摘要：本文闡述了在高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用生成式人工智能技術(shù)進(jìn)行課堂達(dá)成目標(biāo)提煉、課堂導(dǎo)入、課堂教學(xué)情境設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，并融合高中化學(xué)學(xué)科特色，根據(jù)高中生的認(rèn)知規(guī)律，進(jìn)行教學(xué)方式的優(yōu)化，以最大程度發(fā)揮生成式人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，助推學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生成式人工智能技術(shù)；高中化學(xué)教學(xué)；實(shí)踐

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）23-0000-04

自《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出“開展人工智能跨學(xué)科探索性研究、推動人工智能與相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科的交叉融合新模式”以來，人工智能領(lǐng)域獲得了快速發(fā)展。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的提出，人工智能技術(shù)被應(yīng)用在學(xué)科教學(xué)中，成為教師的重要幫手。因此，筆者結(jié)合化學(xué)學(xué)科特色以及高中生的認(rèn)知規(guī)律，對教學(xué)方式進(jìn)行了優(yōu)化，希望能最大程度發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，助推學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

生成式人工智能技術(shù)的涵義

生成式人工智能技術(shù)（Generative AI）是一種人工智能技術(shù)，這類技術(shù)通常涉及機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域的算法和模型，通過學(xué)習(xí)大量數(shù)據(jù)來生成新的、原創(chuàng)的文本、圖像、音頻、視頻或其他形式的內(nèi)容。與傳統(tǒng)的基于規(guī)則的程序或機(jī)器學(xué)習(xí)模型只能進(jìn)行分類、識別或預(yù)測不同，生成式人工智能技術(shù)具有創(chuàng)造性，能夠生成以前從未存在過的內(nèi)容。目前，國內(nèi)的生成式人工智能模型主要有文心一言、豆包、kimi、通義千問、星火大模型、匠邦、Learnify等。

生成式人工智能技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

1.精準(zhǔn)提煉達(dá)成目標(biāo)，完善教學(xué)準(zhǔn)備

高中化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容聚焦較為鮮明，但層次、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單純按部就班地從事教學(xué)設(shè)計(jì)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。所以，教師首先應(yīng)在課前完善教學(xué)準(zhǔn)備，提煉達(dá)成目標(biāo)（包括教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)目標(biāo)），以便于抓住教學(xué)重點(diǎn)，梳理課程的邏輯線索，更好地發(fā)揮生成式人工智能技術(shù)的作用。其次，教師要利用生成式人工智能技術(shù)來提煉達(dá)成目標(biāo)。以匠邦A(yù)I為例（如圖1），在生成教學(xué)大綱后，教師再提煉達(dá)成目標(biāo)可以起到事半功倍的效果。

2.豐富課堂導(dǎo)入手段，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

（1）利用生成式人工智能技術(shù)創(chuàng)建的LOGO設(shè)計(jì)趣味導(dǎo)入學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如，在講述元素周期律時，教師要求學(xué)生利用生成式人工智能技術(shù)生成與元素周期表LOGO相關(guān)的有趣圖像，以此作為課堂導(dǎo)入的素材。素材的生成充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)元素周期表的排列規(guī)律和標(biāo)志性元素。在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，學(xué)生以小組為單位展示設(shè)計(jì)、評比最美設(shè)計(jì)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)周期表的積極性，為接下來元素周期律的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

（2）引入實(shí)時數(shù)據(jù)和案例。生成式人工智能技術(shù)可以實(shí)時獲取和整理與課程內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)和案例。教師可以將這些數(shù)據(jù)和案例作為課堂導(dǎo)入的素材，讓學(xué)生了解課程內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用價值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義。例如，在高三化學(xué)試卷評講課堂中，針對某陌生實(shí)驗(yàn)題，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)自動抓取權(quán)威教育網(wǎng)站、科學(xué)期刊、學(xué)術(shù)論文等來源的與該試題相關(guān)聯(lián)的最新化學(xué)研究成果、實(shí)驗(yàn)案例、教學(xué)資源和其他變式題目，幫助學(xué)生更好地復(fù)習(xí)，同時起到舉一反三的作用。

（3）互動游戲式導(dǎo)入。教師可以利用生成式人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)互動游戲式的課堂導(dǎo)入，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)新知識，提高學(xué)習(xí)興趣和參與度。這種導(dǎo)入方式不僅可以活躍課堂氣氛，還可以幫助學(xué)生在輕松愉快的氛圍中掌握新知識。

