摘 要：初中物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)學(xué)科，探索人工智能與初中物理教學(xué)的融合策略，能有效改變傳統(tǒng)教學(xué)理念，創(chuàng)新教學(xué)方式，從而能提高物理教學(xué)成效，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。闡述了人工智能及其與初中物理教學(xué)深度融合的優(yōu)勢(shì)，分析了初中物理教師運(yùn)用人工智能開(kāi)展教學(xué)的現(xiàn)狀，探討了人工智能與初中物理教學(xué)深度融合的策略。

關(guān)鍵詞：信息化時(shí)代；人工智能；初中物理；深度融合

作者簡(jiǎn)介：張正成（1969—），男，甘肅省定西市臨洮縣衙下中學(xué)。

人工智能應(yīng)用背景下，將人工智能與初中物理教學(xué)深度融合，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識(shí)和能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的物理知識(shí)體系。初中物理作為義務(wù)教育階段的基礎(chǔ)學(xué)科之一，教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)以知識(shí)的普及教學(xué)為主，以引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)為輔。同時(shí)，教師要積極學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)與技能，結(jié)合教學(xué)實(shí)際與學(xué)生學(xué)情，合理地運(yùn)用人工智能設(shè)計(jì)、開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，從而促進(jìn)初中物理教學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)。

一、人工智能概述及其與初中物理教學(xué)深度融合的優(yōu)勢(shì)

人工智能（AI）技術(shù)最開(kāi)始是計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)重要分支，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，現(xiàn)已成為獨(dú)立的一門學(xué)科，成為人類生產(chǎn)、生活中不可缺少的重要應(yīng)用技術(shù)。人工智能技術(shù)具有很多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比如提高精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確性、提供個(gè)性化服務(wù)和支持、提高網(wǎng)絡(luò)安全性等。將人工智能與初中物理教學(xué)深度融合有重要意義。比如：人工智能可以輔助教師創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)和支持，助力學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和效果；人工智能可以智能評(píng)估學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)情況，幫助教師全面了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，開(kāi)展能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的教學(xué)活動(dòng)，從而確保學(xué)生學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量和水平；人工智能可以幫助教師承擔(dān)一部分教學(xué)任務(wù)，減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)，如針對(duì)性批改作業(yè)并給出相應(yīng)的建議等。在人工智能技術(shù)的幫助下，教師可以留出更多時(shí)間進(jìn)行教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)?？傊?，人工智能與初中物理教學(xué)深度融合的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，教師需要結(jié)合教情與學(xué)情深入探索二者融合的途徑與方法，以穩(wěn)步提高物理教學(xué)質(zhì)量和效率，推動(dòng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

二、初中物理教師應(yīng)用人工智能教學(xué)的現(xiàn)狀

部分初中物理教師已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用人工智能技術(shù)開(kāi)展智能化教學(xué)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)查與探究后，筆者發(fā)現(xiàn)利用人工智能技術(shù)開(kāi)展教學(xué)有好的一面，但也還存在一些不足。好的一面是教師可以利用人工智能技術(shù)為學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)和支持。比如，教師可利用人工智能技術(shù)評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和方法；利用人工智能技術(shù)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)質(zhì)量和效果，有效激發(fā)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)探究興趣和熱情。不足的一面是物理教師的人工智能應(yīng)用能力不夠強(qiáng)。一些初中物理教師更注重專業(yè)知識(shí)水平的提升，對(duì)人工智能知識(shí)及技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣不高，因此僅能在部分教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)，且應(yīng)用的方式也較為粗糙，不能充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用。由此可見(jiàn)，初中物理教師的人工智能應(yīng)用能力能直接影響人工智能與物理學(xué)科教學(xué)的融合程度。課堂教學(xué)能否取得良好成效的關(guān)鍵在于師生能否進(jìn)行有效互動(dòng)，有些教師雖然利用人工智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)了問(wèn)題情境，豐富了教學(xué)資源，提升了課堂活力，但卻忽視了與學(xué)生的有效互動(dòng)交流，導(dǎo)致教師與學(xué)生之間產(chǎn)生了教學(xué)隔閡，無(wú)法充分發(fā)揮人工智能的應(yīng)用價(jià)值?；诖耍踔形锢斫處熜枰诂F(xiàn)有的人工智能應(yīng)用策略的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加深入的探索和研究，從而促進(jìn)二者的深度融合，穩(wěn)步提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

