人工智能与初中物理教学深度融合策略探索

摘 要：初中物理是一门以观察和实验为主的基础学科，探索人工智能与初中物理教学的融合策略，能有效改变传统教学理念，创新教学方式，从而能提高物理教学成效，培养学生的物理学科核心素养。阐述了人工智能及其与初中物理教学深度融合的优势，分析了初中物理教师运用人工智能开展教学的现状，探讨了人工智能与初中物理教学深度融合的策略。

关键词：信息化时代；人工智能；初中物理；深度融合

作者简介：张正成（1969—），男，甘肃省定西市临洮县衙下中学。

人工智能应用背景下，将人工智能与初中物理教学深度融合，可以提升学生的学习效率，培养学生的自主探究意识和能力，激发学生的学习兴趣，并帮助学生构建系统的物理知识体系。初中物理作为义务教育阶段的基础学科之一，教师在教学时应以知识的普及教学为主，以引导学生深度学习为辅。同时，教师要积极学习人工智能知识与技能，结合教学实际与学生学情，合理地运用人工智能设计、开展教学活动，从而促进初中物理教学的长远发展，高质量完成教学任务。

一、人工智能概述及其与初中物理教学深度融合的优势

人工智能（AI）技术最开始是计算机技术中的一个重要分支，经过不断发展，现已成为独立的一门学科，成为人类生产、生活中不可缺少的重要应用技术。人工智能技术具有很多应用优势，比如提高精准度和准确性、提供个性化服务和支持、提高网络安全性等。将人工智能与初中物理教学深度融合有重要意义。比如：人工智能可以辅助教师创新教学设计，为学生提供个性化的教学服务和支持，助力学生个性化学习和自主学习，提高学生学习质量和效果；人工智能可以智能评估学生当前的学习情况，帮助教师全面了解学生的实际学情，开展能满足学生学习需求的教学活动，从而确保学生学习效果，提高教学质量和水平；人工智能可以帮助教师承担一部分教学任务，减轻教师教学负担，如针对性批改作业并给出相应的建议等。在人工智能技术的帮助下，教师可以留出更多时间进行教学优化设计。总之，人工智能与初中物理教学深度融合的优势是显而易见的，教师需要结合教情与学情深入探索二者融合的途径与方法，以稳步提高物理教学质量和效率，推动学生物理学科核心素养的提升。

二、初中物理教师应用人工智能教学的现状

部分初中物理教师已经开始应用人工智能技术开展智能化教学，经过一段时间的调查与探究后，笔者发现利用人工智能技术开展教学有好的一面，但也还存在一些不足。好的一面是教师可以利用人工智能技术为学生提供个性化的教学服务和支持。比如，教师可利用人工智能技术评估学生的学习情况，及时调整教学策略和方法；利用人工智能技术开展虚拟实验教学，提升学生的实验学习质量和效果，有效激发学生的物理实验探究兴趣和热情。不足的一面是物理教师的人工智能应用能力不够强。一些初中物理教师更注重专业知识水平的提升，对人工智能知识及技术的学习兴趣不高，因此仅能在部分教学活动中应用人工智能技术，且应用的方式也较为粗糙，不能充分发挥人工智能技术的优势和作用。由此可见，初中物理教师的人工智能应用能力能直接影响人工智能与物理学科教学的融合程度。课堂教学能否取得良好成效的关键在于师生能否进行有效互动，有些教师虽然利用人工智能技术创设了问题情境，丰富了教学资源，提升了课堂活力，但却忽视了与学生的有效互动交流，导致教师与学生之间产生了教学隔阂，无法充分发挥人工智能的应用价值。基于此，初中物理教师需要在现有的人工智能应用策略的基础上进行更加深入的探索和研究，从而促进二者的深度融合，稳步提高教学质量和效率。

