高中物理教學(xué)中人工智能滲透運(yùn)用探究

金星益

(江蘇省常熟市尚湖高級中學(xué) 江蘇蘇州 215500)

在科技飛速發(fā)展的今天，我國已經(jīng)步入了人工智能時(shí)代，對人工智能技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)普及到社會的各個(gè)方面，人工智能技術(shù)的使用已經(jīng)成為社會發(fā)展趨勢。但是對于人工智能技術(shù)的融入，在課程教學(xué)方面還需要有更大的提高，不管是大數(shù)據(jù)采集與分析，個(gè)性化教學(xué)等，都能為教學(xué)課堂帶來全新的教學(xué)方式。因此，如何將人工智能技術(shù)更有效地融入日常教學(xué)，是教育者應(yīng)當(dāng)考慮的一個(gè)重要事項(xiàng)。因此，本文根據(jù)人工智能的意義及作用，對高中物理教學(xué)進(jìn)行簡單的闡述。

一、人工智能的意義及現(xiàn)狀

（一）人工智能的意義

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支同時(shí)也是21世紀(jì)最尖端的科技之一，人工智能是研究開發(fā)。是用于模擬延伸和擴(kuò)展人的智能理論，方法，技術(shù)以及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。其科技領(lǐng)域包含自然語言處理。計(jì)算機(jī)視覺，機(jī)器學(xué)習(xí)，自動推理知識表和機(jī)器人學(xué)等。人工智能與思維科學(xué)的關(guān)系是實(shí)踐和理論關(guān)系，人工智能是思維科學(xué)的一個(gè)分支[1]。同時(shí)，人工智能已經(jīng)在教育方面逐漸深入，其作用對于當(dāng)代教育來說起是極其重要的，人工智能技術(shù)不僅能夠輔助課堂教學(xué)且能對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，使教育能夠更形象更科學(xué)更豐富。還可以幫助學(xué)生更快更簡單地理解教材知識，以及通過對人工智能科技的運(yùn)用增強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)能力。

（二）人工智能的現(xiàn)狀

在教育領(lǐng)域中，人工智能雖然已經(jīng)有了一定的普及，但是人工智能技術(shù)尚處于發(fā)展階段，因此人工智能相關(guān)技術(shù)仍然能夠得到更大的發(fā)展和更多的應(yīng)用。斯坦福大學(xué)教授李飛飛曾在專欄文章中稱：“盡管人工智能是由人類開發(fā)的，但具有諷刺意義的是人工智能根本不像人類?！本湍壳叭斯ぶ悄茉趯W(xué)校中的應(yīng)用而言，各種應(yīng)用和平臺都是弱人工智能，如智能微課輔導(dǎo)，智能閱卷等系統(tǒng)。盡管這些系統(tǒng)是相對較弱的人工智能，但是其對傳統(tǒng)的教學(xué)模式也是有著很大的改變。

二、人工智能在高中物理課程體系中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）輔助課堂教學(xué)

高中教學(xué)中有多種教學(xué)模式。以情景教學(xué)為例，課堂教學(xué)中為學(xué)生設(shè)置情景情能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，還能幫助學(xué)生較好地理解物理課程中相對抽象的知識，對學(xué)生的創(chuàng)造思維有重要意義，但在傳統(tǒng)課堂中，教師一般是通過口述以及聯(lián)系生活實(shí)際等方式為學(xué)生設(shè)置情境[2]。當(dāng)人工智能技術(shù)融入到物理課堂教學(xué)當(dāng)中時(shí)，創(chuàng)設(shè)情境不再是僅由教師口述，教師還可以利用人工智能技術(shù)模擬相對應(yīng)的實(shí)際情景，讓學(xué)生通過圖片視頻，音頻等更形象具體的方式更清晰明確的了解教材中的知識。同時(shí)，在物理課程中，實(shí)驗(yàn)課程也是必不可少的，但是有可能因?yàn)闂l件限制，有的實(shí)驗(yàn)并不能夠由學(xué)生親自動手體驗(yàn)。此時(shí)人工智能技術(shù)能夠很好地模擬并展現(xiàn)給學(xué)生相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)知識的同時(shí)能提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

