初中物理教学与智能化技术深度融合的策略探索

2022-11-22樊旭光

中国新通信 2022年17期

摘要：随着技术的日益发达，人工智能的运用日益普遍。将其运用到中学的物理课堂中，人工智能技术可协助教师们共同创造物理情境，形成认知图谱，并适时进行反馈与评估。不仅可以协助教师减少烦琐的重复性的工作，将传统教学融合促进学习者的个性化学习行之有效，让中学物理课堂更高效、更精细化。基于此，本文从人工智能技术角度出发，对当前初中物理教学过程中存在的问题进行分析并提出初中物理教学与智能化技术深度融合的有效策略，旨在为日后相关人员的研究提供参考性建议。

关键词：初中物理；物理教学；人工智能技术；教学融合

一、引言

科学技术的发展使得人工智能得以被研发进而受到了全社会的广泛关注，并将其引入各个行业中使其成为行业发展的重要手段，在初中物理教学过程中引入人工智能，不仅能够有效辅助师生全面发展，还能促使学生对于物理知识的了解使其在仿真情境中，掌握物理知识和各个物理实验运作原理，进而提高学生学习效率。与此同时，在初中物理教学中，人工智能的介入，还可帮助学生快速建立系统的物理知识图谱，促使学生在物理课堂上能够根据图谱逐渐掌握相应的知识，提升自身对于物理知识的了解程度，扩展物理运用层面。

由此可见，在初中物理教学过程中，教师应将学生作为教育中心，引入人工智能技术，一改往日填鸭式教育教学方法，运用新形式教育方式，提高学生对于物理的认知水平，进而使其自身物理综合素养不断提升，强化整体学习效果。

二、人工智能技术概述

人工智能作为信息技术发展的产物，能够将各个信息技术的内容进行综合运用，并且可以为人们提供相应的解决方案，以此保障其实际运用效果[1]。人工智能技术相对于其他信息技术而言，具有其独特之处，能够广泛地运用于各个领域中。人工智能，顾名思义就是研究计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为。因此人工智能也具备了一定的认知能力，能够像人那样运用神经元系统对外部世界进行感知，从而建立相应的沟通[2]。与此同时，人工智能还具有一定的思维逻辑能够仿人工思考方式进行信息的加工，从而减轻人们工作的压力式的信息和外部信息，能够在神经元网络的构建下结合和应用，进而提升系统处理信息的效能。此外，人工智能还具有较强的学习能力，能够对外部事物中的新鲜东西感知并捕捉纳入到自身知识储备中，从而提升自身对于信息的容纳程度，从而达到知识随拿随用的智能化效果。并且人工智能具有一定的行为能力，能够对外部信息进行反应，并根据外部信息以及用户的需要进行相应的输出，使得其成为人们工作的好助手。

三、现阶段影响初中物理教学成效提升的影响因素探讨

（一）初中生课堂主体地位丧失

基于初中所有学科教学系统来讲，物理学科的教学在其中具有至关重要的作用，而教师需要在实际教学过程中，站在学生的角度思考问题，以学生为基础从而提升实际教学效果[3]。但是现阶段初中物理教学过程中，教师课堂上未充分为学生营造浓郁的课堂主体意识发挥氛围，导致学生在课堂上仅是被动接受教师灌输的一系列知识点，造成学生的主体意识在传统教学过程中逐渐弱化。与此同时，在传统教学方式的影响下，教师运用的教学方法较为单一且效率不高，不仅花费学生大量的时间，还耗费教师精力。

（二）课堂授课方式、方法落后

初中物理课堂授课期间，教师所采用的教学方式、方法未能充分调动起学生的学习兴趣，学生自身的学习动力很难全部发挥出来，致使学生的积极程度及整体复习与预习效率也较差[4]。并且由于初中物理属于后加课程，学生在之前对其中的原理以及至少了解程度较低，从而造成其在实际学习过程中面对复杂化抽象化的物理知识，无法进行理解，自然而然在上物理课时就会形成一定的畏惧情绪，若是教师无法对其进行合理引导，则无法激起学生的积极性，长此以往不仅会降低学生学习效率，还会使学生心理形成相应的阻碍，不断堆积则会影响其对其他学科知识的学习兴致。

（三）物理实验过程中的器具较少

初中教育中，物理学科在其中发挥着至关重要的作用，一方面可以帮助初中生就个人的理性思维模式加以强化，另一方面则可以快速帮助学生了解并记忆各类物理现象，从而增加其自身学习素养，有助于学生全面发展[5]。但就现阶段，部分初中物理教师在课堂授课阶段，仅是将以往的课本理论讲解模式转型为“PPT宣读”模式，学生仍旧缺乏亲身参与实验的动手实践机会，而导致这一情况困境产生的主要原因之一，就是学校现有的物理实验器材不足，无法进行更好的知识理解，最终影响初中生物理实验学习成效。