（4）智能問答與預(yù)測。生成式人工智能技術(shù)可以幫助教師預(yù)設(shè)一些與課堂內(nèi)容相關(guān)的問題，并根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行智能分析和預(yù)測。教師可以根據(jù)分析和預(yù)測結(jié)果，調(diào)整課堂導(dǎo)入的內(nèi)容和方式，更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（5）在使用生成式人工智能技術(shù)進(jìn)行課堂導(dǎo)入時，教師需要注意以下幾點(diǎn)：①確保生成的內(nèi)容與課程目標(biāo)緊密相關(guān)，避免偏離主題。②根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和興趣進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保導(dǎo)入內(nèi)容的有效性和吸引力。③合理利用生成式人工智能技術(shù)，避免過度依賴技術(shù)而忽略教學(xué)的本質(zhì)。

3.多樣課堂教學(xué)情境設(shè)計(jì)，提升學(xué)生核心素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)形成的正確價值觀、必備品格、關(guān)鍵能力，是學(xué)科育人功能的具體表現(xiàn)，而學(xué)科知識往往是在情境中生成和呈現(xiàn)的，需依托情境轉(zhuǎn)化為能力和素養(yǎng)，“素養(yǎng)為本”的教學(xué)呼喚“真實(shí)情境”。

何為真實(shí)情境？真實(shí)情境?是指在教育或培訓(xùn)中創(chuàng)設(shè)的特定環(huán)境，這些環(huán)境貼近學(xué)生的既有經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前興趣，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們認(rèn)識到學(xué)習(xí)活動的意義和價值。創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的關(guān)鍵是教師如何將身邊的素材變成教學(xué)情境，提出有價值的問題，進(jìn)而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中內(nèi)化知識、提出問題、解決問題，學(xué)會自我評價。下面，筆者以《二氧化硫的性質(zhì)》一課為例，利用生成式人工智能技術(shù)進(jìn)行教學(xué)情境設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)第一稿：《二氧化硫的性質(zhì)》微項(xiàng)目設(shè)計(jì)，如圖2所示。通過此項(xiàng)目，學(xué)生不僅能深入理解二氧化硫的性質(zhì)，還能將所學(xué)知識與環(huán)境保護(hù)等社會實(shí)際問題聯(lián)系起來，培養(yǎng)綜合運(yùn)用科學(xué)知識的能力。

設(shè)計(jì)第二稿：在第一稿的基礎(chǔ)上，沒有過多提煉真實(shí)情境，但為真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)提供了思路——二氧化硫在實(shí)際生活中的應(yīng)用有哪些？其主要應(yīng)用領(lǐng)域如圖3所示。

設(shè)計(jì)第三稿：在釀酒過程中，二氧化硫作為抗生素和抗氧化劑，可以防止酒受到細(xì)菌破壞和氧化，同時幫助控制揮發(fā)性酸度，保持酒的品質(zhì)和風(fēng)味（如圖4）。

設(shè)計(jì)第四稿：用通義萬相生成圖片（如圖5），用訊飛智作生成AI虛擬主播（如圖6），用文字生成短視頻。

以上設(shè)計(jì)方法可以運(yùn)用于高中化學(xué)大部分有機(jī)和無機(jī)化合物的教學(xué)設(shè)計(jì)中，化學(xué)學(xué)科的特質(zhì)與真實(shí)情境教學(xué)本身高度契合，將化學(xué)知識融入特定的情境中，通過利用生成式人工智能技術(shù)進(jìn)行課堂結(jié)構(gòu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、遞進(jìn)式教學(xué)設(shè)計(jì)，有助于促進(jìn)學(xué)生對學(xué)科核心概念的理解和掌握，提升學(xué)生思維水平和解決實(shí)際問題的能力，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

反思

生成式人工智能技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)融合的學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程資源可以在人機(jī)互動對話進(jìn)程中生成。這種智能化的生成方式，顛覆了教師對傳統(tǒng)課堂的認(rèn)知模式和教學(xué)方式，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。筆者相信，生成式人工智能技術(shù)將成為教師的“新質(zhì)生產(chǎn)力”。

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作者簡介：俞葉，高中化學(xué)教師，高中教導(dǎo)處副主任，中學(xué)高級教師，蘇州市中小學(xué)學(xué)科帶頭人，曾獲全國基礎(chǔ)教育化學(xué)新課程實(shí)踐成果一等獎。