摘要：在教育数字化转型背景下，大数据与互联网技术为高中化学教育创新提供了全新路径。本文结合高中化学学科特点与创新思维培养诉求，通过分析当前化学教学中创新思维培养的现实困境，借鉴淄博西里中学、广东罗孟军名师工作室等实践案例，构建 “数据驱动 — 技术赋能 — 素养生成” 的三维培养模式。该模式涵盖个性化教学支持、智能化实验探究、多元化评价反馈三大核心模块，通过教学数据全周期采集、智能工具深度应用、评价体系动态优化，破解传统教学中思维培养同质化、实践体验不足等难题，为高中化学教育创新思维培养提供可操作的实践方案。

关键词：大数据；互联网技术；高中化学；创新思维；培养模式

一、引言

（一）研究背景

《普通高中化学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》明确提出 “素养为本” 的教学理念，强调通过真实问题情境创设与探究活动开展，培养学生的科学探究能力与创新意识。当前，大数据、人工智能、VR/AR 等技术与教育领域的深度融合，正推动教学模式从 “知识传授型” 向 “思维发展型” 转变。化学作为一门以实验为基础、微观与宏观并重的学科，其抽象概念理解、实验探究设计、知识体系建构等环节均面临教学挑战，而大数据与互联网技术恰好能通过可视化呈现、精准化分析、安全化模拟等优势，为创新思维培养提供技术支撑。

（二）研究意义

理论意义：丰富数字化时代化学教育创新思维培养的理论体系，构建技术与教学深度融合的方法论框架，为学科核心素养培育提供新的理论视角。

实践意义：针对高中化学教学中创新思维培养的痛点，提出可落地的教学策略与模式，为一线教师提供实践参考，助力学生创新意识、探究能力与思维品质的全面提升。

二、高中化学教育创新思维培养的现实困境（一）教学模式固化，思维培养同质化

传统高中化学教学仍以 “教师讲授 + 题海训练” 为主，约 70% 的教师采用单一讲授法，缺乏对学生个性化思维的引导。这种模式下，学生被动接受知识，形成固定解题思维， 60% 的学生在面对新问题时表现出明显的思维定势，创新意识薄弱，仅有 30% 的学生在化学学习中主动探索未知问题。

（二）实验教学受限，探究能力培养不足

化学实验是培养创新思维的核心载体，但传统实验教学面临诸多局限：部分实验存在安全隐患，难以让学生自主操作；实验设备与课时有限，学生缺乏充分的探究机会；实验数据记录依赖人工，误差较大且难以进行深度分析。数据显示，超过 40% 的学生在化学实验操作中存在不规范行为，实验探究能力有待提升。

（三）评价体系单一，思维发展反馈滞后

当前化学教学评价仍以考试成绩为主，忽视对学生思维过程、创新尝试与实践表现的关注。单一评价模式无法全面反映学生的创新能力，也难以给教师提供精准的教学改进反馈，导致教学调整缺乏数据支撑，创新思维培养陷入 “无的放矢” 的困境。

三、大数据与互联网技术支撑创新思维培养的核心优势（一）数据驱动精准教学，破解同质化难题

大数据技术能够全面采集学生课前预习、课堂互动、作业完成、实验操作等多维度数据，通过算法分析生成个性化学情画像，精准识别学生的知识薄弱点与思维特点。例如，通过分析学生作业数据发现有机化学知识点掌握率仅为 60% ，教师可针对性调整教学内容，设计个性化学习路径，实现 “因材施教”。

（二）技术赋能实验创新，拓展探究空间

互联网平台整合的虚拟实验资源、3D 建模技术、VR/AR 模拟系统等，为实验教学提供了全新可能。3D 虚拟实验可立体化模拟实验全过程，消除安全隐患的同时，让学生自主设计实验方案；数字化实验平台能实时采集温度、浓度等数据，误差降低 30% ，助力学生发现实验规律；VR 技术可创设沉浸式学习情境，如 360 度展示金刚石晶胞结构，提升学生空间想象力。

（三）智能优化评价体系，强化思维反馈

基于大数据的评价系统实现了从 “结果性评价” 向 “过程性评价” 的转变，通过实时追踪学生学习行为，生成动态成长报告，涵盖知识掌握、思维方法、创新尝试等多维度指标。教师可依据评价数据及时调整教学策略，学生也能明确自身思维短板，针对性提升创新能力。研究表明，多元化评价模式能使学生创新意识提升 25% ，成绩平均提升率达 20% 。

四、高中化学创新思维培养模式构建与实践路径（一）模式框架：“三维一体” 培养体系

构建以 “数据驱动的个性化教学、技术赋能的探究式实验、智能优化的多元化评价” 为核心的三维培养模式，三者相互支撑、形成闭环：数据采集为个性化教学与精准评价提供基础，技术工具为探究式学习提供载体，评价反馈为教学优化提供依据，最终实现学生创新思维的渐进式培养。

