人工智能技术在初中化学实验探究教学中的应用

摘要：信息技术的快速发展使得人工智能技术越来越成熟，并在现实生活中应用的领域越来越多，人工智能技术已经成为现代教育一个强有力的辅助工具，优化了课堂教学方式以及提升了课堂教学效率。化学作为一门实践性特点鲜明的课程，离不开精心和科学的实验教学设计，并带领学生在实验探究的过程中消化知识和总结规律。以下内容将剖析初中化学实验探究教学中存在的问题，总结如何应用人工智能技术发挥对初中化学实验探究教学的助力作用，带动实验教学质量的提升和促进学生实验探究能力的发展。

关键词：初中；人工智能技术；化学；实验

引言：人工智能技术具有强大的数据分析和情境模拟功能，可在教育领域发挥独特的作用、构建全新的课堂教学模式。分析初中化学实验探究教学的实际情况来看，人工智能技术可以应用在实验探究前、实验探究中以及实验探究后的各个阶段，激发学生产生浓厚的实验探究兴趣并促进学生核心素养的发展。由于传统化学实验探究教学活动质量不高，化学教师正在积极探究全新的课堂教学模式以及尝试将人工智能技术渗透于化学实验探究教学之中，使得化学实验探究课堂的现实意义更加深远和明显。

一、初中化学实验探究教学中的不足

（一）实验探究活动开展效率低下

初中化学实验探究教学工作的整体效率不高，学生需要花费较长的时间开展时间探究，直到完成实验任务。在学生开展实验探究之前，所做的准备工作不足会直接影响实验探究活动的开展效率[1]。在学生开展实验探究的过程中，对操作步骤的掌握不够具体和清晰，也容易影响实验探究活动的效率。除此之外，实验室内环境未能为学生提供足够的保障，这也是影响学生实验探究效率的原因所在。

（二）学生个性化学习需求难满足

学生的个性化学习需求未能得到满足，影响了学生的个性化发展以及学生实验探究的质量。由于学生的学习进度不同，学生所开展的实验探究活动存在差异，化学教师未能充分考虑学生个体之间的差异，也影响了在实验教学过程中对学生的指导和评价。在学生开展个性化实验探究的过程中，教师为学生提供的学习资源和设计的实验任务缺乏个性化特色，这也影响学生实验探究的质量和结果。

（三）实验探究教学课堂氛围不佳

初中化学实验探究课堂中没有浓厚的课堂教学氛围作为支撑，导致学生在课堂中缺少探究动力和浓厚的学习兴趣。一方面，化学教师和学生之间的互动比较少，直接限制了课堂教学氛围的优化。另一方面，学生与学生之间的互动机会不多，学生缺少与更多主体之间的互动，影响学生对化学规律的探究和对实验原理的总结。

（四）实验探究课堂教学不够生动

分析初中化学实验探究课堂的实际情况来看，实验探究课堂的教学形式不够生动和有效，直接影响实验探究教学质量。化学教师对实验过程的解释以及化学规律的总结不够深刻，直接影响学生对化学学科知识的理解与掌握情况。除了必要的课堂教学之外，实验探究教学缺乏在现实生活中的延伸，同样影响教学的生动性以及学生对化学学科知识的理解与掌握情况。

二、人工智能技术在初中化学实验探究教学中的具体应用策略

（一）人工智能技术辅助实验，推进实验顺利进行

利用人工智能技术辅助实验活动的正常开展，能够提高课堂教学效率以及保障实验质量。教师可以利人工智能技术分析实验过程中可能出现的问题，提前做出对学生的预警和提示，教导学生能够在正确实验步骤的指导下开展实验探究。以讲解燃烧反应的实验探究活动为例，火焰燃烧的过程具有一定的危险性，化学教师可以利用人工智能技术制作模拟动画视频，学生可以在观看动画视频的过程中感受模拟实验的过程，并观察火焰的颜色、火焰的形状以及总结燃烧后产生的气体，这能够有效规避学生的安全风险，并方便学生重复观看和学习[2]。更为重要的是，人工智能技术能够实现在实验室内温度、环境的科学调控，确保能够为学生提供优良的实验探究环境，优良的环境是保障学生实验活动正常和顺利开展的重要前提条件。除此之外，教师还可以定期使用人工智能技术检测实验室内的设备质量，并及时更换设备和更新设备，保障实验室环境与条件。

