摘要：表面活性劑化學是研究那些能夠顯著改變界面性質(zhì)的分子或者離子的科學。在日常生活和工業(yè)領域，如洗滌劑、化妝品和石油回收中，表面活性劑的應用無處不在。ChatGPT作為一種先進的交互式AI，為表面活性劑化學的教學提供了新的機遇。通過交互式學習模式，ChatGPT能夠以對話的形式解釋復雜概念，并實時回答學生問題，提高學習效率。個性化教學使得AI能夠適應不同學習者的進度和風格，并提供定制化的學習計劃。在增強實驗教學方面，ChatGPT可以模擬實驗操作并幫助學生分析和預測實驗結(jié)果。然而，這一教學模式也面臨準確性、可靠性、教育者適應性、學習者參與度以及數(shù)據(jù)隱私安全等挑戰(zhàn)。為確保AI技術的正確運用，并使其輔助而非取代傳統(tǒng)教學，是實現(xiàn)AI在教育領域應用的關鍵。

關鍵詞：表面活性劑化學;交互式學習;個性化教學

表面活性劑化學作為一個關鍵的科學領域，它的分子設計和應用對于許多行業(yè)至關重要。隨著教育技術的發(fā)展，特別是人工智能的進步，ChatGPT提供了獨特的機遇來革新傳統(tǒng)的表面活性劑化學教學方法。

1表面活性劑化學的定義與應用領域

表面活性劑化學是研究表面活性劑分子的結(jié)構、性質(zhì)、合成、應用及發(fā)展趨勢的學科。表面活性劑分子由于其結(jié)構既含有親水（水溶性）又含有疏水（油溶性）成分，具有兩親性，可顯著地改變液體表/界面張力，已被廣泛地應用于不同工業(yè)及家用領域。如用作洗滌劑、化妝品中的穩(wěn)定劑、醫(yī)藥領域的藥物輸送系統(tǒng)，以及用于食品工業(yè)的乳化劑、石油、塑料工業(yè)的分散劑或者增濕劑等［１］。另外，表面活性劑在農(nóng)業(yè)，環(huán)保及紡織工業(yè)方面也扮演著重要角色，它的作用機理及應用效果受到了表面科學及材料科學等眾多學科的高度重視。

2ChatGPT在表面活性劑化學教學中的機遇

2.1引入交互式學習模式

2.1.1交互式學習模式中的對話式教學

ChatGPT在表面活性劑化學教學中引入的交互式學習模式，通過對話形式解釋復雜概念，為學生提供了一個更加直觀和個性化的學習途徑。這種方式使得抽象理論，如界面活性劑的吸附行為、膠束形成以及微乳液系統(tǒng)的穩(wěn)定性等變得更加易于理解［2］。學生可以通過提問來直接探究他們感興趣或不理解的概念，而ChatGPT則可以根據(jù)學生的具體需求，用易于理解的語言進行解答，有助于構建更深層次的知識理解和記憶。此外，這種互動性強的學習方式還能激發(fā)學生的好奇心，鼓勵他們進行更深入的探索和學習，從而提高整體的教學效果。

2.1.2實時答疑中的效率提升

ChatGPT實時答疑功能應用于表面活性劑化學教學，學生學習效率明顯提高。學生不需要在傳統(tǒng)課堂教學中的互動環(huán)節(jié)去解決自己的問題，可隨時在ChatGPT上提問和獲得反饋。這類即時回答可減少不理解、誤解的累積，幫助學生們保持一致的學習進度，提高對知識的吸收率。實時答疑還支持學生們在學習中養(yǎng)成獨立思考的習慣，并通過不斷地和ChatGPT進行交互以驗證想法，糾正錯誤概念及深化表面活性劑化學重要原理及用途的認識。這一學習方式對增強學術自信，掌握復雜的科學概念具有重要意義。

2.2個性化教學

2.2.1適應性學習

ChatGPT在表面活性劑化學的個性化教學中能夠適應不同學習者的進度和風格，這為每位學生提供了量身定制的學習體驗。由于學習者在知識水平、學習速度，以及接受信息方式等方面存在差異，ChatGPT可以通過智能分析每個學生的互動反應來調(diào)整教學內(nèi)容和速度。例如對于能快速掌握新概念的學生，ChatGPT可以提供更深入和挑戰(zhàn)性的材料;而對于需要更多時間理解消化知識點的學生，則可以重復關鍵概念，并以不同的方式進行講解加深理解，直到學生理解為止。這種個性化不僅提高了學習效率，還提高了學生的參與度和引導學生思考，有助于促進自主學習和批判性思維能力的培養(yǎng)，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。

