人工智能輔助初中物理教學的策略探討

在新課標對科學素養培養要求日益提高的背景下，初中物理教學面臨抽象概念難理解、實驗資源不足、學生個性化需求難以滿足等挑戰。傳統教學模式在激發學生學習興趣與探究能力方面存在明顯局限，亟須引入新技術促進教學升級。人工智能憑借其在數據處理、智能交互、精準反饋等方面的優勢，為初中物理教學提供了創新解決方案。本文立足教學實踐，深入分析人工智能輔助初中物理教學的可行性、實施原則與具體應用策略，以探索技術賦能教育的有效路徑，提升初中物理課堂教學質量。

一、人工智能輔助初中物理教學的可行性分析

初中物理學科兼具抽象性與實踐性，傳統物理教學模式長期面臨概念可視化程度不足、實驗教學資源受限等困境。人工智能技術為解決這些問題提供了破局可能：圖像識別、機器學習等技術，可將微觀物理現象、復雜動態過程轉化為可視化內容，降低知識理解門檻；智能算法能精準分析學習數據，實現個性化教學；虛擬實驗平臺可突破時空與器材限制，為探究式學習提供可靠保障。研究表明，人工智能與初中物理學科的教學需求高度契合，這為人工智能深度融入課堂教學實踐奠定了堅實基礎[1]。

二、人工智能輔助初中物理教學需遵循的原則

（一）以生為本原則

以生為本原則是人工智能輔助教學的核心導向，強調技術應用需始終圍繞學生的學習需求與成長規律展開。初中生的認知能力與興趣存在顯著差異，人工智能工具的設計與使用應充分尊重個體特征。例如，智能學習系統需根據學生的知識基礎、思維習慣與接受能力，提供差異化的學習路徑與內容推薦，避免“一刀切”的教學模式。同時，人工智能的應用還應注重激發學生的主動性與創造性，通過互動式、探究式的學習體驗，讓學生成為學習的主體，而非被動接受知識的容器[2]

（二）動態發展原則

動態發展原則要求人工智能輔助教學保持靈活性與適應性，以應對學生學習過程中的動態變化。初中生的知識儲備、學習能力和思維水平處于持續發展階段，人工智能系統需要具備實時監測與動態調整功能，及時發現學生的進步或學習障礙，優化教學策略與資源推送。當學生在某一物理概念的掌握上遇到瓶頸時，系統應自動調整教學節奏，補充具有針對性的學習材料或改變講解方式，實現教學過程與學生成長的同步發展。

（三）適度應用原則

適度應用原則強調人工智能輔助教學需合理把握尺度，避免因技術過度介入而影響教學本質。初中物理教學的核心在于培養學生的科學思維與探究能力，人工智能僅作為輔助手段，不可本末倒置。在教學實踐中，教師需根據教學內容和目標，謹慎選擇技術應用場景。例如，復雜物理現象的模擬可用智能實驗軟件輔助，但基礎概念的理解仍需依靠教師的引導和學生的自主思考。此外，應防止學生對技術產生過度依賴，保留必要的傳統教學環節，如師生面對面討論、學生動手操作的真實實驗等，以確保教學過程的完整性與人文性[3]

三、人工智能輔助初中物理教學的具體策略

（一）智能微課定制，分層突破知識難點

初中物理知識具有抽象性和層次性。不同學生的知識基礎與學習能力有別，智能微課定制能夠照顧到學生的個體差異，將復雜知識進行拆解和細化，并以生動形象的方式呈現，從而滿足不同層次學生的學習需求，助力學生突破知識難點，提升學習效果。基于此，教師可借助人工智能平臺分析學生學情數據，明確各層次學生的知識薄弱點，并依據分析結果精心設計微課內容。例如，針對基礎薄弱的學生制作基礎概念講解微課，為學有余力的學生設計拓展探究微課。教師還應合理控制微課時長，優化呈現形式，融入趣味性、可視化元素來增強微課的吸引力，以便學生開展自主學習。