（二）給予綜合反饋和評價(jià)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師一般都是以應(yīng)試考卷為準(zhǔn)，通過學(xué)生的考試試卷發(fā)現(xiàn)問題并且給予學(xué)生評價(jià)，同時(shí)目前學(xué)校的教育模式都是大課堂教學(xué)無法做到一對一的教學(xué)反饋。教師只能根據(jù)試卷當(dāng)中所發(fā)現(xiàn)的大部分問題進(jìn)行講解，無法兼顧所有人。對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生來說，其能夠自主分析問題并且主動性較強(qiáng)，能夠及時(shí)得到反饋。但還是有部分學(xué)生沒有辦法達(dá)到如此的要求。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了此問題。人工智能技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生測試答題后的成績及錯(cuò)題[3]，分析學(xué)生的知識薄弱點(diǎn)，能夠以圖片和文字的形式，對問題進(jìn)行更詳細(xì)的解答，同時(shí)能兼顧每一個(gè)學(xué)生對知識的理解程度，幫助學(xué)生和教師獲得對自身最真實(shí)的評價(jià)和反饋，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還能讓教師根據(jù)反饋和評價(jià)對學(xué)生進(jìn)行針對性的教學(xué)。

（三）提高學(xué)習(xí)效率

傳統(tǒng)的教學(xué)模式大部分時(shí)間是教師在講臺上傳授知識，通過粉筆，圖片來給學(xué)生傳輸教材當(dāng)中的知識點(diǎn)。而物理課程的內(nèi)容相對較為枯燥和抽象，僅僅靠文字和圖像來給學(xué)生傳達(dá)知識相對來說比較低效，學(xué)生不容易理解并且也容易降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而人工智能技術(shù)的出現(xiàn)給教學(xué)帶來了全新的教學(xué)模式[4]。人工智能技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造模擬環(huán)境，能將學(xué)生帶入到一個(gè)三維的動態(tài)情景當(dāng)中，做到“真實(shí)的身臨其境”這種技術(shù)叫作虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也叫“VR”技術(shù)。通過VR技術(shù)教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到課堂中，親身體驗(yàn)物理規(guī)律，將物理課程中的知識動態(tài)化的呈現(xiàn)給學(xué)生，并讓學(xué)生以旁觀者的視角，觀察物理教材當(dāng)中出現(xiàn)的知識以及規(guī)律，甚至是無法在學(xué)校當(dāng)中操作的物理實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生更加直觀地了解物理知識的本質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，進(jìn)一步提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

（四）拓寬知識來源

人工智能是以網(wǎng)絡(luò)信息為基礎(chǔ)的，人工智能能夠?qū)⒅R資源整合到一個(gè)共享的平臺當(dāng)中，學(xué)生能夠通過平臺學(xué)習(xí)到各種知識以及生活當(dāng)中的常識，從而可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)的單一性。拓寬學(xué)生的視野以及思維，在國家的倡導(dǎo)下新時(shí)代的學(xué)生應(yīng)具有全面性，因此教師可以通過網(wǎng)絡(luò)以及人工智能根據(jù)學(xué)生的興趣，知識水平為學(xué)生篩選相關(guān)的課外知識，同時(shí)物理課程本身就是一門自然科學(xué)，教師應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯能力以及動手能力，此外學(xué)生還可以通過網(wǎng)絡(luò)以及人工智能進(jìn)行自主探索并且學(xué)習(xí)。人工智能技術(shù)的來臨，讓學(xué)生能夠更輕易地從網(wǎng)絡(luò)上獲得自己想要的知識，同時(shí)拓寬學(xué)生的知識來源，因此通過人工智能，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、人工智能技術(shù)的價(jià)值