三、人工智能与初中物理教学深度融合策略

（一）创设问题情境，培养学生探究能力

学生探究能力的强与弱决定了其学习质量的高与低。若学生的探究能力强，那么其不仅可以独立自主地完成新知预习和旧知巩固，还可以发现新知与旧知之间的联系，实现深度学习；反之，若学生的探究能力较弱，那么其只能被动地接受教师的教学指导，新知学习效率低下，旧知巩固不足，学习质量很难明显提升。因此，从教学质量和学生学习效果的角度分析，初中物理教师应重视发挥人工智能的助教、助学优势，为学生创设质疑问难的问题情境，培养并提高学生的探究能力［1］。

例如，在人教版物理九年级全一册第十五章“电流和电路”一课的教学中，教师可以利用人工智能技术创设问题情境，培养学生的探究能力。教师借助人工智能技术开展虚拟实验，可以在安全的情况下讲解本课物理实验，让学生在不接触电的情况下理解电流与电路知识。同时，虚拟实验可以为学生呈现具体的问题情境。如在“家庭电路”虚拟实验中，学生可以直观地看到电路的连接方式，了解家庭照明电路的内部构造和各电路元件的分布及其起到的作用。在该虚拟实验中，教师可切断电路中的相应部分，并提出问题：为什么切断这个电器连接点后，整个家庭电路还可以正常运转？学生通过观看虚拟实验，可以发现教师切断的电器连接点部分与整个电路处于并联状态，并不会影响整个电路的正常运转。之后，教师还可提出新的问题：要想在原来的家庭电路的基础上接新的闭合电路，应如何操作？对此，学生可以结合该虚拟实验开展探究学习，逐步提高探究能力。

（二）开展物理实践，激发学生学习兴趣

学生的知识学习兴趣对其课堂学习积极性有重要的影响。因此，初中物理教师要想将物理教学与人工智能深度融合，首先要激发学生的学习兴趣。物理实践活动以实验为主，而实验以观察和操作为主要内容，为此，教师可从观察和操作两个方面研究人工智能的应用策略［2］。

例如，在人教版物理八年级上册第二章第1节“声音的产生与传播”一课的教学中，教师可以借助智能软件开展物理实践教学活动，以激发学生的学习兴趣。在课堂教学中，教师可先为学生讲解“声音的产生与传播”的理论知识，让学生对本课所学内容有一个清晰的认识。在知识讲解过程中，教师可渗透一些人工智能知识，让学生知晓目前很多声音都是可以被捕捉到的。在教师介绍人工智能技术时，学生会对教师所说的人工智能物理实践产生浓厚的学习兴趣，产生探究人工智能具体应用方式的积极性。此时，教师可抓住时机，打开相应的智能软件，并邀请一名学生上台演示，让其对着智能软件发出或大或小的声音。班级中的其他学生可以通过交互式电子屏幕看到智能软件共享的内容。在这样的教学中，学生能看到声音变化的情况，进而对所学知识产生探究兴趣。

（三）引入智能树形图，帮助学生构建物理知识体系

在新时代背景下，初中物理教师必须积极创新教学理念，革新教学思想，这样才能打破传统教学模式的束缚，帮助学生构建系统的知识体系，发现知识点间的联系，最终提升学生的学科核心素养。对此，初中物理教师可以借助人工智能技术设计智能树形图，引导学生根据自己的学习能力和认知逐步补充完善树形图，从而帮助学生构建系统的物理知识体系［3］。

例如，在人教版物理八年级上册第三章“物态变化”的单元教学中，教师要让学生理解知识点间的内在联系，系统地学习本单元的知识内容，促进学生的深度学习，提高学生的学习质量和效率。为此，教师可利用人工智能技术将本单元的知识内容进行梳理、归纳、整合，制作智能树形图。智能树形图类似于思维导图，学生需要根据所学内容和自己的认识将其补充完善。在实际教学中，教师可以利用人工智能技术为学生呈现“物态变化”一课的智能树形图，丰富课堂教学内容，并引导学生进行深度探究，寻找知识点间的联系，逐步丰富树形图的内容，以此加深学生对知识的理解和记忆。在完善树形图的过程中，学生能发现自己对本单元知识的理解还存在哪些不足，进而有针对性地学习和弥补，提升学习效果，构建更系统的物理知识体系。

