初中物理教學與智能化技術深度融合的策略探索

摘要：隨著技術的日益發(fā)達，人工智能的運用日益普遍。將其運用到中學的物理課堂中，人工智能技術可協(xié)助教師們共同創(chuàng)造物理情境，形成認知圖譜，并適時進行反饋與評估。不僅可以協(xié)助教師減少煩瑣的重復性的工作，將傳統(tǒng)教學融合促進學習者的個性化學習行之有效，讓中學物理課堂更高效、更精細化?；诖耍疚膹娜斯ぶ悄芗夹g角度出發(fā)，對當前初中物理教學過程中存在的問題進行分析并提出初中物理教學與智能化技術深度融合的有效策略，旨在為日后相關人員的研究提供參考性建議。

關鍵詞：初中物理；物理教學；人工智能技術；教學融合

一、引言

科學技術的發(fā)展使得人工智能得以被研發(fā)進而受到了全社會的廣泛關注，并將其引入各個行業(yè)中使其成為行業(yè)發(fā)展的重要手段，在初中物理教學過程中引入人工智能，不僅能夠有效輔助師生全面發(fā)展，還能促使學生對于物理知識的了解使其在仿真情境中，掌握物理知識和各個物理實驗運作原理，進而提高學生學習效率。與此同時，在初中物理教學中，人工智能的介入，還可幫助學生快速建立系統(tǒng)的物理知識圖譜，促使學生在物理課堂上能夠根據(jù)圖譜逐漸掌握相應的知識，提升自身對于物理知識的了解程度，擴展物理運用層面。

由此可見，在初中物理教學過程中，教師應將學生作為教育中心，引入人工智能技術，一改往日填鴨式教育教學方法，運用新形式教育方式，提高學生對于物理的認知水平，進而使其自身物理綜合素養(yǎng)不斷提升，強化整體學習效果。

二、人工智能技術概述

人工智能作為信息技術發(fā)展的產(chǎn)物，能夠將各個信息技術的內容進行綜合運用，并且可以為人們提供相應的解決方案，以此保障其實際運用效果[1]。人工智能技術相對于其他信息技術而言，具有其獨特之處，能夠廣泛地運用于各個領域中。人工智能，顧名思義就是研究計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為。因此人工智能也具備了一定的認知能力，能夠像人那樣運用神經(jīng)元系統(tǒng)對外部世界進行感知，從而建立相應的溝通[2]。與此同時，人工智能還具有一定的思維邏輯能夠仿人工思考方式進行信息的加工，從而減輕人們工作的壓力式的信息和外部信息，能夠在神經(jīng)元網(wǎng)絡的構建下結合和應用，進而提升系統(tǒng)處理信息的效能。此外，人工智能還具有較強的學習能力，能夠對外部事物中的新鮮東西感知并捕捉納入到自身知識儲備中，從而提升自身對于信息的容納程度，從而達到知識隨拿隨用的智能化效果。并且人工智能具有一定的行為能力，能夠對外部信息進行反應，并根據(jù)外部信息以及用戶的需要進行相應的輸出，使得其成為人們工作的好助手。

三、現(xiàn)階段影響初中物理教學成效提升的影響因素探討

（一）初中生課堂主體地位喪失

基于初中所有學科教學系統(tǒng)來講，物理學科的教學在其中具有至關重要的作用，而教師需要在實際教學過程中，站在學生的角度思考問題，以學生為基礎從而提升實際教學效果[3]。但是現(xiàn)階段初中物理教學過程中，教師課堂上未充分為學生營造濃郁的課堂主體意識發(fā)揮氛圍，導致學生在課堂上僅是被動接受教師灌輸?shù)囊幌盗兄R點，造成學生的主體意識在傳統(tǒng)教學過程中逐漸弱化。與此同時，在傳統(tǒng)教學方式的影響下，教師運用的教學方法較為單一且效率不高，不僅花費學生大量的時間，還耗費教師精力。

（二）課堂授課方式、方法落后

初中物理課堂授課期間，教師所采用的教學方式、方法未能充分調動起學生的學習興趣，學生自身的學習動力很難全部發(fā)揮出來，致使學生的積極程度及整體復習與預習效率也較差[4]。并且由于初中物理屬于后加課程，學生在之前對其中的原理以及至少了解程度較低，從而造成其在實際學習過程中面對復雜化抽象化的物理知識，無法進行理解，自然而然在上物理課時就會形成一定的畏懼情緒，若是教師無法對其進行合理引導，則無法激起學生的積極性，長此以往不僅會降低學生學習效率，還會使學生心理形成相應的阻礙，不斷堆積則會影響其對其他學科知識的學習興致。