四、初中物理教学与智能化技术深度融合的策略探索

（一）重点关注知识薄弱点，实现减负增效

我国未施行“双减政策”之前，受到传统填鸭式授课模式限制，很多初中学生学习压力居高不下，甚至各类课后班大量占用学生的休闲时间，从而影响其身心发展，此问题已受到社会广泛关注，相关部门需要对其进行及时解决并改革相应方式，以此减轻压力，提升学生对于学习的热情[6]。基于此，教育部门应在开展各类教育实验活动过程中引入人工智能技术，运用大数据分析方式了解学生内心活动的内容，提升教学改革的针对性，達到减负增效的效果。

在具体教学活动开始之前，教师首先应对减负增效进行全面了解，并在此基础上根据相应的要求进行教学过程的改革，从而降低传统教学方式对学生的影响。而本文中提到的增质减负主要是针对现阶段教学过程中，超过学习者本身生理和心智发展水平所限制的学业任务[7]。为了进一步达到学习目标，教师需要帮助学生进行学习规划，使其能够有计划有目标的完成现阶段学习任务，同时教师还要清楚把握每位学生自身的短板和长板，从而在借助人工技术和大数据技术的过程中能够对学生进行准确分析，以此提升学生在规定时间段的所有练习成果，使学生自身的学习水平不断提升，在掌握自身学习不足之处的基础上，能够运用针对性的方式填补自身学习短板。这种方式能够有效促进学生了解自身学业情况，从而在教师以及人工技术的辅助下不断提升自身学习能力，从而做到减负增效的目的。

例如，在初中物理教育教学课程讲解后，教师需要根据自身学校的情况为学生推送相应的作业内容，而此时应以学生为主，根据其平时学习状况和知识状况，推送个性化作业内容以此减少作业量，另外教师还应布置相应的课外内容，从而强化学生自身学习自主性[8]。此时通过不断观察了解可知，学生现有的学习焦虑以及不安情绪得到了抑制，与此同时物理作为自然学科，需要进行实验教学，此种教学能够在操作的同时，强化学生对于物理知识的理解。对于部分不适宜在实际课堂中展示的实验，教师就可借助人工智能系统来辅助完成物理课堂的实验教学，增强初中生对物理实验学习兴趣的同时，优化课堂授课效率。

（二）进行因材施教，注重先学后教

结合我国义务教育新课改要求进行分析可以发现，教师在进行初中阶段的教育教学时，需要先行关注的就是在课堂上为初中生创造主体地位，激发其表达意识，并主观上针对传统的教育教学模式做转型，通过信息化的人工智能技术介入，为初中生营造更加立体、情景式课堂学习氛围，不仅可以强化师生之间的互动效果，对于学生主体地位提升也具有十分重要的促进作用[9]。上述基础上，教师在正式的课堂授课中，应该充分将“先学后教”教学模式融入课堂中，首先，教师需要对学生的实际学习现状做评测，此时就可借助人工智能技术完成。其次，针对人工智能技术统计的数据进行整理分析，对本节课程的主要内容进行分类训练以及分组讨论之后，再运用精讲点评的方式进行个性化教学，使得课堂学习真正做到了因材施教。

例如，在进行《物态变化》一课教学时，教师需要应根据学生当前学习状况，准备好相应的练习题，提前发给学生。而学生拿到练习题后，教师可以运用促进学生自主学习的方式，引导学生完成练习题之后再运用人工智能技术，将学生所需要练习的内容进行审核并加以反馈如此一来，教师能够直接根据学生预习练习题的结果了解其在本次学习中哪部分知识了解较少，哪部分知识需要加强，以此强化教学策略。利用人工智能技术手段，教师还可以根据学生学情，对知识进行细细划分，再运用小组学习的方式，使得每一组成员都能负责一个学习板块，之后展开资料的梳理，以此提升课堂学习效率。