三、人工智能與初中物理教學(xué)深度融合策略

（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

學(xué)生探究能力的強(qiáng)與弱決定了其學(xué)習(xí)質(zhì)量的高與低。若學(xué)生的探究能力強(qiáng)，那么其不僅可以獨(dú)立自主地完成新知預(yù)習(xí)和舊知鞏固，還可以發(fā)現(xiàn)新知與舊知之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)；反之，若學(xué)生的探究能力較弱，那么其只能被動(dòng)地接受教師的教學(xué)指導(dǎo)，新知學(xué)習(xí)效率低下，舊知鞏固不足，學(xué)習(xí)質(zhì)量很難明顯提升。因此，從教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的角度分析，初中物理教師應(yīng)重視發(fā)揮人工智能的助教、助學(xué)優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑問(wèn)難的問(wèn)題情境，培養(yǎng)并提高學(xué)生的探究能力［1］。

例如，在人教版物理九年級(jí)全一冊(cè)第十五章“電流和電路”一課的教學(xué)中，教師可以利用人工智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。教師借助人工智能技術(shù)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，可以在安全的情況下講解本課物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在不接觸電的情況下理解電流與電路知識(shí)。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生呈現(xiàn)具體的問(wèn)題情境。如在“家庭電路”虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以直觀地看到電路的連接方式，了解家庭照明電路的內(nèi)部構(gòu)造和各電路元件的分布及其起到的作用。在該虛擬實(shí)驗(yàn)中，教師可切斷電路中的相應(yīng)部分，并提出問(wèn)題：為什么切斷這個(gè)電器連接點(diǎn)后，整個(gè)家庭電路還可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)？學(xué)生通過(guò)觀看虛擬實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)教師切斷的電器連接點(diǎn)部分與整個(gè)電路處于并聯(lián)狀態(tài)，并不會(huì)影響整個(gè)電路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。之后，教師還可提出新的問(wèn)題：要想在原來(lái)的家庭電路的基礎(chǔ)上接新的閉合電路，應(yīng)如何操作？對(duì)此，學(xué)生可以結(jié)合該虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)展探究學(xué)習(xí)，逐步提高探究能力。

（二）開(kāi)展物理實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)興趣對(duì)其課堂學(xué)習(xí)積極性有重要的影響。因此，初中物理教師要想將物理教學(xué)與人工智能深度融合，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。物理實(shí)踐活動(dòng)以實(shí)驗(yàn)為主，而實(shí)驗(yàn)以觀察和操作為主要內(nèi)容，為此，教師可從觀察和操作兩個(gè)方面研究人工智能的應(yīng)用策略［2］。

例如，在人教版物理八年級(jí)上冊(cè)第二章第1節(jié)“聲音的產(chǎn)生與傳播”一課的教學(xué)中，教師可以借助智能軟件開(kāi)展物理實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)中，教師可先為學(xué)生講解“聲音的產(chǎn)生與傳播”的理論知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)本課所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在知識(shí)講解過(guò)程中，教師可滲透一些人工智能知識(shí)，讓學(xué)生知曉目前很多聲音都是可以被捕捉到的。在教師介紹人工智能技術(shù)時(shí)，學(xué)生會(huì)對(duì)教師所說(shuō)的人工智能物理實(shí)踐產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生探究人工智能具體應(yīng)用方式的積極性。此時(shí)，教師可抓住時(shí)機(jī)，打開(kāi)相應(yīng)的智能軟件，并邀請(qǐng)一名學(xué)生上臺(tái)演示，讓其對(duì)著智能軟件發(fā)出或大或小的聲音。班級(jí)中的其他學(xué)生可以通過(guò)交互式電子屏幕看到智能軟件共享的內(nèi)容。在這樣的教學(xué)中，學(xué)生能看到聲音變化的情況，進(jìn)而對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生探究興趣。

（三）引入智能樹(shù)形圖，幫助學(xué)生構(gòu)建物理知識(shí)體系

在新時(shí)代背景下，初中物理教師必須積極創(chuàng)新教學(xué)理念，革新教學(xué)思想，這樣才能打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系，發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，最終提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。對(duì)此，初中物理教師可以借助人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)智能樹(shù)形圖，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知逐步補(bǔ)充完善樹(shù)形圖，從而幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的物理知識(shí)體系［3］。

例如，在人教版物理八年級(jí)上冊(cè)第三章“物態(tài)變化”的單元教學(xué)中，教師要讓學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)本單元的知識(shí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。為此，教師可利用人工智能技術(shù)將本單元的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行梳理、歸納、整合，制作智能樹(shù)形圖。智能樹(shù)形圖類似于思維導(dǎo)圖，學(xué)生需要根據(jù)所學(xué)內(nèi)容和自己的認(rèn)識(shí)將其補(bǔ)充完善。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以利用人工智能技術(shù)為學(xué)生呈現(xiàn)“物態(tài)變化”一課的智能樹(shù)形圖，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度探究，尋找知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，逐步豐富樹(shù)形圖的內(nèi)容，以此加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶。在完善樹(shù)形圖的過(guò)程中，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)自己對(duì)本單元知識(shí)的理解還存在哪些不足，進(jìn)而有針對(duì)性地學(xué)習(xí)和彌補(bǔ)，提升學(xué)習(xí)效果，構(gòu)建更系統(tǒng)的物理知識(shí)體系。

