商 旻

(福建省福州市電化教育館 福建福州 350000)

人工智能的英文全稱為Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI。簡(jiǎn)單來說，人工智能就是借助計(jì)算機(jī)來幫助人們完成智能工作[1]。在物理教學(xué)中的人工智能，真實(shí)通過智能系統(tǒng)幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平與能力發(fā)展進(jìn)行診斷，并形成一定的數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，在教學(xué)過程中，教師可以借助AI技術(shù)，幫助學(xué)生建立起完整的物理學(xué)習(xí)體系，在這個(gè)獨(dú)屬于學(xué)生自己的體系中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的思維優(yōu)勢(shì)，從而提高自身的創(chuàng)造性思維。

一、吃掉物理——導(dǎo)學(xué)匹配，樹立創(chuàng)新思想

“吃掉物理”是一款適用于學(xué)生進(jìn)行課程拓展及預(yù)習(xí)的自媒體。在物理教學(xué)過程中，學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)不可忽視。預(yù)習(xí)過程是學(xué)生對(duì)自身物理知識(shí)的查漏補(bǔ)缺[2]。吃掉物理這款人工智能工具，能根據(jù)學(xué)生的喜好及學(xué)生的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，結(jié)合每一課的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生推薦促進(jìn)其創(chuàng)造性思維發(fā)展的導(dǎo)學(xué)單，并通過自媒體中的課外拓展，將學(xué)生的生活與物理知識(shí)相融合，從而引導(dǎo)學(xué)生將物理知識(shí)創(chuàng)造性地在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行應(yīng)用。

例如，在“動(dòng)能和勢(shì)能”的教學(xué)過程中，導(dǎo)學(xué)單首先會(huì)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本中的物理知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，比如：

閱讀教材內(nèi)容，說出能量的概念；知道能量的單位；知道物體具有的能量和做功的關(guān)系。預(yù)習(xí)活動(dòng)及要求：

1.物體__________，表示這個(gè)物體具有__________，簡(jiǎn)稱_____，它的單位是______，簡(jiǎn)稱______，符號(hào)是____。

2.一個(gè)物體做的_________越多，表示這個(gè)物體的能量越__________。

在物理學(xué)習(xí)過程中，必然會(huì)遇到一些需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，在預(yù)習(xí)過程中，導(dǎo)學(xué)單就會(huì)在有實(shí)驗(yàn)演示的部分加入超鏈接，這樣學(xué)生在預(yù)習(xí)的過程中，只需要點(diǎn)擊超鏈接就能看到有關(guān)實(shí)驗(yàn)的微課，通過微課的畫面激發(fā)學(xué)生的思維，并且，微課中還存在一些需要學(xué)生探究的問題，在探究過程中，學(xué)生的創(chuàng)造性思維同樣能夠得到發(fā)展。

如圖所示，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，打到一個(gè)小木塊上，能將木塊撞出一段距離，放在同一水平面上相同位置的木塊，被撞得越遠(yuǎn)，表示鋼球的動(dòng)能越大。現(xiàn)用質(zhì)量不同的鋼球從同一高度滾下，看哪次木塊被推得遠(yuǎn)，回答以下問題：

（1）設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的目的是研究__________________。

（2）讓不同的鋼球從同一高度滾下是為了________。

（3）此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是

學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中，只需要點(diǎn)擊其中的超鏈接，就能觀看到相應(yīng)的微課。在微課的觀看過程中，出現(xiàn)相關(guān)導(dǎo)學(xué)案中的問題，并且基于微課中的提示，學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)的觀看，結(jié)合問題，發(fā)散自己的思維，通過自己的創(chuàng)造性思維回答出導(dǎo)學(xué)案中的問題。

在學(xué)生對(duì)課本中的知識(shí)已經(jīng)初步掌握以后，導(dǎo)學(xué)單上就會(huì)出現(xiàn)一些與學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的內(nèi)容。比如，在預(yù)學(xué)預(yù)習(xí)過程中會(huì)出現(xiàn)這樣一張flash動(dòng)畫：一位跳水運(yùn)動(dòng)員從跳板上起跳，先到達(dá)空中最高點(diǎn)，然后從最高點(diǎn)不斷下落至水中。學(xué)生觀看動(dòng)畫后，隨即會(huì)出現(xiàn)以下問題：跳水運(yùn)動(dòng)員從最高點(diǎn)向水面下落的過程中，他的速度逐漸________，所以動(dòng)能逐漸_______，重力勢(shì)能逐漸______。（填“增大”“不變”或“減小”）

在人工智能的幫助下，學(xué)生所看到的導(dǎo)學(xué)單會(huì)比教師傳統(tǒng)的導(dǎo)學(xué)案更吸引人，并且能通過任務(wù)的發(fā)布，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

