在新課標(biāo)對科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)要求日益提高的背景下，初中物理教學(xué)面臨抽象概念難理解、實(shí)驗(yàn)資源不足、學(xué)生個性化需求難以滿足等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)教學(xué)模式在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與探究能力方面存在明顯局限，亟須引入新技術(shù)促進(jìn)教學(xué)升級。人工智能憑借其在數(shù)據(jù)處理、智能交互、精準(zhǔn)反饋等方面的優(yōu)勢，為初中物理教學(xué)提供了創(chuàng)新解決方案。本文立足教學(xué)實(shí)踐，深入分析人工智能輔助初中物理教學(xué)的可行性、實(shí)施原則與具體應(yīng)用策略，以探索技術(shù)賦能教育的有效路徑，提升初中物理課堂教學(xué)質(zhì)量。

一、人工智能輔助初中物理教學(xué)的可行性分析

初中物理學(xué)科兼具抽象性與實(shí)踐性，傳統(tǒng)物理教學(xué)模式長期面臨概念可視化程度不足、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源受限等困境。人工智能技術(shù)為解決這些問題提供了破局可能：圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可將微觀物理現(xiàn)象、復(fù)雜動態(tài)過程轉(zhuǎn)化為可視化內(nèi)容，降低知識理解門檻；智能算法能精準(zhǔn)分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)平臺可突破時空與器材限制，為探究式學(xué)習(xí)提供可靠保障。研究表明，人工智能與初中物理學(xué)科的教學(xué)需求高度契合，這為人工智能深度融入課堂教學(xué)實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

二、人工智能輔助初中物理教學(xué)需遵循的原則

（一）以生為本原則

以生為本原則是人工智能輔助教學(xué)的核心導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)技術(shù)應(yīng)用需始終圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)需求與成長規(guī)律展開。初中生的認(rèn)知能力與興趣存在顯著差異，人工智能工具的設(shè)計(jì)與使用應(yīng)充分尊重個體特征。例如，智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)需根據(jù)學(xué)生的知識基礎(chǔ)、思維習(xí)慣與接受能力，提供差異化的學(xué)習(xí)路徑與內(nèi)容推薦，避免“一刀切”的教學(xué)模式。同時，人工智能的應(yīng)用還應(yīng)注重激發(fā)學(xué)生的主動性與創(chuàng)造性，通過互動式、探究式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，而非被動接受知識的容器[2]

（二）動態(tài)發(fā)展原則

動態(tài)發(fā)展原則要求人工智能輔助教學(xué)保持靈活性與適應(yīng)性，以應(yīng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的動態(tài)變化。初中生的知識儲備、學(xué)習(xí)能力和思維水平處于持續(xù)發(fā)展階段，人工智能系統(tǒng)需要具備實(shí)時監(jiān)測與動態(tài)調(diào)整功能，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的進(jìn)步或?qū)W習(xí)障礙，優(yōu)化教學(xué)策略與資源推送。當(dāng)學(xué)生在某一物理概念的掌握上遇到瓶頸時，系統(tǒng)應(yīng)自動調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，補(bǔ)充具有針對性的學(xué)習(xí)材料或改變講解方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程與學(xué)生成長的同步發(fā)展。

（三）適度應(yīng)用原則

適度應(yīng)用原則強(qiáng)調(diào)人工智能輔助教學(xué)需合理把握尺度，避免因技術(shù)過度介入而影響教學(xué)本質(zhì)。初中物理教學(xué)的核心在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與探究能力，人工智能僅作為輔助手段，不可本末倒置。在教學(xué)實(shí)踐中，教師需根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，謹(jǐn)慎選擇技術(shù)應(yīng)用場景。例如，復(fù)雜物理現(xiàn)象的模擬可用智能實(shí)驗(yàn)軟件輔助，但基礎(chǔ)概念的理解仍需依靠教師的引導(dǎo)和學(xué)生的自主思考。此外，應(yīng)防止學(xué)生對技術(shù)產(chǎn)生過度依賴，保留必要的傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)，如師生面對面討論、學(xué)生動手操作的真實(shí)實(shí)驗(yàn)等，以確保教學(xué)過程的完整性與人文性[3]

三、人工智能輔助初中物理教學(xué)的具體策略

（一）智能微課定制，分層突破知識難點(diǎn)