（四）豐富教學(xué)資源，彌補(bǔ)課堂教學(xué)不足

在信息時(shí)代背景下，初中物理教師要明白教材資源僅僅是學(xué)科教學(xué)的一部分，并不是知識(shí)教學(xué)的全部?jī)?nèi)容，若想有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，僅依靠教材資源是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須重視開(kāi)發(fā)新的課程資源，拓展學(xué)生的知識(shí)視野，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足。

例如，在人教版物理八年級(jí)下冊(cè)第十二章第3節(jié)“機(jī)械效率”一課的教學(xué)中，教師可先分析學(xué)生的學(xué)情，了解學(xué)生對(duì)“效率”一詞的理解程度。由于機(jī)械效率的概念涉及“總功”“有用功”“額外功”等概念，而這些概念本身又較為抽象，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識(shí)時(shí)容易遇到困難。本課的教材資源多為理論知識(shí)，并不能幫助學(xué)生深入探究相應(yīng)的知識(shí)概念。因此，為幫助學(xué)生加深對(duì)機(jī)械效率知識(shí)的理解，教師在課堂教學(xué)中可運(yùn)用人工智能技術(shù)，引入相應(yīng)的課外教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，以彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，讓學(xué)生學(xué)會(huì)正確區(qū)分這些概念。在課堂教學(xué)之初，教師可利用人工智能技術(shù)模擬真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，運(yùn)用滑輪組實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量并計(jì)算不同情況下的滑輪組的機(jī)械效率。此實(shí)驗(yàn)教學(xué)能有效豐富課堂教學(xué)的內(nèi)容，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足。此外，教師還可以利用人工智能技術(shù)制作動(dòng)態(tài)的滑輪組物理現(xiàn)象演示視頻，讓學(xué)生更好地理解滑輪組的機(jī)械效率。教師通過(guò)這樣的教學(xué)，能有效降低“機(jī)械效率”這部分知識(shí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)理解難度，加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)有效性。

（五）提升課堂活力，創(chuàng)造課堂新局面

信息時(shí)代背景下，初中物理教師要認(rèn)識(shí)到應(yīng)試教育理念和教學(xué)模式的不足，了解新時(shí)代對(duì)人才的要求已經(jīng)發(fā)生了改變，應(yīng)重視創(chuàng)造課堂新局面，讓課堂更具活力和吸引力，從而在完成理論知識(shí)教學(xué)的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與態(tài)度，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)［4］。為此，初中物理教師要重視人工智能技術(shù)的合理應(yīng)用，有效發(fā)揮人工智能技術(shù)的助教、助學(xué)價(jià)值。

例如，在人教版物理九年級(jí)全一冊(cè)第十三章第3節(jié)“比熱容”一課的教學(xué)中，教師可改變傳統(tǒng)的直接進(jìn)行理論講解的教學(xué)模式，以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容，在課堂教學(xué)中利用人工智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)具有互動(dòng)性的教學(xué)情境，讓抽象的物理知識(shí)變得生動(dòng)有趣。如教師可利用人工智能技術(shù)呈現(xiàn)新疆塔克拉瑪干沙漠的場(chǎng)景，讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境之感，能直觀了解該地區(qū)的晝夜溫差非常大的情況，以有效激發(fā)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動(dòng)去探究該地區(qū)出現(xiàn)這種情況的原因，最終加深學(xué)生對(duì)比熱容知識(shí)的理解。此外，教師也可以結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況，利用人工智能技術(shù)布置合理的練習(xí)題目，并在學(xué)生完成題目后及時(shí)給出反饋，以此幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。這樣的教學(xué)能提高初中物理課堂的活力，創(chuàng)造新的課堂局面，有效提升課堂教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，人工智能與初中物理教學(xué)的深度融合具有明顯的優(yōu)勢(shì)，初中物理教師在課堂教學(xué)中應(yīng)用人工智能技術(shù)，能有效提升課堂教學(xué)效果。因此，初中物理教師應(yīng)深入探究將人工智能與課堂教學(xué)深度融合的策略，以培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的物理知識(shí)體系，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，提升課堂活力，促進(jìn)初中物理課堂教學(xué)的發(fā)展。

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