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

在微課時長規劃方面，建議將基礎概念講解微課的時長控制在 8～10 分鐘，拓展探究微課設為12～15 分鐘。在呈現形式上，可采用3D動畫模擬物體運動過程，配合生動的音效和色彩鮮明的圖表，以增強微課的吸引力。學生可根據自身學習情況，自主選擇相應的微課進行學習，從而突破“運動的快慢”的知識難點，提升對物理知識的理解與應用能力。

（二）智能實驗模擬，強化科學探究能力

智能實驗模擬能夠為學生構建一個自由、安全的探究空間。該技術突破了傳統實驗在器材、場地和時間等方面的限制，使學生能夠隨時開展各種實驗探究活動。在模擬實驗過程中，學生可以大膽嘗試不同實驗方案，從而提高發現問題、總結物理規律的能力。教師應深入研究智能實驗模擬軟件的功能特性，結合教學目標與學生實際學情，設計具有探究性的實驗任務，指導學生自主完成設計實驗步驟、選擇實驗器材、調整實驗參數等環節，強化學生的科學探究能力[4]

以人教版物理八年級上冊第三章第2節“熔化和凝固”為例。在課前預習階段，教師可運用人工智能對學生的學習數據進行綜合分析與科學評估，了解他們對“物質狀態變化”知識點的認知情況。基于分析結果，通過智能平臺篩選并推送與“熔化和凝固”相關的趣味科普視頻、動畫等預習資料，激發學生學習興趣，為后續智能實驗模擬做好鋪墊。

在課堂教學階段，教師可用智能實驗模擬軟件演示晶體（如海波）和非晶體（如石蠟）的熔化過程，引導學生觀察兩類物質在熔化過程中溫度隨時間的變化曲線，對比二者異同。隨后，教師可組織學生分組借助智能實驗模擬平臺自主設計實驗方案，通過調節加熱速率、觀察時間間隔等參數，探究影響熔化和凝固過程的關鍵因素。在此過程中，人工智能系統可實時監測學生的實驗操作和數據記錄，及時提供錯誤提示與問題反饋。

在課后鞏固階段，教師可在智能作業平臺上發布相關練習題，利用人工智能的自動批改功能，快速了解學生的知識掌握情況。同時，鼓勵學生利用智能實驗模擬軟件開展拓展探究，如“探究不同環境溫度下物質凝固的特點”，從而進一步培養科學探究能力，深化對相關物理現象的理解。

（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。智能題庫系統能基于學生的知識掌握情況，精準推送練習題，幫助學生查漏補缺，“靶向”提升解題能力，避免盲目刷題導致的學習效率低下問題。教師應利用智能題庫系統，科學設置題目推送規則，結合課堂教學進度以及學生的作業完成情況、測試反饋等，為學生智能推送不同難度和類型的題目。在實施過程中，教師需關注學生的答題情況，及時提供解題思路與方法指導，循序漸進地提升其解題能力[5]

以人教版物理八年級上冊第六章第2節“密度”為例，智能題庫推送可以成為提升學生解題能力的有力工具。“密度”這一節涉及的概念和公式較多，題型豐富，主要包括密度的計算、物質密度的測量以及利用密度知識鑒別物質等內容。由于不同學生對知識點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。

教師可結合教學進度設置合理的推送規則。在教學初期，為學生推送基礎的概念理解題，例如判斷關于密度定義的描述是否正確，幫助學生鞏固對密度概念的理解。隨著教學的推進，教師可根據學生作業和課堂小測驗的反饋，為知識掌握較好但仍有提升空間的學生推送中等難度的計算題與應用題，例如已知質量和體積求密度，或根據密度判斷物體是空心還是實心，以此強化學生的解題能力。在學生解題過程中，教師應重點關注其解題思路，并通過智能題庫系統分析錯誤原因。例如，若發現學生在密度單位換算上頻繁出錯，可為學生詳細講解單位換算的規則與方法。