（二）核心实践路径

1、数据驱动的个性化教学实施

课前，教师通过智能教学平台推送微课、预习任务，借助大数据分析学生的观看完成度与预习测试结果，明确教学重难点。例如，西里中学教师利用人工智能检测学生微课学习情况，根据反馈调整教学方案，确保教学内容贴合学生需求。

课中，运用智能课堂助手收集学生互动数据，通过 “一键随机点名” 等功能提升课堂参与度；针对抽象知识点，采用情境式教学法，如讲解微观粒子时，通过模型建构、化学史重述等方式，培养学生 “宏观 — 微观 — 符号” 三重表征思维。

课后，智能系统根据学生作业完成情况，推送个性化练习题与拓展资源，如针对复分解反应原理理解偏差的学生，推送专题微课与 VR 模拟实验，实现知识巩固与思维深化。

2、技术赋能的探究式实验教学

一是开发虚拟实验资源库，整合 500 余个安全、便捷的虚拟实验，涵盖基础操作、探究实验、创新设计等类型，学生可在线自主完成实验探究，节省 50% 的实验时间。二是引入手持实验设备与数字化采集系统，如在二氧化硫性质实验中，通过手持设备实时监测气体浓度变化，让学生在宏观现象与微观数据间建立联系，提升证据推理能力。三是开展跨学科实验探究，结合新能源、环保等热点问题，设计化学与物理、生物交叉的实验项目，拓宽学生思维视野，创新能力得分提升 30% 。

3、智能优化的多元化评价实施

构建 “评测 — 分析 — 反馈 — 改进” 的精准评价闭环：借助 OCR 技术自动批改实验报告与试卷，生成多维度评价报告；建立化学学业大数据诊断平台，如西里中学的诊断系统可标注 “配平错误”“条件遗漏”等典型问题，推送变式训练；将评价重点贯穿教学全过程，课前诊断预习效果，课中实时检测知识掌握情况，课后分析创新实践表现，确保评价反馈及时有效。

五、实践案例与成效分析（一）淄博市沂源县西里中学实践案例

西里中学通过推动人工智能与化学教学深度融合，构建了涵盖 “课前 — 课中 — 课后 — 评价” 四环节的智慧教学模式。学校成立人工智能教学改革领导小组，开发校本课程，加强教师培训，提升教师运用智能工具的能力；课堂中采用情境式教学与虚拟实验相结合的方式，突破微观认知难点；借助学业大数据诊断平台，实现精准教学与靶向辅导。实践表明，该校学生化学学习兴趣显著提升，课堂参与度提高 40% ，在实验探究能力与创新思维测试中，成绩平均提升 25% 。

（二）广东 “一创一合” 教学模式案例

罗孟军名师工作室构建的 “创新实验 + 手持实验” 教学模式，通过增加实验课程比例、建立实践基地、开发校本课程等路径，培育学生核心素养。在二氧化硫性质实验中，学生自主设计实验方案，结合手持设备收集数据，既锻炼了实验创新能力，又提升了证据推理素养；通过组织参观垃圾焚烧发电厂等实践活动，让学生感受化学与生活的联系，激发创新灵感。该模式实施后，学生在化学竞赛与科创大赛中屡获佳绩，创新意识与社会责任感显著增强。

六、保障措施与挑战应对

（一）保障措施

1、师资队伍建设：加强教师大数据与互联网技术培训，通过专题讲座、案例分析、实践操作等方式，提升教师教学设计、数据应用与智能工具使用能力，解决 50% 教师专业发展滞后的问题。

2、资源平台搭建：整合校内外优质资源，构建包含虚拟实验、微课视频、知识图谱、习题库等的数字化教学资源库，实现资源共享与高效利用。

3、制度机制完善：建立教学改革激励机制，鼓励教师开展技术融合创新实践；制定数据安全管理制度，保障学生学习数据的隐私与安全。

（二）挑战应对

针对技术应用中可能出现的 “重技术轻思维”“数据过度依赖” 等问题，需坚持 “技术为教学服务” 的原则，避免形式化应用；加强教师对数据的解读与应用能力培训，确保数据真正转化为教学改进的依据；平衡技术应用与传统教学优势，保留必要的板书讲解与实物实验，实现技术与教学的深度融合而非替代。

七、结论与展望

大数据与互联网技术为高中化学创新思维培养提供了革命性支撑，本文构建的 “三维一体” 培养模式，通过数据驱动个性化教学、技术赋能探究式实验、智能优化多元化评价，有效破解了传统教学的诸多困境。实践案例证明，该模式能够激发学生学习兴趣，提升创新意识与探究能力，为化学学科核心素养培育提供了可行路径。

未来，随着人工智能、物联网等技术的持续发展，高中化学教育创新思维培养将朝着更智能、更个性化、更深度的方向发展。建议进一步加强跨区域教学资源共享，推动 VR/AR 等前沿技术在实验教学中的普及，构建全国性化学教学大数据平台，让技术真正服务于学生创新思维的全面发展，为拔尖创新人才培养奠定坚实基础。

参考文献

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