運用人工智能在初中物理教學中培養學生的創造性思維

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，簡稱AI。簡單來說，人工智能就是借助計算機來幫助人們完成智能工作[1]。在物理教學中的人工智能，真實通過智能系統幫助學生構建知識，并對學生的學習水平與能力發展進行診斷，并形成一定的數據庫。因此，在教學過程中，教師可以借助AI技術，幫助學生建立起完整的物理學習體系，在這個獨屬于學生自己的體系中，學生可以充分發揮自己的思維優勢，從而提高自身的創造性思維。

一、吃掉物理——導學匹配，樹立創新思想

“吃掉物理”是一款適用于學生進行課程拓展及預習的自媒體。在物理教學過程中，學生的預習環節不可忽視。預習過程是學生對自身物理知識的查漏補缺[2]。吃掉物理這款人工智能工具，能根據學生的喜好及學生的優勢和劣勢，結合每一課的教學內容，為學生推薦促進其創造性思維發展的導學單，并通過自媒體中的課外拓展，將學生的生活與物理知識相融合，從而引導學生將物理知識創造性地在現實生活中進行應用。

例如，在“動能和勢能”的教學過程中，導學單首先會引導學生對課本中的物理知識進行學習，比如：

閱讀教材內容，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系。預習活動及要求：

1.物體__________，表示這個物體具有__________，簡稱_____，它的單位是______，簡稱______，符號是____。

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

在物理學習過程中，必然會遇到一些需要進行實驗的內容，在預習過程中，導學單就會在有實驗演示的部分加入超鏈接，這樣學生在預習的過程中，只需要點擊超鏈接就能看到有關實驗的微課，通過微課的畫面激發學生的思維，并且，微課中還存在一些需要學生探究的問題，在探究過程中，學生的創造性思維同樣能夠得到發展。

如圖所示，讓鋼球從斜面上由靜止滾下，打到一個小木塊上，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，表示鋼球的動能越大。現用質量不同的鋼球從同一高度滾下，看哪次木塊被推得遠，回答以下問題：

（1）設計本實驗的目的是研究__________________。

（2）讓不同的鋼球從同一高度滾下是為了________。

（3）此實驗得出的結論是

學生在預習過程中，只需要點擊其中的超鏈接，就能觀看到相應的微課。在微課的觀看過程中，出現相關導學案中的問題，并且基于微課中的提示，學生能通過實驗的觀看，結合問題，發散自己的思維，通過自己的創造性思維回答出導學案中的問題。

在學生對課本中的知識已經初步掌握以后，導學單上就會出現一些與學生現實生活相關的內容。比如，在預學預習過程中會出現這樣一張flash動畫：一位跳水運動員從跳板上起跳，先到達空中最高點，然后從最高點不斷下落至水中。學生觀看動畫后，隨即會出現以下問題：跳水運動員從最高點向水面下落的過程中，他的速度逐漸________，所以動能逐漸_______，重力勢能逐漸______。（填“增大”“不變”或“減小”）

在人工智能的幫助下，學生所看到的導學單會比教師傳統的導學案更吸引人，并且能通過任務的發布，促進學生創造性思維的發展。

二、AIbook——實驗模擬，體感創造魅力

AIbook與傳統的教學軟件有所不同。首先，它能通過人工智能幫助學生在虛擬的世界里進行真實的體驗，在保證學生人身安全的前提下，實現學生的各種想象，從而發展學生的創造性思維[3]。在物理學習過程中，學生會遇到各種物理現象，但很多物理現象很難依靠實驗設備直觀地展現在學生眼前，而AIbook就能將這些內容轉換成真實的畫面，讓學生來觀看。例如，學習“聲音的產生與傳播”的過程中，聲音是我們能夠聽到但不能看到的一種物質，如何讓學生更好地感受聲音的傳播一直是物理教學過程中的一大難題。AIbook則能將聲音模擬成一個透明的光圈，學生可通過AIbook觀看聲音的傳播過程：當一個小朋友大喊的時候，就會有一個光圈從小朋友的嘴邊上出來，然后向遠處向更大范圍進行擴散，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，學生對抽象知識的認知就會更加清晰，進而促進學生創造性思維的發展。

在物理實驗中有一部分帶有“危險”的實驗。例如，學習與“電”相關的內容時，很多學生都很好奇，為什么不能將電源的首尾相連，即使學生知道短路的危險，也會好奇想要嘗試。這時，學生就可以帶上VR眼睛及體感手套進入設備。在學生面前有一個移動電源和一條電線。學生需要把線路連接到電源的首尾，在連上的一瞬間，學生的體感手套中就會出現微弱的電流，讓學生感受觸電的感覺，從而通過直觀的感受滿足學生的好奇心。當學生腦海中的創造性想法能在物理學習過程中真正得以實現，學生就會受到鼓舞，進而發展自身的創造性思維。

三、E-Learning——數據分析，針對思維發展

物理學科對學生的考察是綜合的從概念的理解，到物理現象的解釋，再到公式的運用等，是對學生的綜合能力進行考察[4]。因此，教師在教學過程中，就要了解到學生的各項指標，這樣才能更具針對性地培養學生的創造性思維。這就不得不運用到“E-Learning”。E-Learning中強大的數據分析能力，能幫助教師更加細致地了解學生，從而對學生的創造性思維進行針對性的培養。

首先，E-Learning軟件具有跟蹤性，教師在教學過程中可以將講課后作業及相關練習發放到E-Learning中。學生需要登錄E-Learning完成教師所布置的作業。E-Learning系統會根據教師上傳的答案對學生的作業進行及時的評價。總結出學生的錯誤，并將學生的作業完成情況整理成電子表格，上傳到PC端或教師的手機端。教師只要有電腦或手機，就能及時對學生的學習進行監控，并總結班級中學生的共性問題，從而在習題講評的過程中，借助學生的共性問題對學生的創造性思維進行針對性的培養。

學生在學習過程中也能更好地根據E-Learning系統對自己的反饋，進行自我反思。并且，E-Learning在反饋過程中會直接展示出學生的薄弱點，當發現學生的薄弱點為創造性思維時，就會通過其強大的系統，進行對應的訓練及測試。通過這份報告學生也能對自己的成長過程更為了解，看清楚自身的問題所在，從而促進自身創新性思維的發展。

其次，E-Learning還能根據物理學科的核心素養，對學生進行雷達圖的制作。例如下圖：

通過雷達圖教師就能了解到學生的思維發展情況，從而發現一批創造性思維較差的學生，教師就可以將這些學生組織起來，在教學過程中，遇到發散性較強的問題，就多引導這部分學生進行回答，通過這樣的不斷鍛煉，學生的創造性思維自然能夠得到提升。

總之，隨著人工智能技術的不斷發展，對教師的教學也提出了越來越高的要求，對學生的綜合發展也有了更嚴格的要求。因此，教師要結合物理教學的具體內容，以及教學的不同模塊，找到適合學生創造性思維發展的AI技術，通過人工智能，促進學生的綜合提升，通過對學生創造性思維的培養，促進學生的可持續發展。