（三）物理實驗過程中的器具較少

初中教育中，物理學科在其中發(fā)揮著至關重要的作用，一方面可以幫助初中生就個人的理性思維模式加以強化，另一方面則可以快速幫助學生了解并記憶各類物理現(xiàn)象，從而增加其自身學習素養(yǎng)，有助于學生全面發(fā)展[5]。但就現(xiàn)階段，部分初中物理教師在課堂授課階段，僅是將以往的課本理論講解模式轉型為“PPT宣讀”模式，學生仍舊缺乏親身參與實驗的動手實踐機會，而導致這一情況困境產(chǎn)生的主要原因之一，就是學?，F(xiàn)有的物理實驗器材不足，無法進行更好的知識理解，最終影響初中生物理實驗學習成效。

四、初中物理教學與智能化技術深度融合的策略探索

（一）重點關注知識薄弱點，實現(xiàn)減負增效

我國未施行“雙減政策”之前，受到傳統(tǒng)填鴨式授課模式限制，很多初中學生學習壓力居高不下，甚至各類課后班大量占用學生的休閑時間，從而影響其身心發(fā)展，此問題已受到社會廣泛關注，相關部門需要對其進行及時解決并改革相應方式，以此減輕壓力，提升學生對于學習的熱情[6]?；诖耍逃块T應在開展各類教育實驗活動過程中引入人工智能技術，運用大數(shù)據(jù)分析方式了解學生內心活動的內容，提升教學改革的針對性，達到減負增效的效果。

在具體教學活動開始之前，教師首先應對減負增效進行全面了解，并在此基礎上根據(jù)相應的要求進行教學過程的改革，從而降低傳統(tǒng)教學方式對學生的影響。而本文中提到的增質減負主要是針對現(xiàn)階段教學過程中，超過學習者本身生理和心智發(fā)展水平所限制的學業(yè)任務[7]。為了進一步達到學習目標，教師需要幫助學生進行學習規(guī)劃，使其能夠有計劃有目標的完成現(xiàn)階段學習任務，同時教師還要清楚把握每位學生自身的短板和長板，從而在借助人工技術和大數(shù)據(jù)技術的過程中能夠對學生進行準確分析，以此提升學生在規(guī)定時間段的所有練習成果，使學生自身的學習水平不斷提升，在掌握自身學習不足之處的基礎上，能夠運用針對性的方式填補自身學習短板。這種方式能夠有效促進學生了解自身學業(yè)情況，從而在教師以及人工技術的輔助下不斷提升自身學習能力，從而做到減負增效的目的。

例如，在初中物理教育教學課程講解后，教師需要根據(jù)自身學校的情況為學生推送相應的作業(yè)內容，而此時應以學生為主，根據(jù)其平時學習狀況和知識狀況，推送個性化作業(yè)內容以此減少作業(yè)量，另外教師還應布置相應的課外內容，從而強化學生自身學習自主性[8]。此時通過不斷觀察了解可知，學生現(xiàn)有的學習焦慮以及不安情緒得到了抑制，與此同時物理作為自然學科，需要進行實驗教學，此種教學能夠在操作的同時，強化學生對于物理知識的理解。對于部分不適宜在實際課堂中展示的實驗，教師就可借助人工智能系統(tǒng)來輔助完成物理課堂的實驗教學，增強初中生對物理實驗學習興趣的同時，優(yōu)化課堂授課效率。

（二）進行因材施教，注重先學后教

結合我國義務教育新課改要求進行分析可以發(fā)現(xiàn)，教師在進行初中階段的教育教學時，需要先行關注的就是在課堂上為初中生創(chuàng)造主體地位，激發(fā)其表達意識，并主觀上針對傳統(tǒng)的教育教學模式做轉型，通過信息化的人工智能技術介入，為初中生營造更加立體、情景式課堂學習氛圍，不僅可以強化師生之間的互動效果，對于學生主體地位提升也具有十分重要的促進作用[9]。上述基礎上，教師在正式的課堂授課中，應該充分將“先學后教”教學模式融入課堂中，首先，教師需要對學生的實際學習現(xiàn)狀做評測，此時就可借助人工智能技術完成。其次，針對人工智能技術統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行整理分析，對本節(jié)課程的主要內容進行分類訓練以及分組討論之后，再運用精講點評的方式進行個性化教學，使得課堂學習真正做到了因材施教。

例如，在進行《物態(tài)變化》一課教學時，教師需要應根據(jù)學生當前學習狀況，準備好相應的練習題，提前發(fā)給學生。而學生拿到練習題后，教師可以運用促進學生自主學習的方式，引導學生完成練習題之后再運用人工智能技術，將學生所需要練習的內容進行審核并加以反饋如此一來，教師能夠直接根據(jù)學生預習練習題的結果了解其在本次學習中哪部分知識了解較少，哪部分知識需要加強，以此強化教學策略。利用人工智能技術手段，教師還可以根據(jù)學生學情，對知識進行細細劃分，再運用小組學習的方式，使得每一組成員都能負責一個學習板塊，之后展開資料的梳理，以此提升課堂學習效率。

