人工智能融入初中化学教学案例研究

一、教学背景与目标

（一）教学背景

AI 和虚拟现实（VR）技术正逐步成为创新教学的重要工具。传统的设计教育主要依赖于课堂教学和实践操作，然而，随着技术的不断进步，新的教学方式和工具随之涌现，为学习者提供了更为丰富和互动的学习体验。数字技术能够营造沉浸式的学习环境，并依据学生的学习数据进行个性化调整和优化 [1]。AI 与 VR 技术在设计教育中发挥着日益重要的作用，推动教育方式的变革和教育质量的提升。体现在 AI 与 VR 技术丰富了设计教育的教学手段，提升了教学效果和学生的学习体验。

（二）教学目标

1. 通过对抗酸胃药成分的初步判断和原理的学习，巩固对酸的化学性质的理解；

2. 通过模拟两种抗酸药与“胃酸”反应的实验，采用定量实验探究等方法收集数据，基于这些数据判断特定物质是否适合作为抗酸胃药成分，重点培养“证据推理”能力；

3. 通过设计胃药说明书和计算服用剂量，培养对质量守恒定律的应用。

二、教学准备

1. 工具：Nibiru VR 互动平台、豆包、智学网AI 系统。

2. 教学资源：碳酸钡和硫酸钡分别与稀盐酸反应的视频、氢氧化铝和碳酸氢钠分别与盐酸的分组实验。

三、教学过程设计

1. 教学流程

项目 子任务 问题线 活动线 知识线 素养线什么是钡餐？钡餐诊断 碳酸钡可以替代吗？ 实验探究硫酸钡 与碳酸钡的性质 盐的化学 性质 科学思维误食碳酸钡怎么办？抗酸药的原理是什么？ 列举能与酸反应的 科学探究

疗 药物治疗 哪些物质能做抗酸药？ 物质以及评物质 化学 证推理两种抗酸的药物哪 归纳总结种效果好？实验探究NaHCOs、选作抗酸的药物应 AI（OH与酸反应具备什么特点？作书药 ？药后消耗多少 计算并制作胃药 学方 观

（一）情境导入： VR+AI 创设生动教学情景

环节一：钡餐诊断

教师利用 Nibiru Ai 互动平台加载“中医馆线上问诊展示”VR 模板，并在其中嵌入豆包智能体（扮演肠胃科主任医生角色）。现场邀请有胃病困扰的同学进行互动，模拟“患者主诉胃部有灼烧感”的场景。豆包智能体医生初步诊断为胃酸过多，建议进行钡餐检查。同时，通过投屏豆包软件，自动提取案例中的医疗信息（“钡餐”），详细介绍钡餐的工作原理，并展示患者做钡餐的造影视频。视频中提出问题：碳酸钡可以替代硫酸钡吗？借助演示实验，对比硫酸钡与碳酸钡分别与稀盐酸的反应，总结并回顾盐的化学性质。

此导入环节旨在通过 AI 技术创设生动的教学情境，激发学生的学习兴趣，并引导学生思考胃酸过多的症状及可能的治疗方案。通过模拟医生的初步诊断，学生能够对胃病有初步的认识，为后续学习抗酸胃药打下基础。同时，介绍钡餐的工作原理，并通过造影视频提出问题，能够引发学生的好奇心和探究欲。演示实验环节则通过直观的化学反应现象，帮助学生巩固盐的化学性质，为后续实验探究做好铺垫。

（二）新知探究：AI 辅助实验与分析

环节二：药物治疗

1. 探究抗酸药的原理

图1 “胃病诊疗中的化学”教学流程图

豆包智能体医生依据虚拟的钡餐造影诊断患者为胃酸过多，建议服用抗酸药。教师进一步引导学生分析抗酸药的治疗原理，即其与胃酸中的盐酸发生反应。同时，鼓励同学们运用已学的化学知识，列举能与酸反应的物质（如：氢氧化钠、铁粉、碳酸钙等），并评估这些物质是否适合作为抗酸药，在此过程中，构建酸的化学网络导图。

2. 两种抗酸药的效果比较

学生分组收集常见抗酸药物（如氢氧化铝片、碳酸氢钠片），围绕“两种抗酸药物哪种效果更佳”这一核心问题，学生展开探究实验。他们使用气球收集两种药品与等浓度等体积稀盐酸反应产生的气体，通过气球膨胀情况比较气体体积（如图 2）。随后，借助 pH 传感器绘制pH- 时间图像，进一步分析实验结果。

学生们发现，不同抗酸药物在与胃酸模拟液反应时，其反应速率、以及 pH 值的变化均有所不同。通过定性和定量的对比分析，他们能够深入理解抗酸药物的作用机制，并学会如何根据实验结果评估药物的疗效。此外，教师还引导学生思考不同人群（如胃溃疡患者）在选择抗酸药物时应考虑的因素，以及药物可能带来的副作用，从而培养学生的综合分析和决策能力。

图2 氢氧化铝、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应实验

图3 氢氧化铝、碳酸氢钠分别与稀盐酸的PH 图

环节三：制作胃药说明书

1. 计算用量

教师指导学生依据说明书，计算服用胃药后胃液中盐酸浓度降至正常范围（ 0.2%～0.4% ）所需的氢氧化铝质量，进而确定胃药的用量。

2. 制作说明书

小组分工合作，完成胃药说明书的设计工作。学生利用豆包工具的一键生图功能，绘制出精心设计的胃药包装盒。借助豆包的强大搜索功能，学生们将药品的名称、适应症、规格、用量及重要注意事项标注在包装盒上。这一系列操作不仅提升了设计的专业性和实用性，还极大地锻炼了学生的实践能力。此过程全面培养了学生们的团队协作精神、创新设计思维、信息检索与应用能力。

参考文献

[1] 张蒙 . 数字技术在艺术设计教育中的作用 [J]. 美术教育 研究 ，201（9）：71-72.