初中物理知識具有抽象性和層次性。不同學(xué)生的知識基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)能力有別，智能微課定制能夠照顧到學(xué)生的個體差異，將復(fù)雜知識進(jìn)行拆解和細(xì)化，并以生動形象的方式呈現(xiàn)，從而滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，助力學(xué)生突破知識難點(diǎn)，提升學(xué)習(xí)效果?；诖耍處熆山柚斯ぶ悄芷脚_分析學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù)，明確各層次學(xué)生的知識薄弱點(diǎn)，并依據(jù)分析結(jié)果精心設(shè)計(jì)微課內(nèi)容。例如，針對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生制作基礎(chǔ)概念講解微課，為學(xué)有余力的學(xué)生設(shè)計(jì)拓展探究微課。教師還應(yīng)合理控制微課時長，優(yōu)化呈現(xiàn)形式，融入趣味性、可視化元素來增強(qiáng)微課的吸引力，以便學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。

以人教版物理八年級上冊第一章第3節(jié)“運(yùn)動的快慢”為例，借助人工智能實(shí)現(xiàn)智能微課定制，有利于分層突破知識難點(diǎn)。首先，教師可利用人工智能平臺分析學(xué)情數(shù)據(jù)，基于前期課堂小測驗(yàn)、作業(yè)完成情況等，明確學(xué)生在速度概念理解、速度公式運(yùn)用、不同運(yùn)動快慢比較方法等方面的知識薄弱點(diǎn)。針對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，教師可制作基礎(chǔ)概念講解微課。這類微課可采用動畫形式呈現(xiàn)，展示汽車、自行車、行人等不同物體的運(yùn)動場景，幫助學(xué)生直觀理解運(yùn)動快慢的概念，進(jìn)而引出速度的定義。同時，配合通俗易懂的語言和示例，詳細(xì)講解速度的計(jì)算公式，讓學(xué)生掌握根據(jù)路程和時間計(jì)算速度的方法。對于學(xué)有余力的學(xué)生，教師可設(shè)計(jì)探究型微課。這類微課可引入變速直線運(yùn)動等復(fù)雜情境，探討如何用平均速度描述物體在某段時間內(nèi)的運(yùn)動快慢。此外，微課中還可融入開放性問題，如“在實(shí)際生活中，除速度外，還有哪些因素會影響我們對物體運(yùn)動快慢的判斷？”

在微課時長規(guī)劃方面，建議將基礎(chǔ)概念講解微課的時長控制在 8～10 分鐘，拓展探究微課設(shè)為12～15 分鐘。在呈現(xiàn)形式上，可采用3D動畫模擬物體運(yùn)動過程，配合生動的音效和色彩鮮明的圖表，以增強(qiáng)微課的吸引力。學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況，自主選擇相應(yīng)的微課進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而突破“運(yùn)動的快慢”的知識難點(diǎn)，提升對物理知識的理解與應(yīng)用能力。

（二）智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M，強(qiáng)化科學(xué)探究能力

智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M能夠?yàn)閷W(xué)生構(gòu)建一個自由、安全的探究空間。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在器材、場地和時間等方面的限制，使學(xué)生能夠隨時開展各種實(shí)驗(yàn)探究活動。在模擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以大膽嘗試不同實(shí)驗(yàn)方案，從而提高發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)物理規(guī)律的能力。教師應(yīng)深入研究智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件的功能特性，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生實(shí)際學(xué)情，設(shè)計(jì)具有探究性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生自主完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、選擇實(shí)驗(yàn)器材、調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究能力[4]

以人教版物理八年級上冊第三章第2節(jié)“熔化和凝固”為例。在課前預(yù)習(xí)階段，教師可運(yùn)用人工智能對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與科學(xué)評估，了解他們對“物質(zhì)狀態(tài)變化”知識點(diǎn)的認(rèn)知情況?；诜治鼋Y(jié)果，通過智能平臺篩選并推送與“熔化和凝固”相關(guān)的趣味科普視頻、動畫等預(yù)習(xí)資料，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M做好鋪墊。

在課堂教學(xué)階段，教師可用智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件演示晶體（如海波）和非晶體（如石蠟）的熔化過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩類物質(zhì)在熔化過程中溫度隨時間的變化曲線，對比二者異同。隨后，教師可組織學(xué)生分組借助智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M平臺自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過調(diào)節(jié)加熱速率、觀察時間間隔等參數(shù)，探究影響熔化和凝固過程的關(guān)鍵因素。在此過程中，人工智能系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄，及時提供錯誤提示與問題反饋。