（三）創(chuàng)設物理情境，構建知識圖譜

初中物理學科教學中，充分將情景化教學模式融入實際授課中，可以針對學生的物理學習思維加以鍛煉，促使其在學習的過程中無形中鍛煉個人的物理知識理解能力[10]。應用物理情景教學模式展開教學，教師需要在課堂上創(chuàng)造出與教學目標高度關聯(lián)的物理情景，以此促使學生在課堂上能夠緊緊跟隨教師的思維模式，激發(fā)個人學習物理知識的內在動力，提升學習興趣。因此，教師可以充分將人工智能技術應用到物理教學中，為學生營造虛擬的物理學習情景，情景的構成元素可以是語音、音頻以及圖像等不同的元素及形式，目的均是為了促使學生能夠在情景中順利將教師口頭理論講解做現(xiàn)實物象轉化，通過對教學成效進行分析可以發(fā)現(xiàn)，此種人工智能教學手段的融入，顯著提升物理課堂實驗教學的立體性，同時也增加了課堂中的趣味性。

例如，教師在為學生講解“電輸出功率”一課時，就可充分將人工智能技術應用起來，在課堂上直接帶領學生手動操作智能系統(tǒng)，從而親身感受到物理領域中“電輸出功率”的知識原理。當學生了解基本的物理原理之后，教師可以借助人工智能技術，為不同知識接收層次的學生創(chuàng)造難度不同的有關于“電輸出功率”問題情景，隨后邀請學生來到講臺前通過操作人工智能系統(tǒng)去解決問題。由此可見，將人工智能技術應用到物理課堂教學情景中，不僅可以為不同學習能力的學生匹配相應的知識情景，同時還能夠進一步吸引初中生參與到課堂情景學習中的主動性，最終優(yōu)化課堂學習效果。

（四）開展科學反饋與評估

傳統(tǒng)的初中物理課堂教學中，教學反饋及評估結果主要來自“應試試卷解題”，隨后教師通過學生的問卷答題情況，來判斷學生一學期的物理知識學習成效[11]。但是，此種知識學習反饋和評估模式，僅適用于傳統(tǒng)“一對一”類型的小課堂學習模式，對于大部分初中學校來講，班級內大多數(shù)十名學生，教師很難分化個人精力完成班級所有學生的“一對一講解”，增加教師教學壓力的同時，還會影響學生原本的復習計劃，最終影響教學反饋及評估效果。

面對上述情況，充分將人工智能系統(tǒng)應用到教學反饋及評估中，教師不僅可以借助大數(shù)據(jù)技術的介入，快速統(tǒng)計出每一名學生的不足之處，同時還能大范圍搜集和整理班級學生的學習薄弱點，以此為后續(xù)的針對性教學提供數(shù)據(jù)支持。

例如，當初中生已經(jīng)學習完畢一學期的物理課程之后，為了進一步幫助學生對于整本書的重要知識點梳理，教師就可以利用人工智能技術對每一名學生本學期的知識點掌握情況做大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過系統(tǒng)檢測的方式，快速得出檢測結果，幫助教師在短時間內對學生的學習不足形成一個基本的了解，在后續(xù)的知識點鞏固和復習中，教師就可以借助人工智能大數(shù)據(jù)技術的應用，找出學生學習物理時的共性問題，后續(xù)課堂鞏固和復習中進行重點講解，幫助初中生就個人的物理知識掌握薄弱之處進行補充和完善。同時，利用人工智能技術，教師還能夠更加科學合理地完成學生學習不足評估，隨后結合學生的不足深度挖掘學生在學習中的能力缺失之處，使得學生在后續(xù)學生并非單純理解某一個知識點，而是掌握該類知識點的學習能力，實現(xiàn)“授學生以漁”，幫助學生提升個人的學習效能。

此外，在人工智能教學系統(tǒng)中，教師還可專項為學生配置重要知識點的綜合練習模塊和競賽模塊，其中綜合練習模塊主要用于部分基礎知識掌握不足的學生，鍛煉其對于本學期知識點的綜合運用能力；競賽模塊主要為部分基礎知識掌握牢固且有意向接觸和挑戰(zhàn)更高難度的學生開放，鍛煉其物理思維模式，為其開拓物理知識面，向外界延展的物理學習視野，鍛煉其物理自主學習能力。

五、結束語

綜上所述，隨著的時代的發(fā)展，各行各業(yè)都在不斷地將人工智能技術與內部工作流程進行融合，進而提升自身工作能效。初中物理教師在實際工作開展過程中，應將人工智能融入在其中，并針對自身教學特點進行人工智能技術與教學的改革與融合，使得教師在運用人工智能相關理論時，提升學生對于物理學科知識的理解程度，進而成為新時期教學的一大重要技術。雖然人工智能已經(jīng)與教學進行有效結合，但是在與教學融合時，仍具有很大的改革和開發(fā)空間，需要相關人員在科學價值觀的培養(yǎng)以及思維能力方面進行拓展，以此強化我國教學水平展方面，還存在著一定的局限性，因此教師在具體教學過程中應根據(jù)實際教學情況進行選擇。

作者單位：樊旭光? ? 甘肅省靜寧縣古城初級中學

參? 考? 文? 獻

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