运用人工智能在初中物理教学中培养学生的创造性思维

商 旻

(福建省福州市电化教育馆 福建福州 350000)

人工智能的英文全称为Artificial Intelligence，简称AI。简单来说，人工智能就是借助计算机来帮助人们完成智能工作[1]。在物理教学中的人工智能，真实通过智能系统帮助学生构建知识，并对学生的学习水平与能力发展进行诊断，并形成一定的数据库。因此，在教学过程中，教师可以借助AI技术，帮助学生建立起完整的物理学习体系，在这个独属于学生自己的体系中，学生可以充分发挥自己的思维优势，从而提高自身的创造性思维。

一、吃掉物理——导学匹配，树立创新思想

“吃掉物理”是一款适用于学生进行课程拓展及预习的自媒体。在物理教学过程中，学生的预习环节不可忽视。预习过程是学生对自身物理知识的查漏补缺[2]。吃掉物理这款人工智能工具，能根据学生的喜好及学生的优势和劣势，结合每一课的教学内容，为学生推荐促进其创造性思维发展的导学单，并通过自媒体中的课外拓展，将学生的生活与物理知识相融合，从而引导学生将物理知识创造性地在现实生活中进行应用。

例如，在“动能和势能”的教学过程中，导学单首先会引导学生对课本中的物理知识进行学习，比如：

阅读教材内容，说出能量的概念；知道能量的单位；知道物体具有的能量和做功的关系。预习活动及要求：

1.物体__________，表示这个物体具有__________，简称_____，它的单位是______，简称______，符号是____。

2.一个物体做的_________越多，表示这个物体的能量越__________。

在物理学习过程中，必然会遇到一些需要进行实验的内容，在预习过程中，导学单就会在有实验演示的部分加入超链接，这样学生在预习的过程中，只需要点击超链接就能看到有关实验的微课，通过微课的画面激发学生的思维，并且，微课中还存在一些需要学生探究的问题，在探究过程中，学生的创造性思维同样能够得到发展。

如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离，放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远，回答以下问题：

（1）设计本实验的目的是研究__________________。

（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了________。

（3）此实验得出的结论是

学生在预习过程中，只需要点击其中的超链接，就能观看到相应的微课。在微课的观看过程中，出现相关导学案中的问题，并且基于微课中的提示，学生能通过实验的观看，结合问题，发散自己的思维，通过自己的创造性思维回答出导学案中的问题。

在学生对课本中的知识已经初步掌握以后，导学单上就会出现一些与学生现实生活相关的内容。比如，在预学预习过程中会出现这样一张flash动画：一位跳水运动员从跳板上起跳，先到达空中最高点，然后从最高点不断下落至水中。学生观看动画后，随即会出现以下问题：跳水运动员从最高点向水面下落的过程中，他的速度逐渐________，所以动能逐渐_______，重力势能逐渐______。（填“增大”“不变”或“减小”）

在人工智能的帮助下，学生所看到的导学单会比教师传统的导学案更吸引人，并且能通过任务的发布，促进学生创造性思维的发展。

二、AIbook——实验模拟，体感创造魅力

AIbook与传统的教学软件有所不同。首先，它能通过人工智能帮助学生在虚拟的世界里进行真实的体验，在保证学生人身安全的前提下，实现学生的各种想象，从而发展学生的创造性思维[3]。在物理学习过程中，学生会遇到各种物理现象，但很多物理现象很难依靠实验设备直观地展现在学生眼前，而AIbook就能将这些内容转换成真实的画面，让学生来观看。例如，学习“声音的产生与传播”的过程中，声音是我们能够听到但不能看到的一种物质，如何让学生更好地感受声音的传播一直是物理教学过程中的一大难题。AIbook则能将声音模拟成一个透明的光圈，学生可通过AIbook观看声音的传播过程：当一个小朋友大喊的时候，就会有一个光圈从小朋友的嘴边上出来，然后向远处向更大范围进行扩散，随着光圈逐渐变小，声音的传播也随之停止。通过这样的模拟，学生对抽象知识的认知就会更加清晰，进而促进学生创造性思维的发展。

在物理实验中有一部分带有“危险”的实验。例如，学习与“电”相关的内容时，很多学生都很好奇，为什么不能将电源的首尾相连，即使学生知道短路的危险，也会好奇想要尝试。这时，学生就可以带上VR眼睛及体感手套进入设备。在学生面前有一个移动电源和一条电线。学生需要把线路连接到电源的首尾，在连上的一瞬间，学生的体感手套中就会出现微弱的电流，让学生感受触电的感觉，从而通过直观的感受满足学生的好奇心。当学生脑海中的创造性想法能在物理学习过程中真正得以实现，学生就会受到鼓舞，进而发展自身的创造性思维。

三、E-Learning——数据分析，针对思维发展

物理学科对学生的考察是综合的从概念的理解，到物理现象的解释，再到公式的运用等，是对学生的综合能力进行考察[4]。因此，教师在教学过程中，就要了解到学生的各项指标，这样才能更具针对性地培养学生的创造性思维。这就不得不运用到“E-Learning”。E-Learning中强大的数据分析能力，能帮助教师更加细致地了解学生，从而对学生的创造性思维进行针对性的培养。

首先，E-Learning软件具有跟踪性，教师在教学过程中可以将讲课后作业及相关练习发放到E-Learning中。学生需要登录E-Learning完成教师所布置的作业。E-Learning系统会根据教师上传的答案对学生的作业进行及时的评价。总结出学生的错误，并将学生的作业完成情况整理成电子表格，上传到PC端或教师的手机端。教师只要有电脑或手机，就能及时对学生的学习进行监控，并总结班级中学生的共性问题，从而在习题讲评的过程中，借助学生的共性问题对学生的创造性思维进行针对性的培养。

学生在学习过程中也能更好地根据E-Learning系统对自己的反馈，进行自我反思。并且，E-Learning在反馈过程中会直接展示出学生的薄弱点，当发现学生的薄弱点为创造性思维时，就会通过其强大的系统，进行对应的训练及测试。通过这份报告学生也能对自己的成长过程更为了解，看清楚自身的问题所在，从而促进自身创新性思维的发展。

其次，E-Learning还能根据物理学科的核心素养，对学生进行雷达图的制作。例如下图：

通过雷达图教师就能了解到学生的思维发展情况，从而发现一批创造性思维较差的学生，教师就可以将这些学生组织起来，在教学过程中，遇到发散性较强的问题，就多引导这部分学生进行回答，通过这样的不断锻炼，学生的创造性思维自然能够得到提升。

总之，随着人工智能技术的不断发展，对教师的教学也提出了越来越高的要求，对学生的综合发展也有了更严格的要求。因此，教师要结合物理教学的具体内容，以及教学的不同模块，找到适合学生创造性思维发展的AI技术，通过人工智能，促进学生的综合提升，通过对学生创造性思维的培养，促进学生的可持续发展。