在課后鞏固階段，教師可在智能作業(yè)平臺上發(fā)布相關(guān)練習(xí)題，利用人工智能的自動批改功能，快速了解學(xué)生的知識掌握情況。同時，鼓勵學(xué)生利用智能實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件開展拓展探究，如“探究不同環(huán)境溫度下物質(zhì)凝固的特點(diǎn)”，從而進(jìn)一步培養(yǎng)科學(xué)探究能力，深化對相關(guān)物理現(xiàn)象的理解。

（三）智能題庫推送，“靶向”提升解題能力

初中物理題型豐富多樣，解題方法靈活多變。智能題庫系統(tǒng)能基于學(xué)生的知識掌握情況，精準(zhǔn)推送練習(xí)題，幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，“靶向”提升解題能力，避免盲目刷題導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效率低下問題。教師應(yīng)利用智能題庫系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)置題目推送規(guī)則，結(jié)合課堂教學(xué)進(jìn)度以及學(xué)生的作業(yè)完成情況、測試反饋等，為學(xué)生智能推送不同難度和類型的題目。在實(shí)施過程中，教師需關(guān)注學(xué)生的答題情況，及時提供解題思路與方法指導(dǎo)，循序漸進(jìn)地提升其解題能力[5]

以人教版物理八年級上冊第六章第2節(jié)“密度”為例，智能題庫推送可以成為提升學(xué)生解題能力的有力工具?！懊芏取边@一節(jié)涉及的概念和公式較多，題型豐富，主要包括密度的計(jì)算、物質(zhì)密度的測量以及利用密度知識鑒別物質(zhì)等內(nèi)容。由于不同學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度存在差異，教師可以按照以下方式利用智能題庫。

教師可結(jié)合教學(xué)進(jìn)度設(shè)置合理的推送規(guī)則。在教學(xué)初期，為學(xué)生推送基礎(chǔ)的概念理解題，例如判斷關(guān)于密度定義的描述是否正確，幫助學(xué)生鞏固對密度概念的理解。隨著教學(xué)的推進(jìn)，教師可根據(jù)學(xué)生作業(yè)和課堂小測驗(yàn)的反饋，為知識掌握較好但仍有提升空間的學(xué)生推送中等難度的計(jì)算題與應(yīng)用題，例如已知質(zhì)量和體積求密度，或根據(jù)密度判斷物體是空心還是實(shí)心，以此強(qiáng)化學(xué)生的解題能力。在學(xué)生解題過程中，教師應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其解題思路，并通過智能題庫系統(tǒng)分析錯誤原因。例如，若發(fā)現(xiàn)學(xué)生在密度單位換算上頻繁出錯，可為學(xué)生詳細(xì)講解單位換算的規(guī)則與方法。

（四）學(xué)習(xí)伙伴互動，激發(fā)物理學(xué)習(xí)興趣

初中物理學(xué)習(xí)有時會讓學(xué)生感到枯燥，而學(xué)習(xí)伙伴之間的互動能營造活躍的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生在交流合作中碰撞出思維火花，激發(fā)對物理的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。基于此，教師可借助人工智能搭建學(xué)習(xí)伙伴互動平臺，引導(dǎo)學(xué)生圍繞物理知識展開討論，分享學(xué)習(xí)心得，并合作完成探究任務(wù)。同時，鼓勵學(xué)生在互動中提出問題、相互解答，培養(yǎng)他們的合作意識與交流能力。

以人教版物理八年級上冊第二章第5節(jié)“跨學(xué)科實(shí)踐：制作隔音房模型”為例，借助人工智能搭建學(xué)習(xí)伙伴互動平臺，能夠有效激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)過程中，教師可利用人工智能創(chuàng)建互動空間，將學(xué)生合理分組，確保每組學(xué)生具備不同的知識背景與技能優(yōu)勢，在合作中優(yōu)勢互補(bǔ)。教師可引導(dǎo)學(xué)生在平臺上圍繞隔音房模型的制作展開討論。學(xué)生可以分享對隔音原理的理解，例如探討聲音傳播與介質(zhì)、材料的關(guān)系，并提出可用的隔音材料（如泡沫、海綿、厚窗簾等），分析其優(yōu)缺點(diǎn)。在分享學(xué)習(xí)心得環(huán)節(jié)，學(xué)生可以交流預(yù)習(xí)時查閱的資料或以往參與類似實(shí)踐活動的經(jīng)驗(yàn)。在合作完成探究任務(wù)時，各小組需在平臺上制訂詳細(xì)的制作計(jì)劃，明確分工。制作過程中，學(xué)生遇到問題可隨時在平臺上提出，如隔音房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料固定不牢固等。小組成員則積極參與討論，共同探討解決方案。在此過程中，學(xué)生不僅能深入理解聲音傳播與隔音的相關(guān)物理知識，還能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識和協(xié)作精神，真正實(shí)現(xiàn)在快樂中學(xué)習(xí)物理，在互動中共同進(jìn)步。

