浅谈运用AI 创新设计化学实验在新课标背景下的利与弊

一、引言​

新课标核心素养的培育蓝图，其中科学探究与创新意识如璀璨星辰，指引着化学教学的方向。化学实验作为连接理论与实践的桥梁，在培养学生实践能力与创新思维方面具有不可替代的作用。如今，AI 技术如同一股强劲的东风，为化学实验设计注入了新的活力，其强大的模拟、预测与优化功能，为传统实验教学打开了一扇通往未来的窗户。然而，在这股技术浪潮中，我们需要保持清醒的头脑，辩证地看待 AI 带来的机遇与挑战，让技术真正成为助力教学的利器，而非偏离教育本质的歧路。

二、运用 AI 创新设计化学实验的显著优势

（一）点燃学习兴趣的火种

AI 技术以其独特的交互性与可视化魅力，为化学实验教学披上了生动的外衣。在探索微观化学世界时，AI 如同一位神奇的向导，将抽象的化学键断裂与形成、分子的不规则运动等过程，转化为栩栩如生的三维动画。当学生透过屏幕，亲眼目睹微观粒子在虚拟空间中演绎的奇妙舞蹈时，好奇心与探索欲被瞬间点燃。这种沉浸式的学习体验，让原本晦涩的化学知识变得触手可及，极大地激发了学生主动学习的热情，使化学课堂焕发出勃勃生机。

（二）构筑实验安全的屏障

高中化学实验中，一些涉及危险物质的操作如同潜伏的 “猛虎”，让师生们不得不时刻保持警惕。AI 虚拟实验的出现，恰如为这些危险实验筑起了一道坚固的安全防线。在虚拟环境中，学生可以大胆尝试氯气制备等高危实验，无需担忧有毒气体的泄漏或操作失误带来的伤害。这种 “零风险” 的实验模式，不仅让学生安全地掌握了实验技能，也为教师减轻了教学中的安全压力，使实验教学能够更加从容地开展。

（三）开启实验优化的智慧之门

AI 强大的数据处理能力，犹如一位不知疲倦的智囊，为实验设计提供了科学的决策支持。在探究化学反应速率等实验中，AI 能够快速模拟不同条件下的反应情况，如同一位经验丰富的科学家，精准预测实验结果，帮助师生筛选出最优的实验方案。更令人欣喜的是，AI 还能根据学生的学习情况，智能调整实验难度与参数，实现个性化的实验教学，让每个学生都能在适合自己的学习轨道上稳步前行。

三、运用 AI 创新设计化学实验的潜在挑战

（一）实验操作能力的弱化危机

尽管 AI 模拟实验如同一位耐心的导师，将实验步骤清晰地展现在学生面前，但它终究无法替代真实实验中那些细微的操作体验。在虚拟世界里，学生通过鼠标点击完成的滴定操作，与现实中手指感受滴定管旋钮的阻力、眼睛精准读取刻度的过程有着本质的区别。长期依赖虚拟实验，可能会使学生的动手能力逐渐退化，就像久居温室的花朵，难以经受真实实验操作的风雨考验。

（二）过度依赖技术的思维惰性

当 AI 成为实验设计的 “得力助手”，一些学生可能会产生依赖心理，将思考的重任交给机器。在设计实验方案时，他们不再深入思考反应原理与可行性，而是直接套用 AI 生成的方案，如同失去了翅膀的鸟儿，无法独立翱翔于知识的天空。这种过度依赖技术的现象，严重制约了学生独立思考与创新能力的发展，与新课标培养核心素养的目标背道而驰。

四、促进 AI 与化学实验教学融合的优化策略

（一）构建虚实结合的实验教学模式

理想的实验教学应是虚拟与真实的完美融合。我们可以先借助 AI 模拟实验，让学生在虚拟环境中熟悉实验流程，如同为真实实验绘制一幅精准的地图；然后再走进实验室，进行亲手操作，将虚拟知识转化为实际技能。这种 “先虚后实” 的教学模式，

既能发挥 AI 的引导作用，又能确保学生获得扎实的操作能力，实现了理论与实践的有机统一。

（二）培养正确使用 AI 的科学态度

教师要像智慧的引路人，帮助学生树立对 AI 技术的正确认知。让学生明白，AI只是辅助学习的工具，如同航行中的罗盘，真正的航向还需要自己来把握。在实验教学中，应鼓励学生先独立思考，自主设计实验方案，再借助 AI 进行验证与优化，培养他们批判性思维与创新能力，让 AI 成为激发智慧的催化剂，而非替代思考的替代品。

（三）坚守实验教学的本质追求

无论技术如何发展，化学实验教学的本质始终是培养学生的科学探究能力。在运用 AI 技术时，我们要时刻牢记这一目标，不能被技术的表象所迷惑。要引导学生深入分析实验现象，探究背后的化学原理，如同剥洋葱般层层深入，让学生在实践中学会观察、思考与创造，真正体会到化学实验的魅力与价值。

（四）破解技术应用的现实难题

推动 AI 技术在化学实验教学中的普及，需要政府、学校与社会的共同努力。政府可以通过政策扶持与资金投入，为学校引入 AI 技术减轻负担；学校则要重视教师培训，通过专题讲座、教研活动等形式，提升教师的 AI 应用能力，让教师能够熟练驾驭这一先进技术，为化学实验教学注入新的活力。

结语​

在新课标改革的浪潮中，AI 技术为高中化学实验教学带来了前所未有的机遇与挑战。我们既要拥抱技术创新，充分发挥 AI 在激发兴趣、保障安全等方面的优势，又要保持教育的初心，避免陷入技术依赖的误区。通过虚实结合的教学模式、正确的技术引导、对实验本质的坚守以及对现实难题的破解，我们有望实现 AI 技术与化学实验教学的深度融合，为培养具有科学探究精神与创新能力的新时代人才奠定坚实基础，让化学实验教学在技术的赋能下绽放出更加绚丽的光彩。

参考文献

[1] 高中化学实验创新改进中的创客理念与信息技术融合探讨 . 陈霞云 . 基础教育论坛 ,2025(S1)

[2]“教、学、评”一致性驱动高中化学实验创新. 张小克.当代家庭教育,2023(10)

[3] 高中化学实验创新探索. 杨国飞. 理科考试研究,2023(12)

[4] 高中化学实验创新探究在课堂教学中的策略初探. 何艳芳. 家长,2023(09)