二、AIbook——實(shí)驗(yàn)?zāi)M，體感創(chuàng)造魅力

AIbook與傳統(tǒng)的教學(xué)軟件有所不同。首先，它能通過人工智能幫助學(xué)生在虛擬的世界里進(jìn)行真實(shí)的體驗(yàn)，在保證學(xué)生人身安全的前提下，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的各種想象，從而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維[3]。在物理學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)遇到各種物理現(xiàn)象，但很多物理現(xiàn)象很難依靠實(shí)驗(yàn)設(shè)備直觀地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，而AIbook就能將這些內(nèi)容轉(zhuǎn)換成真實(shí)的畫面，讓學(xué)生來觀看。例如，學(xué)習(xí)“聲音的產(chǎn)生與傳播”的過程中，聲音是我們能夠聽到但不能看到的一種物質(zhì)，如何讓學(xué)生更好地感受聲音的傳播一直是物理教學(xué)過程中的一大難題。AIbook則能將聲音模擬成一個(gè)透明的光圈，學(xué)生可通過AIbook觀看聲音的傳播過程：當(dāng)一個(gè)小朋友大喊的時(shí)候，就會(huì)有一個(gè)光圈從小朋友的嘴邊上出來，然后向遠(yuǎn)處向更大范圍進(jìn)行擴(kuò)散，隨著光圈逐漸變小，聲音的傳播也隨之停止。通過這樣的模擬，學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的認(rèn)知就會(huì)更加清晰，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。

在物理實(shí)驗(yàn)中有一部分帶有“危險(xiǎn)”的實(shí)驗(yàn)。例如，學(xué)習(xí)與“電”相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，很多學(xué)生都很好奇，為什么不能將電源的首尾相連，即使學(xué)生知道短路的危險(xiǎn)，也會(huì)好奇想要嘗試。這時(shí)，學(xué)生就可以帶上VR眼睛及體感手套進(jìn)入設(shè)備。在學(xué)生面前有一個(gè)移動(dòng)電源和一條電線。學(xué)生需要把線路連接到電源的首尾，在連上的一瞬間，學(xué)生的體感手套中就會(huì)出現(xiàn)微弱的電流，讓學(xué)生感受觸電的感覺，從而通過直觀的感受滿足學(xué)生的好奇心。當(dāng)學(xué)生腦海中的創(chuàng)造性想法能在物理學(xué)習(xí)過程中真正得以實(shí)現(xiàn)，學(xué)生就會(huì)受到鼓舞，進(jìn)而發(fā)展自身的創(chuàng)造性思維。

三、E-Learning——數(shù)據(jù)分析，針對(duì)思維發(fā)展

物理學(xué)科對(duì)學(xué)生的考察是綜合的從概念的理解，到物理現(xiàn)象的解釋，再到公式的運(yùn)用等，是對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考察[4]。因此，教師在教學(xué)過程中，就要了解到學(xué)生的各項(xiàng)指標(biāo)，這樣才能更具針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。這就不得不運(yùn)用到“E-Learning”。E-Learning中強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，能幫助教師更加細(xì)致地了解學(xué)生，從而對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維進(jìn)行針對(duì)性的培養(yǎng)。

首先，E-Learning軟件具有跟蹤性，教師在教學(xué)過程中可以將講課后作業(yè)及相關(guān)練習(xí)發(fā)放到E-Learning中。學(xué)生需要登錄E-Learning完成教師所布置的作業(yè)。E-Learning系統(tǒng)會(huì)根據(jù)教師上傳的答案對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行及時(shí)的評(píng)價(jià)?？偨Y(jié)出學(xué)生的錯(cuò)誤，并將學(xué)生的作業(yè)完成情況整理成電子表格，上傳到PC端或教師的手機(jī)端。教師只要有電腦或手機(jī)，就能及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行監(jiān)控，并總結(jié)班級(jí)中學(xué)生的共性問題，從而在習(xí)題講評(píng)的過程中，借助學(xué)生的共性問題對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維進(jìn)行針對(duì)性的培養(yǎng)。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也能更好地根據(jù)E-Learning系統(tǒng)對(duì)自己的反饋，進(jìn)行自我反思。并且，E-Learning在反饋過程中會(huì)直接展示出學(xué)生的薄弱點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱點(diǎn)為創(chuàng)造性思維時(shí)，就會(huì)通過其強(qiáng)大的系統(tǒng)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練及測(cè)試。通過這份報(bào)告學(xué)生也能對(duì)自己的成長(zhǎng)過程更為了解，看清楚自身的問題所在，從而促進(jìn)自身創(chuàng)新性思維的發(fā)展。

其次，E-Learning還能根據(jù)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行雷達(dá)圖的制作。例如下圖：

通過雷達(dá)圖教師就能了解到學(xué)生的思維發(fā)展情況，從而發(fā)現(xiàn)一批創(chuàng)造性思維較差的學(xué)生，教師就可以將這些學(xué)生組織起來，在教學(xué)過程中，遇到發(fā)散性較強(qiáng)的問題，就多引導(dǎo)這部分學(xué)生進(jìn)行回答，通過這樣的不斷鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)造性思維自然能夠得到提升。

總之，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)教師的教學(xué)也提出了越來越高的要求，對(duì)學(xué)生的綜合發(fā)展也有了更嚴(yán)格的要求。因此，教師要結(jié)合物理教學(xué)的具體內(nèi)容，以及教學(xué)的不同模塊，找到適合學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的AI技術(shù)，通過人工智能，促進(jìn)學(xué)生的綜合提升，通過對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。