摘要：人工智能技術(shù)在初中化學實驗探究教學中的應用，為教學提供了全新的理念和方法指導。通過使用人工智能技術(shù)，教師可以利用虛擬實驗室模擬真實的化學實驗過程，讓學生在足夠安全的環(huán)境下完成化學實驗，學習化學知識。同時，在人工智能技術(shù)的支持下，教師可實時分析學生的學習行為和表現(xiàn)，并調(diào)整教學策略，提高教學效果。

關鍵詞：人工智能技術(shù)；初中化學；實驗探究；教學措施

一、引言

在信息化時代，人工智能技術(shù)正逐漸滲透到各領域，為生活帶來了巨大的便利。尤其是在教育領域，人工智能技術(shù)的應用范圍要更加廣闊，將此技術(shù)應用到初中化學實驗探究教學中，通過技術(shù)的優(yōu)勢特點，不僅能夠提升學生對化學實驗的興趣和參與度，更能夠拓展他們的思維方式，并且提升他們解決問題的能力。

通過引入人工智能技術(shù)，可以為初中化學實驗探究教學注入新的活力，使學生在實踐中更好地理解和應用化學知識，為未來的科學研究和創(chuàng)新奠定基礎。

二、人工智能技術(shù)概念分析

人工智能（Artificial Intelligence， AI）是指通過計算機技術(shù)模擬和實現(xiàn)人類智能的一種科技，它是計算機科學、認知心理學、哲學和其他學科的交叉領域。人工智能的研究目標是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對人的理論思維進行分析，使計算機能夠像人類一樣思考、學習、理解和解決問題。

人工智能主要依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行科學研究，通過依據(jù)智能理念對現(xiàn)在廣泛使用的各種機器進行智能改革，讓其具備人類智能，并嘗試讓其擁有獨立的語言、圖像、自然語言等技術(shù)。

它從根本上改變了機器服務質(zhì)量和服務效益，在推動社會發(fā)展進步的同時也在部分領域取得了一定的成就。尤其是在初中化學實驗探究教學中的應用，它展現(xiàn)出的不只是教學方法上的創(chuàng)新，更多的則是展現(xiàn)出未來的發(fā)展前景。

三、人工智能技術(shù)在初中化學實驗探究教學中的優(yōu)勢

（一）提供個性化學習體驗

利用人工智能技術(shù)分析學生的學習數(shù)據(jù)和行為模式，根據(jù)每位學生的學習需求和學習風格，個性化地定制化學實驗探究的教學內(nèi)容和方法，這種個性化學習體驗能夠更好地滿足學生的學習需求，提高他們的學習效果。而學生也可以根據(jù)反饋及時調(diào)整實驗步驟和方法，避免錯誤和危險，提高實驗探究的效率和安全性。

另外，人工智能技術(shù)可以整合和分析化學實驗，并進一步探究學習資源，為學生提供多樣化的學習材料和學習方式，學生也可以根據(jù)興趣和學習需求選擇適合的學習資源和方式，提高他們學習的主動性和積極性。最關鍵的是，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持下，學生可以通過網(wǎng)絡平臺遠程參與化學實驗探究活動，與其他學生協(xié)作學習，共同解決問題和完成任務，這種遠程學習和協(xié)作學習的支持能夠拓寬學生的學習范圍和社交圈，提高學習的豐富性和互動性。

（二）提高學生學習效果和深度理解能力

傳統(tǒng)化學實驗教學往往受實驗設備和材料的限制，學生只能通過有限的實驗操作完成學習。而借助人工智能技術(shù)，學生可以通過虛擬實驗室完成實驗操作，從而使他們更好地理解化學實驗的原理和過程。此外，智能教學系統(tǒng)還可以提供豐富的學習資源，如實驗視頻、模擬實驗報告，使學生能夠更加全面地了解化學實驗的相關知識。同時，通過智能教學系統(tǒng)，教師可以實時監(jiān)測學生的學習進展，并根據(jù)學生的表現(xiàn)及時調(diào)整教學策略，而學生也可以通過系統(tǒng)獲得學習反饋，了解自己的學習情況，及時糾正錯誤，提高學習效果。系統(tǒng)也會結(jié)合教學計劃定期進行學習評估，根據(jù)學生的學習表現(xiàn)給出評價，幫助學生了解自己的學習水平和不足。

（三）增強學生參與度和興趣

通過引入人工智能技術(shù)，學生可以更加積極地參與實驗探究，因為這種新穎的教學方式能夠激發(fā)他們的好奇心和求知欲。相比傳統(tǒng)教學方法，人工智能技術(shù)可以提供個性化的學習體驗，根據(jù)學生的不同需求和興趣定制教學內(nèi)容，從而使學生更加主動地參與實驗探究。另外，人工智能技術(shù)還可以模擬真實的化學實驗場景，通過虛擬實驗的方式幫助學生掌握實驗過程。

通過觀察和操作虛擬實驗室中的化學試劑和儀器，學生可以模擬實驗步驟和操作，從而培養(yǎng)他們的實驗技能和實驗思維，這種虛擬實驗的方式不僅可以減少實驗操作中的風險和成本，還能夠提高學生的實驗技巧和實驗數(shù)據(jù)處理能力。