（四）丰富教学资源，弥补课堂教学不足

在信息时代背景下，初中物理教师要明白教材资源仅仅是学科教学的一部分，并不是知识教学的全部内容，若想有效培养学生的学科核心素养，仅依靠教材资源是远远不够的，必须重视开发新的课程资源，拓展学生的知识视野，弥补课堂教学的不足。

例如，在人教版物理八年级下册第十二章第3节“机械效率”一课的教学中，教师可先分析学生的学情，了解学生对“效率”一词的理解程度。由于机械效率的概念涉及“总功”“有用功”“额外功”等概念，而这些概念本身又较为抽象，因此学生在学习这些知识时容易遇到困难。本课的教材资源多为理论知识，并不能帮助学生深入探究相应的知识概念。因此，为帮助学生加深对机械效率知识的理解，教师在课堂教学中可运用人工智能技术，引入相应的课外教学资源，丰富教学内容，以弥补课堂教学的不足，让学生学会正确区分这些概念。在课堂教学之初，教师可利用人工智能技术模拟真实的物理实验环境，让学生在虚拟实验环境中体验实验过程，运用滑轮组实验装置测量并计算不同情况下的滑轮组的机械效率。此实验教学能有效丰富课堂教学的内容，弥补课堂教学的不足。此外，教师还可以利用人工智能技术制作动态的滑轮组物理现象演示视频，让学生更好地理解滑轮组的机械效率。教师通过这样的教学，能有效降低“机械效率”这部分知识内容的学习理解难度，加深学生对相应知识的理解，提高学生的学习有效性。

（五）提升课堂活力，创造课堂新局面

信息时代背景下，初中物理教师要认识到应试教育理念和教学模式的不足，了解新时代对人才的要求已经发生了改变，应重视创造课堂新局面，让课堂更具活力和吸引力，从而在完成理论知识教学的同时激发学生的学习热情，培养学生的科学精神与态度，提升学生的学科核心素养［4］。为此，初中物理教师要重视人工智能技术的合理应用，有效发挥人工智能技术的助教、助学价值。

例如，在人教版物理九年级全一册第十三章第3节“比热容”一课的教学中，教师可改变传统的直接进行理论讲解的教学模式，以核心素养培养为目标优化设计课堂教学内容，在课堂教学中利用人工智能技术创设具有互动性的教学情境，让抽象的物理知识变得生动有趣。如教师可利用人工智能技术呈现新疆塔克拉玛干沙漠的场景，让学生产生身临其境之感，能直观了解该地区的昼夜温差非常大的情况，以有效激发学生的知识学习兴趣，促使学生主动去探究该地区出现这种情况的原因，最终加深学生对比热容知识的理解。此外，教师也可以结合学生实际学习情况，利用人工智能技术布置合理的练习题目，并在学生完成题目后及时给出反馈，以此帮助学生加深对知识的理解。这样的教学能提高初中物理课堂的活力，创造新的课堂局面，有效提升课堂教学效果。

结语

总而言之，人工智能与初中物理教学的深度融合具有明显的优势，初中物理教师在课堂教学中应用人工智能技术，能有效提升课堂教学效果。因此，初中物理教师应深入探究将人工智能与课堂教学深度融合的策略，以培养学生的各项能力，激发学生的学习兴趣，帮助学生构建系统的物理知识体系，弥补课堂教学的不足，提升课堂活力，促进初中物理课堂教学的发展。

［参考文献］

李焱鹏.浅谈人工智能科普与初中物理教学的融合［J］.数据，2023（3）：226-227.

宋方旭.人工智能科普与初中物理教学活动的融合［J］.第二课堂（D），2022（11）：10.

樊旭光.初中物理教学与智能化技术深度融合的策略探索［J］.中国新通信，2022，24（17）：197-199.

刘晓明.人工智能科普与初中物理教学的融合［J］.教师教育论坛，2021，34（4）：96.