘，发现优势项目如“学生善于从结构角度分析有机物性质”，发现短板项目如“学生对有机物结构与性质的关系把握不够”。针对诊断结果，系统自动推送个性化学习资源，教师利用智能提示信息因材施教，学生还可与智能助手进行对话询问，获得结构化、个性化的答疑指导。学期末，学生获得个人学业发展报告，报告以雷达图、曲线图形式直观呈现学生各项能力指标的进展变化，学生对标找差，制定新学期学业规划。

结语

人工智能正加速向教育领域渗透，为高中化学教育变革带来新的机遇，高中化学教师要树立智慧教育理念，积极探索人工智能与化学教学的深度融合。立足教学需求，开发智能化教学资源，创新教学过程设计，利用多元数据优化评估指导，努力构建“互联网+人工智能+教育”的智慧课堂新生态，这需要教师不断更新理念、夯实基础、增强本领，努力成为具有前瞻意识、开放心态、创新能力的智慧型教师，学校要加强软硬件基础设施建设，完善网络学习环境，为智慧课堂的创新应用提供有力保障。

参考文献：

[1]管臻英.人工智能背景下高中化学智慧课堂教学实践研究[J].高考,2023(4):136-139.

[2]徐海燕，秦红兵.“人工智能+教育”背景下高中化学智慧课堂教学实践研究[J].名师在线(中英文),2022(33):9-11.