2.2.2定制化學習計劃

ChatGPT能夠針對表面活性劑化學學習者制定定制化的學習方案，該方案是根據(jù)學生特定的需要、目標以及興趣進行設計。通過對學生初始知識水平、學習目標和喜好進行評價，ChatGPT可以開發(fā)一套個性化學習路線圖。該學習計劃既包括了必要的內(nèi)容，又兼顧了學習節(jié)奏與格調(diào)，保證了學生能按照自己的模式進行高效地學習，如對有興趣從事實驗室工作的學生來說，ChatGPT能提供更多的模擬場景及實驗案例。

2.3增強實驗教學

2.3.1模擬實驗操作

ChatGPT能夠通過模擬實驗操作，增強表面活性劑化學的實驗教學。在實驗室條件受限或?qū)W生無法親自進行實驗操作的情況下，ChatGPT可以創(chuàng)建虛擬實驗環(huán)境，讓學生通過模擬進行實驗步驟的學習和練習。這種模擬不僅包括實驗過程的演示，還允許學生在安全無風險的環(huán)境中進行試錯，并從中學習。學生可以了解到不同的實驗操作方式，例如表面活性劑在不同條件下的膠束形成或吸附層的構建，并觀察理論與實踐之間的聯(lián)系。

2.3.2實驗結(jié)果分析與預測

ChatGPT對表面活性劑的化學實驗研究結(jié)果進行分析和預測，還為教學增值。學生們做完實驗之后，常常需要引導才能對數(shù)據(jù)做出正確的解讀并分析結(jié)果。ChatGPT能利用自身巨大的知識庫及分析能力來輔助學生講解實驗數(shù)據(jù)，如通過探究界面張力變化、膠束臨界濃度及溫度、pH等因素對表面活性劑特性的影響［3］。另外，ChatGPT可以指導學生如何基于已知數(shù)據(jù)進行實驗結(jié)果預測，增強了學生對實驗設計及結(jié)果預測的認識。

3ChatGPT在表面活性劑化學教學中的挑戰(zhàn)

3.1準確性和可靠性

3.1.1信息準確性

在表面活性劑化學教學中，ChatGPT面臨的一個主要挑戰(zhàn)是確保提供的信息準確無誤。表面活性劑化學作為一門基于精確數(shù)據(jù)和嚴格實驗的學科，任何不準確的信息都有可能導致學生對其基本概念產(chǎn)生誤解，甚至可能在實驗過程中引發(fā)安全隱患。為迎接這一挑戰(zhàn)，ChatGPT有必要通過最新學術研究與實驗結(jié)果，對知識庫進行持續(xù)更新。另外，還必須有很高的錯誤檢測與修正機制、在提供數(shù)據(jù)過程中充分考慮上下文等因素才能保證學生所收到的每條數(shù)據(jù)準確可靠。唯其如此，ChatGPT才有可能在表面活性劑化學領域作為一種可信的研究輔助手段。

3.1.2復雜化學反應理解

表面活性劑化學中所涉及的分子之間相互作用，膠束形成及相轉(zhuǎn)移現(xiàn)象都具有很高的復雜性，而且通常需要先進的化學理論與實驗數(shù)據(jù)進行綜合解釋。當ChatGPT不能開展實際實驗并觀測到實驗現(xiàn)象時，就不得不依靠它窮盡性的算法與數(shù)據(jù)庫去模擬上述復雜的過程［4］。另外，ChatGPT要求能理解和解釋化學合成反應動力學、熱力學原理，而這往往是學生很難掌握的。要想攻克這一難題，ChatGPT除了要有較高水準的技術與理論知識外，還要能將這些繁雜的概念用一種簡明易懂的形式傳遞給同學們。這就需要依靠ChatGPT自然語言處理及專業(yè)知識甄別。

3.2教育者與技術的適應性

3.2.1教師對新技術的接受度

教師能否接受新技術，是執(zhí)行ChatGPT這種先進工具進行教學能否取得成功的關鍵。教師作為教育傳遞過程中的主體，其對新技術的態(tài)度、認識與適應能力，直接關系到課堂中技術應用的成效。一些教師也許會對傳統(tǒng)教學方法采取保守的態(tài)度，也會對整合人工智能的新型教學工具抱有懷疑乃至抵觸的態(tài)度。所以，學校需要通過培訓、教育等手段來提升其技術素養(yǎng)，從而保證其能將這些手段有效融入自身的教學實踐當中。

3.2.2教育機構的技術更新與維護

教育機構的技術更新與維護是另一個挑戰(zhàn)，因為這些機構需要定期投資于硬件和軟件的更新，以保持教學工具的現(xiàn)代化和有效性。尤其是在集成了像ChatGPT這樣的高級技術時，需要強大的計算能力和穩(wěn)定的網(wǎng)絡基礎設施。此外，隨著技術的迅速發(fā)展，教育機構必須投資于持續(xù)的職員培訓，以確保所有用戶都能跟上技術更新的步伐。技術的維護和更新還涉及了預算規(guī)劃和資金分配，要求教育領導者有遠見和策略性的規(guī)劃以適應技術的快速發(fā)展。

