于穎

【摘? 要】隨著科技的飛速發(fā)展，信息化、智能化技術在教育領域的應用愈發(fā)深入，尤其是人工智能?；诖?，為更好地傳承物理知識，使相關教學活動建立在適應社會發(fā)展趨勢上，本文圍繞人工智能分析高中物理知識的體現(xiàn)，以此揭露人工智能融入高中物理教育的價值意義，最后從情境創(chuàng)設、沉浸課堂打造、翻轉課堂、多元評價等多個方面研究人工智能下高中物理教學的開展路徑，總結人工智能與高中物理教學的融合路徑，以期為相關工作或人員提供參考。

【關鍵詞】高中物理；人工智能；教學創(chuàng)新

在“互聯(lián)網+教育”的發(fā)展環(huán)境下，現(xiàn)代智能技術加速了教育信息化的發(fā)展，目前VR、AR、深度學習等技術在課堂上的應用愈發(fā)常見。為實現(xiàn)全面培養(yǎng)的教育要求，提升高中學生的物理核心素養(yǎng)，應緊抓社會發(fā)展為教學活動帶來的新機遇。人工智能技術與物理學科之間存在千絲萬縷的關系，為培養(yǎng)具有物理核心素養(yǎng)的綜合型人才，研究高中物理教學在人工智能環(huán)境下的開展路徑是必要的。

一、基于高中物理教育探討人工智能的應用價值

高中物理新課標中明確指出，若想培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，應從物理觀念、科學思維、科學探究與科學態(tài)度的角度出發(fā)，教育作為培養(yǎng)人的基本活動，在傳遞知識的同時，更要適應社會的發(fā)展趨勢。目前，人工智能作為新興技術領域的重要組成，其發(fā)展與物理學密切相關，比如圖像自動識別，或是無人駕駛等，更為細致的關系體現(xiàn)在集成電路與芯片、基于原子模型的認知模擬、以多光源為核心的人臉識別、感應系統(tǒng)與傳感器等。由此可見，在高中物理引入當前發(fā)展迅速的新興技術——人工智能技術是必要的，一方面能夠增強高中物理教育與人工智能技術之間的關系，確實將教育活動建立在社會發(fā)展趨勢上；另一方面則可以為學生帶來生動的技術案例，豐富課堂教學內容、營造相對活躍的課堂氛圍，促進高中物理高效課堂的構建，從而通過教學創(chuàng)新促進學生個性化發(fā)展，逐漸形成正確的思想價值觀念以及關鍵的學科能力。

二、基于人工智能環(huán)境研究高中物理教學的開展路徑

（一）創(chuàng)新預習：設置問題情境

課前導入是教學活動的開展前提，直接關系到教學任務、目標能否實現(xiàn)以及課堂教學效率，在以往傳統(tǒng)的教學架構下，“導學案”的設計使用較為常見，雖然可以鍛煉學生的自主預習、學習意識與能力，但教師無法把握預習結果，難免存在部分學生疏于預習的情況，導致后續(xù)的物理課堂教學推進困難。所以，教師可以布置以人工智能技術為基礎的預習活動，針對高中物理知識的復雜性、抽象性，教師可以利用教育領域現(xiàn)有的人工智能系統(tǒng)設置問題情境，并將其導入線上系統(tǒng)，要求學生通過預習活動對問題進行簡單解答。在此情況下，教師使用大數據手段即可掌握有哪些同學參與了課前預習，其中又有哪些同學對這一部分的物理知識存在理解、認知上的誤區(qū)，以此為基礎優(yōu)化教學設計，為內容重點的調整、課堂教學情境的創(chuàng)設以及課堂教學的輔助等提供方向，一方面讓學生提前形成知識印象，另一方面使學生通過課前預習與課上學習經歷科學的思維過程，以此獲得成長，深化物理知識的學習與理解，進而逐漸形成正確的物理觀念。以“自由落體運動”為例，由于高中物理知識較難，對于該階段的學生而言，知識理解較為吃力，更逞論物理知識運用，在一些錯誤前概念的影響下，學生往往會認為，物體質量是影響物體下落快慢的主要因素。在該情況下，為避免錯誤印象與理解的形成，教師可以圍繞“自由落體運動”教材內容整合線上視頻、圖片、文本等，將其上傳至AI智學系統(tǒng)（高考版）等平臺軟件上，完成導入后要求學生自行登錄、瀏覽、下載，并對問題加以解答，及時完成預習回饋，促進后續(xù)教學工作的優(yōu)化。

