人工智能技术提升高中化学课堂教学质量的有效性研究 

引言

随着信息技术的飞速发展，人工智能技术逐渐渗透到各个领域，教育领域也不例外。人工智能技术凭借其强大的数据处理能力、智能交互能力和个性化服务能力，为教育教学带来了新的机遇和挑战。高中化学作为一门重要的自然科学学科，具有知识抽象、实验复杂等特点，传统的教学方式在一定程度上难以满足学生多样化的学习需求。因此，探索人工智能技术在高中化学教学中的应用，提升课堂教学质量，具有重要的现实意义。

1 人工智能技术提升高中化学课堂教学质量的重要性

在高中化学教学领域，引入人工智能技术以提升课堂教学质量意义重大且影响深远。从学生角度来看，高中化学知识抽象复杂，像化学键理论、化学反应原理等内容，传统教学难以让学生直观理解。人工智能技术借助虚拟现实、三维动画等手段，能将抽象知识形象化，降低学习难度，激发学生对化学的兴趣与探索欲，增强自主学习能力，培养科学思维与创新精神，为未来深造或职业发展筑牢根基。对教师而言，人工智能可辅助教学设计与评估。它能快速分析学生学习数据，精准定位知识薄弱点，帮助教师调整教学策略，实现个性化教学，提高教学效率与针对性。

2 人工智能技术在高中化学教学应用中存在的问题

2.1 硬件设施配备不足且更新滞后

高中学校要有效应用人工智能技术开展化学教学，充足的硬件设施是基础。然而，当前许多学校在这方面存在明显短板。一方面，部分学校缺乏专门用于人工智能教学的设备，如高性能计算机、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备等。在化学实验教学中，若想利用虚拟实验让学生更直观地观察微观化学反应过程，没有相应的VR 设备，学生只能通过教师口头描述或简单的视频来想象，难以获得沉浸式体验，影响对知识的理解和掌握。

2.2 教师技术素养与应用能力参差不齐

教师是人工智能技术在高中化学教学中应用的关键实施者，其技术素养和应用能力直接影响教学效果。目前，高中化学教师队伍中，不少教师对人工智能技术的了解和应用存在较大差距。部分教师年龄较大，接受新事物的速度相对较慢，对人工智能技术缺乏系统的学习和培训，仅掌握一些基本操作，难以深入挖掘其在教学中的潜力。

2.3 教学资源质量与适配性有待提高

丰富且优质的教学资源是人工智能技术有效应用于高中化学教学的保障。然而，当前市场上的相关教学资源存在诸多问题。从质量上看，教学资源质量参差不齐。一些资源内容存在错误或不准确之处，如化学实验步骤描述不清晰、化学方程式书写错误等，这会对学生的学习产生误导。

3 人工智能技术提升高中化学课堂教学质量的策略

3.1 强化硬件设施建设与更新维护

充足的硬件设施是人工智能技术在高中化学课堂有效应用的基础。学校应加大对教学硬件的投入，根据教学需求配备高性能计算机、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备等。在化学实验教学中，VR 设备能让学生身临其境地观察微观化学反应，如原子的重组、化学键的断裂与形成，增强学生对抽象知识的直观理解。同时，要建立完善的硬件更新维护机制。由于人工智能技术发展迅速，软件对硬件性能要求不断提高，学校需定期评估硬件状况，及时更新换代，确保设备能流畅运行最新的智能教学软件。

3.2 提升教师人工智能技术素养与应用能力

教师是人工智能技术与高中化学教学融合的关键实施者，其技术素养和应用能力直接影响教学效果。学校应制定系统的教师培训计划，开展针对性的培训课程。培训内容不仅包括人工智能技术的基础知识，如机器学习、大数据分析等，还要注重其在化学教学中的实际应用，如智能教学软件的使用、虚拟实验的设计与操作等。通过组织教师参加线上线下的研讨会、学术交流活动，让他们了解行业最新动态和前沿应用案例，拓宽视野。

3.3 优化整合高质量适配性教学资源

丰富且优质的教学资源是人工智能技术提升高中化学教学质量的重要支撑。教育部门和学校应联合企业、科研机构等，共同开发适合高中化学教学的人工智能教学资源。资源开发要紧密结合教材和教学大纲，确保内容的准确性和科学性。同时，充分考虑不同版本教材的差异和学生的学习需求，进行分层设计和个性化定制。例如，针对基础薄弱的学生，开发基础知识点讲解和巩固练习的资源；对于学有余力的学生，提供拓展性的研究课题和前沿化学知识介绍。

3.4 构建多元化智能教学评价体系

传统的教学评价主要以考试成绩为主，难以全面、客观地反映学生的学习过程和综合素质。利用人工智能技术构建多元化智能教学评价体系，能更准确地评估学生的学习情况和教学质量。该体系可以整合学生的学习数据，包括课堂表现、作业完成情况、实验操作记录、在线学习时长等。通过大数据分析和机器学习算法，对学生的知识掌握程度、学习能力、学习态度等进行全面分析，生成个性化的学习报告。

结语

综上所述，本研究通过分析人工智能技术在高中化学教学中的具体应用方式及其效果，得出以下结论：人工智能技术在提高学生学习兴趣、增强知识理解、提升实验操作能力、促进个性化学习和优化教学评价等方面具有显著的有效性，能够提升高中化学课堂教学质量。然而，人工智能技术在高中化学教学应用中还存在技术应用成本较高、教师信息技术能力不足、教学资源质量参差不齐等问题，需要政府、学校和教师共同努力，采取相应的对策加以解决。

参考文献：

[1] 人工智能背景下高中化学智慧课堂建设思路与教学实践研究[J]. 王萍萍 . 中国新通信 ,2024(17)

[2] 人工智能时代高中化学信息化教学发展探究 [J]. 杨云芳 . 学周刊 ,2023(29)