（五）教學(xué)決策輔助，優(yōu)化課堂教學(xué)節(jié)奏

初中物理課堂的教學(xué)節(jié)奏直接影響教學(xué)效果。人工智能輔助教學(xué)決策能夠依據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)反饋等數(shù)據(jù)，為教師提供科學(xué)建議，幫助教師及時調(diào)整教學(xué)策略，從而優(yōu)化課堂教學(xué)節(jié)奏，提高物理教學(xué)質(zhì)量。基于此，教師應(yīng)善于利用人工智能系統(tǒng)收集和分析課堂數(shù)據(jù)，如課堂參與度、知識掌握程度、情感態(tài)度等方面。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，教師可以靈活調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的詳略程度、教學(xué)環(huán)節(jié)的時間分配等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生較難理解某個知識點(diǎn)時，可適當(dāng)放慢教學(xué)節(jié)奏，增加講解與練習(xí)；當(dāng)學(xué)生掌握情況較好時，則可加快進(jìn)度并適當(dāng)拓展延伸，使課堂教學(xué)更加高效有序[6]

以人教版物理八年級上冊第六章第4節(jié)“密度的應(yīng)用”為例，人工智能輔助教學(xué)能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用，幫助教師優(yōu)化課堂節(jié)奏。本節(jié)內(nèi)容涉及密度在物質(zhì)鑒別、判斷物體是實(shí)心還是空心、鹽水選種等方面的實(shí)際應(yīng)用，知識點(diǎn)豐富且具有較強(qiáng)綜合性。在教學(xué)過程中，教師可借助人工智能系統(tǒng)收集和分析課堂數(shù)據(jù)。比如，通過課堂提問的回答情況、學(xué)生在隨堂訓(xùn)練中的表現(xiàn)等，評估學(xué)生知識掌握程度；觀察學(xué)生的課堂參與度，包括舉手發(fā)言積極性、小組討論投入度等；關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情感態(tài)度，如是否對物理學(xué)表現(xiàn)出好奇心與求知欲。基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，教師可及時調(diào)整教學(xué)策略。比如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在“利用密度鑒別物質(zhì)”這一知識點(diǎn)上存在理解困難時，可適當(dāng)放慢教學(xué)節(jié)奏，增加相關(guān)例題講解，詳細(xì)演示如何通過測量質(zhì)量和體積計(jì)算密度，并與已知物質(zhì)密度進(jìn)行對比分析。對于學(xué)生掌握較好的知識點(diǎn)，則可進(jìn)行適當(dāng)拓展，如引導(dǎo)學(xué)生思考密度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，從而拓寬學(xué)生的知識視野。這種智能化的教學(xué)輔助能夠使教學(xué)過程更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在這種針對性教學(xué)下，學(xué)生能更好地理解“密度的應(yīng)用”在生產(chǎn)生活中的實(shí)際價值，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)以致用的意識和知識遷移能力。

結(jié)語

人工智能賦能初中物理教學(xué)，既是順應(yīng)教育數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型趨勢的必然選擇，也是提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣、積極性和自信心的重要途徑。為此，教師應(yīng)以提高自身數(shù)字素養(yǎng)為切入點(diǎn)，緊跟數(shù)字化、智能化發(fā)展潮流，利用人工智能技術(shù)輔助教學(xué)材料搜集、課前導(dǎo)入、課堂教學(xué)、多元評價等環(huán)節(jié)，加強(qiáng)人機(jī)協(xié)同創(chuàng)新，推動初中物理教學(xué)向智能化、個性化的方向邁進(jìn)。

[參考文獻(xiàn)]

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[2］張正成.人工智能與初中物理教學(xué)深度融合策略探索[J].求知導(dǎo)刊，2024（13）：44-46.

[3］李焱鵬.淺談人工智能科普與初中物理教學(xué)的融合［J].數(shù)據(jù)，2023（3）：226-227.

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