（二）激發(fā)興趣：增強課堂沉浸感

無論何時，興趣都是學習的基礎前提，高中物理知識具有物理學科知識的特性，即源于生活、服務生活，雖然知識內容相對枯燥，但是其帶來的生活改變、技術發(fā)展可以很好地滿足高中生對物理世界的好奇心，如何將學生的好奇心轉化為物理知識學習興趣成為實際教學中內容、方法設計的關鍵。在智能化技術背景下，現(xiàn)代人工智能技術可以為高中物理教學設計提供新思路，比如AR技術和VR技術的使用，可以為學生帶來沉浸式的課堂，獲得極佳的學習體驗。以“圓周運動”相關教學內容為例，在開展實際教學活動時，教師應提前對該章節(jié)的知識內容進行全面分析，掌握教學關鍵的同時分析學生理解難點，然后結合使用AR技術和VR技術對課堂環(huán)境進行優(yōu)化，依托于視覺追蹤、觸覺反饋、生效反饋等增強環(huán)境真實性、沉浸感，給學生的學習過程帶來身臨其境的感覺，將晦澀難懂的物理知識以直觀的方式呈現(xiàn)給學生，促進其物理學習效率的提高。一般情況下，學生較難理解力的方向與作用，比如在車速過快的情況下，火車轉彎時軌道與車輪間的擠壓會提供一部分火車轉彎時的向心力，針對這一教學難點，教師可以借助VR技術營造火車軌道內部低、外部高的真實情況，一旦火車行駛速度加快，車輪與外軌之間存在擠壓，外軌將產生彈力并作用于外側輪緣，以此提高火車做圓周運動的加速度。通過這一教學方法，能夠以直觀的呈現(xiàn)方式幫助學生于腦海中構建相應的物理模型，加快學生對所學知識的理解，久而久之，將有效促進學生科學物理思維的形成與發(fā)展。再如，開展有關“衛(wèi)星變軌問題”的教學活動時，若是學生理解困難，教師也可以使用VR技術為學生帶來衛(wèi)星從低軌道加速至高軌道的直觀的學習體驗，深化物理知識理解的同時，使其更為清晰地掌握加速離心運動的過程，以此促進高中物理課堂教學質量與效率的提升。

（三）創(chuàng)新方法：引入翻轉課堂開展分層教學

隨著教育事業(yè)進入高質量發(fā)展階段，教學方法愈發(fā)豐富，在人工智能的技術環(huán)境下，高中物理教師還應注重教學方法的創(chuàng)新，比如以因材施教為核心的分層教學，或是能夠有效增強學生自主學習能力的翻轉課堂等，依托于“技術底座”優(yōu)化教學方法與模式。

在實際教學過程中，教師應逐漸摒棄以往一刀切的教學理念與方法，尊重學生的個體差異性，以此為基礎創(chuàng)新教學方法，實現(xiàn)學生在教學活動中的主體地位，從而促進學生的個性化發(fā)展，保證教學指導的精準性。為此，高中物理教師可以落實“先學后教”的教學模式，依托于翻轉課堂的設計與科學分層培養(yǎng)學生自主學習能力，促進學生均可以在當前的知識水平上獲得提高與成長。具體而言，尊重學生的主體地位，借助人工智能系統(tǒng)對新課資料進行搜集、整理，要求學生總結不理解的內容，并將其帶到課上一同討論、分析。同時，為保證翻轉課堂各個環(huán)節(jié)開展的規(guī)范性與有效性，教師可以面向學生提供階段性的課程學習報告，該報告也為課堂設計提供支持，實現(xiàn)“有教先學、以學定教”的目標，促進學生物理自主學習意識的形成與能力的提高。需要注意的是，在此過程中教師應面向學生開展全面的學情分析，比如考量學生的上課狀態(tài)、作業(yè)完成情況、學習態(tài)度、考試成績等，在全面的學情分析結果上制定分層教學目標。然后在教學過程中，教師應注重對學生學習、實踐的觀察，通過講練結合的方式監(jiān)測學生對新學物理知識的掌握，并結合具體情況對課堂節(jié)奏進行及時調整，即依托于教學的實時反饋提高課堂教學質量，把握課堂推進節(jié)奏，促進高中物理課堂教學質量的提升。下課前，利用系統(tǒng)提供的當場測驗加深學生理解，并根據測驗結果了解學生短板，以此為基礎布置差異化的作業(yè)內容，需要注意的是，布置物理作業(yè)時，除包括物理知識、技能以外，還要涉及一些活動性、實踐性任務，比如圍繞社會熱點或前沿技術等設計作業(yè)，以此開拓學生的視野，使其站在客觀的角度看待問題，促進學生科學態(tài)度與社會責任的形成。此外，教師還應通過人工智能系統(tǒng)對學生的學習報告進行查閱，將其作為教學指導的基礎，提高指導效果與效率，做到因材施教，促進學生物理學科素養(yǎng)與學科能力的發(fā)展。