（四）學習伙伴互動，激發物理學習興趣

初中物理學習有時會讓學生感到枯燥，而學習伙伴之間的互動能營造活躍的學習氛圍，使學生在交流合作中碰撞出思維火花，激發對物理的學習興趣，實現共同進步。基于此，教師可借助人工智能搭建學習伙伴互動平臺，引導學生圍繞物理知識展開討論，分享學習心得，并合作完成探究任務。同時，鼓勵學生在互動中提出問題、相互解答，培養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“跨學科實踐：制作隔音房模型”為例，借助人工智能搭建學習伙伴互動平臺，能夠有效激發學生對物理學習的興趣。在教學過程中，教師可利用人工智能創建互動空間，將學生合理分組，確保每組學生具備不同的知識背景與技能優勢，在合作中優勢互補。教師可引導學生在平臺上圍繞隔音房模型的制作展開討論。學生可以分享對隔音原理的理解，例如探討聲音傳播與介質、材料的關系，并提出可用的隔音材料（如泡沫、海綿、厚窗簾等），分析其優缺點。在分享學習心得環節，學生可以交流預習時查閱的資料或以往參與類似實踐活動的經驗。在合作完成探究任務時，各小組需在平臺上制訂詳細的制作計劃，明確分工。制作過程中，學生遇到問題可隨時在平臺上提出，如隔音房結構設計不合理、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，學生不僅能深入理解聲音傳播與隔音的相關物理知識，還能培養團隊意識和協作精神，真正實現在快樂中學習物理，在互動中共同進步。

（五）教學決策輔助，優化課堂教學節奏

初中物理課堂的教學節奏直接影響教學效果。人工智能輔助教學決策能夠依據學生課堂表現、學習反饋等數據，為教師提供科學建議，幫助教師及時調整教學策略，從而優化課堂教學節奏，提高物理教學質量。基于此，教師應善于利用人工智能系統收集和分析課堂數據，如課堂參與度、知識掌握程度、情感態度等方面。根據數據分析結果，教師可以靈活調整教學內容的詳略程度、教學環節的時間分配等。當發現學生較難理解某個知識點時，可適當放慢教學節奏，增加講解與練習；當學生掌握情況較好時，則可加快進度并適當拓展延伸，使課堂教學更加高效有序[6]

以人教版物理八年級上冊第六章第4節“密度的應用”為例，人工智能輔助教學能夠發揮關鍵作用，幫助教師優化課堂節奏。本節內容涉及密度在物質鑒別、判斷物體是實心還是空心、鹽水選種等方面的實際應用，知識點豐富且具有較強綜合性。在教學過程中，教師可借助人工智能系統收集和分析課堂數據。比如，通過課堂提問的回答情況、學生在隨堂訓練中的表現等，評估學生知識掌握程度；觀察學生的課堂參與度，包括舉手發言積極性、小組討論投入度等；關注學生在學習過程中的情感態度，如是否對物理學表現出好奇心與求知欲。基于數據分析結果，教師可及時調整教學策略。比如，當發現學生在“利用密度鑒別物質”這一知識點上存在理解困難時，可適當放慢教學節奏，增加相關例題講解，詳細演示如何通過測量質量和體積計算密度，并與已知物質密度進行對比分析。對于學生掌握較好的知識點，則可進行適當拓展，如引導學生思考密度在工農業生產中的實際應用，從而拓寬學生的知識視野。這種智能化的教學輔助能夠使教學過程更好地適應學生的學習需求。在這種針對性教學下，學生能更好地理解“密度的應用”在生產生活中的實際價值，在潛移默化中培養學以致用的意識和知識遷移能力。

結語

人工智能賦能初中物理教學，既是順應教育數字化、智能化轉型趨勢的必然選擇，也是提升學生物理學習興趣、積極性和自信心的重要途徑。為此，教師應以提高自身數字素養為切入點，緊跟數字化、智能化發展潮流，利用人工智能技術輔助教學材料搜集、課前導入、課堂教學、多元評價等環節，加強人機協同創新，推動初中物理教學向智能化、個性化的方向邁進。

[參考文獻]

[1]王衛東.“人工智能 + 大數據”在初中物理教學中的應用[J].啟迪與智慧（上），2024（10）：42-44.

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

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

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