四、人工智能技術(shù)在初中化學實驗探究教學中的應用措施

（一）利用虛擬實驗室進行危險實驗或昂貴實驗

利用虛擬實驗室進行危險實驗或昂貴實驗，可以提升學生的實驗探究能力和安全意識。通過虛擬實驗室，學生可以在安全的環(huán)境中完成危險實驗，如劇毒化學品的反應、高溫高壓實驗，避免了實際中發(fā)生的意外和危險。同時，虛擬實驗室還可以模擬昂貴實驗設備和材料，讓學生可以進行更多種類的實驗，提升實驗探究的廣度和深度。另外，虛擬實驗室還可以根據(jù)學生的實驗結(jié)果和反饋進行智能分析和評估，幫助學生理解實驗原理、掌握實驗技能。

以人教版初中化學“酸堿中和反應”實驗為例，學生可以通過虛擬實驗室模擬進行酸堿滴定實驗，觀察和記錄滴定過程中的顏色變化，并計算滴定終點的體積。還可以通過虛擬實驗室模擬危險實驗，如制備氧氣的實驗探究教學中，由于這些實驗涉及易燃、易爆等危險性較高的物質(zhì)，傳統(tǒng)實驗教學往往存在安全隱患。而通過虛擬實驗室，學生可以在安全的環(huán)境下完成實驗操作，觀察不同氣體的性質(zhì)和反應，不僅避免了實際實驗中的危險、減少實驗材料和設備的消耗，還能夠更好地觀察和理解實驗原理。

（二）模擬實驗過程和結(jié)果，實現(xiàn)可視化實驗教學

利用人工智能技術(shù)，可以模擬化學實驗的整個過程，包括實驗器材的準備、實驗步驟的操作、實驗過程中的觀察和記錄。學生可以在虛擬實驗室中完成多次實驗，不僅節(jié)省了實驗材料和時間成本，還能夠提供更多的實驗機會，加深學生對化學實驗的理解和掌握。同時，人工智能技術(shù)還可以實時分析和處理實驗數(shù)據(jù)，將實驗結(jié)果以圖表、曲線等形式進行可視化展示。這樣一來，學生可以直觀地觀察實驗數(shù)據(jù)的變化趨勢，更好地理解化學實驗的原理和規(guī)律。同時，人工智能技術(shù)還可以根據(jù)學生的實驗數(shù)據(jù)進行智能評估和反饋，幫助學生發(fā)現(xiàn)實驗中的問題和改進方法，提高實驗探究效果。

以人教版初中化學“二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)”實驗為例，學生可以通過虛擬實驗進行實驗操作，觀察和探究二氧化碳的制取過程，并實操選擇不同的實驗條件，例如溫度、壓力和反應物的濃度，以探究對二氧化碳生成速率的影響。同時，人工智能技術(shù)還可以通過數(shù)據(jù)模擬和分析，提供實驗結(jié)果，例如生成實驗數(shù)據(jù)曲線和反應速率的變化趨勢圖，這樣學生就可以更加直觀地理解和分析實驗結(jié)果，深入掌握二氧化碳的制取過程和性質(zhì)。通過人工智能技術(shù)的應用，不僅能夠提高學生的實驗操作能力，還能夠培養(yǎng)學生的科學思維和數(shù)據(jù)分析能力，進一步提高學生的學習興趣和創(chuàng)新能力。

（三）利用人工智能算法分析實驗數(shù)據(jù)

通過利用人工智能算法分析實驗數(shù)據(jù)，可以更加準確地判斷和解讀實驗結(jié)果，提供更精確的數(shù)據(jù)分析和評估。此外，人工智能技術(shù)還可以幫助學生模擬實驗過程，通過模擬實驗條件和參數(shù)變化，提供更全面的實驗設計和探究思路，幫助學生理解化學原理和實驗方法。通過學習和分析大量的實驗數(shù)據(jù)，為學生提供個性化的學習建議和指導，幫助他們掌握化學實驗技能和知識，提升學習效果和成績。

以人教版初中化學“燃燒與滅火”實驗為例，通過多人工智能算法的科學應用，可以幫助學生分析不同物質(zhì)的燃燒特性和產(chǎn)物生成情況，輸入實驗數(shù)據(jù)，人工智能程序可以自動識別不同物質(zhì)的燃燒過程，并分析產(chǎn)生的氣體、固體或液體。同時，該程序還可以比較不同物質(zhì)的燃燒速率和產(chǎn)物生成量，以幫助學生理解燃燒反應的原理和規(guī)律。另外，滅火實驗教學中，通過輸入實驗數(shù)據(jù)，可以模擬不同滅火方法的效果，分析不同滅火劑對火焰的抑制效果。此外，該程序還可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在不同條件下模擬火焰的擴散速度和熱能釋放情況，以幫助學生了解滅火原理和選擇合適的滅火方法。讓學生更加深入地理解化學實驗的原理和規(guī)律，提高實驗結(jié)果的準確性和可靠性，同時也為學生提供了更加豐富和有趣的實驗教學體驗。