（一）具有科技創(chuàng)新特色

人工智能的出現(xiàn)對于當(dāng)代教育模式來說有著尤為明顯的先進(jìn)性和創(chuàng)新性，作為教育者不管是學(xué)校還是教師，都應(yīng)重視人工智能技術(shù)帶來的教育優(yōu)勢，人工智能技術(shù)不僅能夠?yàn)閷W(xué)校營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，還能夠在學(xué)校當(dāng)中營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，讓學(xué)生通過人工智能技術(shù)提升自身的創(chuàng)新思維。比如在物理課程教學(xué)當(dāng)中，可以讓學(xué)生通過教材當(dāng)中的知識，發(fā)揮自身的創(chuàng)新思維，并且結(jié)合人工智能技術(shù)，了解更多的知識，通過人工智能技術(shù)總結(jié)前人的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，得到更合理更符合時(shí)代發(fā)展的創(chuàng)新想法。

（二）提高教師人工智能科技素養(yǎng)

在科技飛速發(fā)展的時(shí)代，人工智能融入教學(xué)，不管是對教師還是學(xué)生都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，教師在人工智能科技的輔導(dǎo)下應(yīng)該具備更好地教學(xué)素養(yǎng)，更豐富的知識儲備，更多的教學(xué)手段以及更高效的課堂教學(xué)方法。教育部門應(yīng)當(dāng)建設(shè)有關(guān)于人工智能技術(shù)配套的培訓(xùn)，提高教師的相關(guān)專業(yè)水平，讓教師能夠更好地掌握人工智能技術(shù)，并用于日常教學(xué)中。

（三）促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

人工智能科技對當(dāng)代課堂教學(xué)的輔助能力是毋庸置疑的，不管是提升教師的課堂教學(xué)質(zhì)量，還是加強(qiáng)學(xué)生對知識理解能力以及解決問題的能力，人工智能科技的運(yùn)用都有很好的效果。人工智能科技的出現(xiàn)不僅幫助學(xué)生拓寬了自身獲取知識的渠道，還能讓學(xué)生由淺入深、由易到難的了解課堂當(dāng)中的知識。學(xué)生在日常生活中運(yùn)用人工智能科技，不僅能增強(qiáng)自身解決問題的能力，還能在過程中鍛煉自身的核心素養(yǎng)，更好地了解到世界科技的進(jìn)步與發(fā)展，提升自身的創(chuàng)新思維，提升自身的能力，為今后自身的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（四）成為人才培養(yǎng)的搖籃

在現(xiàn)今時(shí)代下，人工智能已經(jīng)逐漸充滿在我們的日常生活當(dāng)中，已經(jīng)是當(dāng)今社會必不可少的一部分。對教師來說，工通過人工智能科技制定更高效的學(xué)習(xí)計(jì)劃，能更準(zhǔn)確地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。對學(xué)生來說，能夠更方便更快捷地獲取到知識及生存技能。因此，新時(shí)代的教育模式應(yīng)該更側(cè)重于學(xué)生的全面發(fā)展能力，不能僅僅是停留在課本教材當(dāng)中，在人工智能技術(shù)的輔助下，教師應(yīng)當(dāng)改變自身的教學(xué)方式和教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)該以為社會培養(yǎng)更多更全面的人才為主。讓學(xué)生能夠充分的了解時(shí)代前沿的科技以及人工智能技術(shù)。讓學(xué)生能夠通過日常對人工智能技術(shù)的運(yùn)用，充分發(fā)掘自身的潛力以及增強(qiáng)自身的能力。使其能成為當(dāng)今時(shí)代所需要的人才。

四、結(jié)束語

綜上所述，在科技飛速發(fā)展的時(shí)代以及人工智能技術(shù)的不斷成熟，在其作用下，對教師對學(xué)生都有了更高更全面的要求。教師不僅要了解課本教材上的內(nèi)容更要不斷學(xué)習(xí)和掌握人工智能技術(shù)的相關(guān)知識，這樣才能更好地提高教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生應(yīng)該提高學(xué)習(xí)的自覺性，要讓人工智能成為輔助自身成的重要工具，讓自身具備更豐富的知識儲備。人工智能技術(shù)對高中物理教學(xué)的助力是毋庸置疑的，能幫助教師豐富教學(xué)手段，還能讓學(xué)生理解物理教材中抽象的知識點(diǎn)，更能夠通過建設(shè)人工智能環(huán)境，提高學(xué)生的邏輯思維能力及創(chuàng)新能力。