（四）科學評價：落實多元素質評價

隨著現(xiàn)代化教育理念的發(fā)展，教師應采用多元化的評價方式完成教學評價工作，尤其在素質教育的背景下，但是多元評價需要教師及相關人員付出較多精力，所以可以借助大數據挖掘技術、關聯(lián)技術以及統(tǒng)計學方法對學生以往的物理學習情況進行存儲、統(tǒng)計與總結，并對現(xiàn)有的評價內容、目標予以細化，依托于層層細化的評價指標保證教學、學習評價的科學準確性，尊重學生物理學習付出，保護其學習自信心，使其建立健康的物理學習心理狀態(tài)。

教學評價作為教學的檢驗方式之一，是課堂完整教學的關鍵，在開展以人工智能為基礎的多元素質評價時，可以從以下兩個方面推進：第一，利用大數據分析技術對學生歷史學習數據進行分析，自動生成相關結果。傳統(tǒng)的教學評價雖然可以給后續(xù)教學工作帶來一定指導，但實際上其使用的評價標準、方式相對單一，主要是作業(yè)完成情況、考試分數以及課堂表現(xiàn)，缺乏對學生物理知識學習過程的評價與尊重。通過引入人工智能技術，可以依托于專業(yè)軟件采集學習數據并整理、分析，借助軟件、系統(tǒng)平臺的智能化生成功能開展數據分析，直觀地看到學生物理學習的優(yōu)勢區(qū)與不足區(qū)，并且可以快速準確地分析出班級整體對哪些知識點掌握不牢，增強教學評價的科學化與細致化。第二，動態(tài)追蹤學生的課后物理學習。課后作業(yè)是加深學生知識理解、促進學生知識運用的重要組成部分，但是難免存在部分學生敷衍對待作業(yè)，一些教師也沒有充足的時間批改作業(yè)、提供及時指導，所以以往傳統(tǒng)的作業(yè)分數對教學評價的參考性較低，使得最終的教學評價缺乏有效性與針對性。但是在人工智能的技術環(huán)境下，教師可以直接在智能軟件或平臺上布置作業(yè)，相較于紙質批改，線上批改效率更高，并根據學習結果提供針對性極強的“智能題庫”，促使學生獲得更具針對性的物理習題。比如教學易軟件，具有學情分析、智能測試分析功能，針對其推送的分析報告，學生可以根據自身薄弱點開展針對性學習，使其具有自己的物理學習結構，實現(xiàn)自身物理水平提高的同時，為信息化評價提供數據支持，促進學生形成物理學習信心。因此，在人工智能環(huán)境下，教師可以采取人工智能的評價方式，從而促進學生自信成長、發(fā)展。

三、結束語

綜上所述，新時期下，教育領域的現(xiàn)代化技術水平越來越高，其中，在人工智能技術的支持下，無論是教學方法或是理念均得到了改變與優(yōu)化。在此背景下，開展高中物理教學工作時，可以積極引入VR、深度學習等技術，創(chuàng)新教學方式、優(yōu)化教學評價等，以此提高學生的學科素養(yǎng)與能力。

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