3.3學習者互動與參與度

3.3.1確保學習者的積極參與

確保學習者的積極參與是在線教學工具成功的重要因素。ChatGPT等工具雖然能提供個性化的學習體驗，但若無法激發(fā)學生的參與感，教化效果仍會大打折扣。因此，進行教學設計時需要包含互動性強的元素，如討論版、互動測驗和協(xié)作任務等，以促使學生積極參與。同時，ChatGPT可以通過提供及時反饋和個性化建議，幫助維持學生的參與度。教師也應鼓勵學生提出問題并利用ChatGPT等工具來探索答案，以提升課堂的互動性和學生的參與感。

3.3.2避免過度依賴技術導致的學習動力下降

在運用ChatGPT這種技術工具的同時，也要注意盡量避免學生對技術的過分依賴而影響其自主學習動機。應該把技術工具看作是一種輔助學習而不是徹底取代傳統(tǒng)的學習方法。教師要保證學生對技術輔助作用的理解，鼓勵學生培養(yǎng)自主解決問題的意識。與此同時，教育者需要精心設計課程，讓學生不需要輔助技術也可以完成學習任務，從而發(fā)展其批判性思維與問題解決能力。這既可以避免學生過分依賴輔助技術，又有利于引導學生思考和探索。

3.4數(shù)據(jù)隱私與安全性

3.4.1保護學習者的個人數(shù)據(jù)

在使用ChatGPT等教學輔助工具時，保護學習者的個人數(shù)據(jù)至關重要。隨著技術的集成，學生的數(shù)據(jù)，包括他們的學習習慣、成績記錄以及個人信息，都可能被電子化管理。必須確保這些信息得到充分保護，以遵守數(shù)據(jù)隱私法規(guī)并維護學生的信任。這要求教育機構和技術提供商實施嚴格的數(shù)據(jù)安全措施，比如加密傳輸、訪問控制和定期安全審計。同時，也要對學生進行隱私保護教育，讓他們了解個人數(shù)據(jù)的重要性，并掌握保護自己信息的基本方法。教師和教育工作者同樣需要接受培訓，以便在處理學生數(shù)據(jù)時采取正確的操作，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

3.4.2防止數(shù)據(jù)泄露和不當使用

防止學習者數(shù)據(jù)泄露和不當使用是數(shù)字時代教育領域面臨的一項重要挑戰(zhàn)。隨著教育活動日益數(shù)字化，學生的敏感信息更容易受到網(wǎng)絡攻擊和不當操作的威脅。教育機構必須采取多層次的安全措施來防止數(shù)據(jù)泄露，包括但不限于使用防火墻、安全協(xié)議和入侵檢測系統(tǒng)來保護網(wǎng)絡安全，實施數(shù)據(jù)加密來保護存儲和傳輸中的數(shù)據(jù)，以及定期對系統(tǒng)進行安全檢查和更新。除了技術措施外，教育機構還應制定嚴格的數(shù)據(jù)管理政策，并對所有可能接觸到學生數(shù)據(jù)的員工和合作伙伴進行必要的安全培訓，以確保意識到數(shù)據(jù)安全的重要性，并在日常操作中遵循最佳實踐。

4結(jié)語

在表面活性劑化學教學中，ChatGPT的應用開創(chuàng)了高效、互動和個性化的教育新模式。盡管面臨準確性、可靠性、適應性、參與度及數(shù)據(jù)安全等挑戰(zhàn)，但通過技術完善和教育實踐可逐步解決。為了實現(xiàn)ChatGPT在表面活性劑化學教學中的最大化效用，教育者、學生和技術提供者需齊心協(xié)力，確保技術有效整合，教育資源安全公正。人工智能并非取代教師，而是助力學生增強體驗、激發(fā)創(chuàng)造力與批判性思維。

參考文獻：

［1］楊霆，車國勇.木質(zhì)素化學改性方法及其在表面活性劑中的應用［J］.四川化工，2023，26（2）：16-21.

［2］YUNA BAE， SUNGSU KANG， BYUNG HYO KIM， et al. 利用液相透射電子顯微鏡技術研究納米氣泡在表面活性劑水溶液中的動力機制［J］.Engineering，2021，7（5）： 186-198.

［3］陸娉娉，郭爽，張永民.動態(tài)共價鍵在表面活性劑中的應用研究［J］.中國洗滌用品工業(yè)，2020（12）：57-65.

［4］徐巖杰，劉雪鋒，陳暉，等.在表面活性劑強化的土壤洗滌中回收油和表面活性劑［C］// 中國化學會.第十七屆全國膠體與界面化學學術會議論文（摘要）集（第三卷），2019.

作者簡介：陶惟一，女，漢，江蘇南京人，講師，博士，研究方向：生物表面活性劑。