（二）人工智能技术辅助学习，学生可个性化学习

人工智能技术对数据的分析能够辅助学生的个性化学习，通过创造优良的个性化学习条件促进学生的全面健康发展。因此，化学教师可以利用人工智能技术辅助对学生的分层教学。在学生独立开展实验探究活动的过程中，化学教师可以利用人工智能技术剖析学生的实验活动过程以及分析学生每个步骤的操作情况，方便教师给予学生及时的反馈以及指导。考虑到学生能力存在的差异，人工智能技术能够观测和分析学生的实验进度，确保学生能够在个人适应的进度中开展实验探究。以制取氧气的实验活动为例，人工智能技术可以结合对学生实验表现的情况提供针对性的习题训练以及布置个性化的实验任务，学生能够更有针对性的巩固自身薄弱点以及提高学习质量。在学生取得明显的进步和成长之后，人工智能技术能够生成对学生的动态化评价并激励学生。

（三）人工智能技术辅助互动，优化实验教学氛围

人工智能技术可以创造人机交互的画面，技术和学生之间能够实现有效的互动，及时纠正学生在实验过程中遇到的问题以及优化实验探究活动的氛围。因此，化学教师可以利用人工智能技术创新课堂的互动形式以及助力互动推进，以优良的课堂氛围支撑学生开展实验探究。一方面，化学教师可以利用人工智能技术对学生的实验结果进行分析和解释说明，学生能在分析数据软件中得出化学实验背后的原理及总结规律，这体现了学生与人工智能技术之间的互动，而且能够锻炼学生的科学探究能力以及开发学生的学习兴趣。另一方面，化学教师可以利用人工智能技术辅助教师在实验探究过程中与学生之间的互动，为师生之间的互动增加几分趣味以及优化教师与学生之间的关系。

（四）人工智能技术辅助情境，提高教学的生动性

人工智能技术能够实现对现实的模拟，带给学生更加真实和沉浸式的实验体验，也能使得化学实验探究教学更加生动。因此，化学教师可以利用人工智能技术助力情境教学，为化学实验探究课堂教学创设更多元的教学情境。化学教师可以利用人工智能技术设计互动实验游戏，学生需要在游戏活动中扮演实验员的角色，并通过自己的一步步正确操作通关，这能够使得化学课堂的情境创设更加符合学生口味，也能增强学生对实验探究活动的满意度[3]。为实现对课堂教学的有效补充和拓展，化学教师还可以利用人工智能技术辅助对学生的线上指导。比如，化学教师可以在线上学习平台中上传海量的实验教学资源，学生在家中开展化学实验探究，并由化学教师在线上对学生进行指导，第一时间了解学生的学习情况以及为学生提供必要的帮助。

结束语：

综上所述，人工智能技术在初中化学实验教学中的应用目的是为教学提质和赋能，不可本末倒置。化学教师可以利用人工智能技术辅助实验活动的正常开展、辅助学生的个性化学习、打造实验探究中的必要互动以及创设优良的课堂教学情境，确保实验教学能够在学生学习化学学科知识的过程中发挥应有的作用以及训练学生的实验技能。化学教师不仅需要对教学技术进行创新，还需要对自身的教育理念进行创新，为学生的学习和探究提供全方位、立体化、高效和科学的支持，并对学生的学习和未来发展奠定基础。

参考文献：

[1] 杨乔娥.人工智能技术在初中化学实验探究教学中的应用[J].中国新通信， 2024， 26（17）：203-205.

[2] 黄郁郁，王后雄.人工智能赋能中学化学教学的探索[J].教学与管理， 2024（19）：53-55.

[3] 韦克伟.基于信息技术的初中化学实验教学设计与实施[J].求知导刊， 2024（9）：23-25.