（四）幫助學生發(fā)現(xiàn)實驗規(guī)律和趨勢

人工智能技術(shù)可以分析實驗數(shù)據(jù)，提取實驗規(guī)律和趨勢，例如實驗條件、實驗結(jié)果。通過分析這些數(shù)據(jù)，幫助學生發(fā)現(xiàn)不同實驗條件下的變化趨勢，使他們理解化學實驗中的規(guī)律。另外，人工智能技術(shù)還可以模擬實驗過程，通過虛擬實驗平臺完成模擬實驗，觀察不同條件下的實驗結(jié)果，從而培養(yǎng)學生的實驗操作能力和科學思維。根據(jù)學生的學習情況和實驗數(shù)據(jù)，人工智能還可以分析學生的學習需求，并提供相應的學習資源和學習計劃，幫助學生更加高效地學習化學知識，提高他們的學習成績。

以人教版初中化學“金屬的化學性質(zhì)”實驗為例，在傳統(tǒng)化學實驗教學中，學生往往需要通過一系列的實驗操作觀察和測量金屬的化學性質(zhì)，然后總結(jié)規(guī)律和趨勢。然而，這種方式存在一定的局限性，因為學生會受實驗條件、操作技巧等因素的影響，導致實驗結(jié)果的可靠性和準確性存在偏差。而人工智能技術(shù)的應用，學生可以利用智能平臺完成實驗，直觀地觀察實驗現(xiàn)象和測量結(jié)果，分析大量實驗數(shù)據(jù)，幫助學生發(fā)現(xiàn)實驗規(guī)律和趨勢，提供更加準確的實驗指導。例如，研究金屬的化學性質(zhì)時，學生可以通過智能平臺模擬金屬與不同物質(zhì)的反應過程，觀察反應產(chǎn)物的變化，并測量實驗參數(shù)，幫助學生發(fā)現(xiàn)金屬與不同物質(zhì)之間的反應規(guī)律，如金屬與酸反應產(chǎn)生氫氣的特點，金屬與氧氣反應生成金屬氧化物。

（五）基于學生的學習需求和興趣定制實驗

通過人工智能技術(shù)，可以根據(jù)學生的學習需求和興趣，定制實驗內(nèi)容，使每位學生都能有適合的實驗探究過程。分析學生的學習數(shù)據(jù)，了解學生學習風格、學習習慣以及興趣愛好，從而為學生量身定制實驗內(nèi)容。例如，喜歡動手操作的學生，可以設計需要實操的實驗項目；對于喜歡理論分析的學生，可以設計需要思考和推理的實驗項目；初學者，可以推薦基礎實驗項目；而進階學習者，可以推薦拓展實驗項目，幫助學生進一步提高實驗技能和科學思維能力。

以人教版初中化學“金屬資源的利用和保護”實驗為例，根據(jù)學生的學科成績和興趣愛好，推薦與金屬資源相關的實驗，如金屬的氧化還原反應、金屬的電化學腐蝕，使學生理解金屬資源的利用和保護方法，并且能夠在實驗中親自探索。

另外，人工智能技術(shù)還可以幫助教師改進實驗過程，通過分析實驗數(shù)據(jù)和學生的反饋，發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題和改進的空間，系統(tǒng)可以分析學生在實驗中的操作步驟和結(jié)果，然后提供針對性的建議和指導，教師也可以根據(jù)人工智能的分析結(jié)果，對實驗過程進行調(diào)整，提高學生的實驗探究能力和學習效果。

五、結(jié)束語

綜上所述，人工智能技術(shù)在初中化學實驗探究教學中的應用，為傳統(tǒng)教學帶來了變革和進步。通過引入虛擬實驗平臺和智能輔助工具，學生可以在實驗室外完成更加安全、便捷的實驗探究活動，這樣不僅可以提高學生的實操技能，還能培養(yǎng)他們的科學思維和創(chuàng)新能力。同時，教師也可以通過人工智能技術(shù)獲得更全面、準確的學生數(shù)據(jù)，從而完成教學評估。因此，人工智能技術(shù)為初中化學實驗探究教學開辟了新的道路，為培養(yǎng)具備科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的優(yōu)秀人才提供了有力支撐。

作者單位：楊喬娥 甘肅省積石山縣移民中學

參考文獻

[1]鄭娟霞.信息技術(shù)環(huán)境下的初中化學教學改革[J].西部素質(zhì)教育.2020，6（04）：118+120.

[2]陳玉燾.初中化學教學中信息技術(shù)有效性應用研究[J].學周刊.2020，（06）：135.

[3]張海蘭.現(xiàn)代教育技術(shù)在初中化學教學中的應用研究[J].才智.2020，（10）：194.

[4]何曼.線上線下相結(jié)合的混合式教學模式在有機化學教學中的改革探索[J].化工時刊.2021，35（11）：56-57.

[5]李亞軍，易鵲，鄧小美，等.基于多元化信息技術(shù)的高職"天然藥物化學"課程教學改革探討[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力.2021，（10）：151-154.

[6]苗濤，趙健.基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的有機化學教學體系改革[J].商丘師范學院學報.2021，37（12）：95-98.