（三）创设物理情境，构建知识图谱

初中物理学科教学中，充分将情景化教学模式融入实际授课中，可以针对学生的物理学习思维加以锻炼，促使其在学习的过程中无形中锻炼个人的物理知识理解能力[10]。应用物理情景教学模式展开教学，教师需要在课堂上创造出与教学目标高度关联的物理情景，以此促使学生在课堂上能够紧紧跟随教师的思维模式，激发个人学习物理知识的内在动力，提升学习兴趣。因此，教师可以充分将人工智能技术应用到物理教学中，为学生营造虚拟的物理学习情景，情景的构成元素可以是语音、音频以及图像等不同的元素及形式，目的均是为了促使学生能够在情景中顺利将教师口头理论讲解做现实物象转化，通过对教学成效进行分析可以发现，此种人工智能教学手段的融入，显著提升物理课堂实验教学的立体性，同时也增加了课堂中的趣味性。

例如，教师在为学生讲解“电输出功率”一课时，就可充分将人工智能技术应用起来，在课堂上直接带领学生手动操作智能系统，从而亲身感受到物理领域中“电输出功率”的知识原理。当学生了解基本的物理原理之后，教师可以借助人工智能技术，为不同知识接收层次的学生创造难度不同的有关于“电输出功率”问题情景，随后邀请学生来到讲台前通过操作人工智能系统去解决问题。由此可见，将人工智能技术应用到物理课堂教学情景中，不仅可以为不同学习能力的学生匹配相应的知识情景，同时还能够进一步吸引初中生参与到课堂情景学习中的主动性，最终优化课堂学习效果。

（四）开展科学反馈与评估

传统的初中物理课堂教学中，教学反馈及评估结果主要来自“应试试卷解题”，随后教师通过学生的问卷答题情况，来判断学生一学期的物理知识学习成效[11]。但是，此种知识学习反馈和评估模式，仅适用于传统“一对一”类型的小课堂学习模式，对于大部分初中学校来讲，班级内大多数十名学生，教师很难分化个人精力完成班级所有学生的“一对一讲解”，增加教师教学压力的同时，还会影响学生原本的复习计划，最终影响教学反馈及评估效果。

面对上述情况，充分将人工智能系统应用到教学反馈及评估中，教师不仅可以借助大数据技术的介入，快速统计出每一名学生的不足之处，同时还能大范围搜集和整理班级学生的学习薄弱点，以此为后续的针对性教学提供数据支持。

例如，当初中生已经学习完毕一学期的物理课程之后，为了进一步帮助学生对于整本书的重要知识点梳理，教师就可以利用人工智能技术对每一名学生本学期的知识点掌握情况做大数据统计，通过系统检测的方式，快速得出检测结果，帮助教师在短时间内对学生的学习不足形成一个基本的了解，在后续的知识点巩固和复习中，教师就可以借助人工智能大数据技术的应用，找出学生学习物理时的共性问题，后续课堂巩固和复习中进行重点讲解，帮助初中生就个人的物理知识掌握薄弱之处进行补充和完善。同时，利用人工智能技术，教师还能够更加科学合理地完成学生学习不足评估，随后结合学生的不足深度挖掘学生在学习中的能力缺失之处，使得学生在后续学生并非单纯理解某一个知识点，而是掌握该类知识点的学习能力，实现“授学生以渔”，帮助学生提升个人的学习效能。

此外，在人工智能教学系统中，教师还可专项为学生配置重要知识点的综合练习模块和竞赛模块，其中综合练习模块主要用于部分基础知识掌握不足的学生，锻炼其对于本学期知识点的综合运用能力；竞赛模块主要为部分基础知识掌握牢固且有意向接触和挑战更高难度的学生开放，锻炼其物理思维模式，为其开拓物理知识面，向外界延展的物理学习视野，锻炼其物理自主学习能力。

五、结束语

综上所述，随着的时代的发展，各行各业都在不断地将人工智能技术与内部工作流程进行融合，进而提升自身工作能效。初中物理教师在实际工作开展过程中，应将人工智能融入在其中，并针对自身教学特点进行人工智能技术与教学的改革与融合，使得教师在运用人工智能相关理论时，提升学生对于物理学科知识的理解程度，进而成为新时期教学的一大重要技术。虽然人工智能已经与教学进行有效结合，但是在与教学融合时，仍具有很大的改革和开发空间，需要相关人员在科学价值观的培养以及思维能力方面进行拓展，以此强化我国教学水平展方面，还存在着一定的局限性，因此教师在具体教学过程中应根据实际教学情况进行选择。

作者单位：樊旭光甘肃省静宁县古城初级中学

参考文献

[1]法国清，于文明.基于传感器技术的初中物理信息化教学设计初探[J].中学物理，2021，39（18）： 61-63.

[2]周新林.信息化环境下的初中物理智慧课堂教学研究[J].中学理科园地，2021，17（03）：56-57.

[3]林华.信息化背景下的初中物理教学情境创设[J].中学物理教学参考，2020，49（06）：17-18.

[4]李琴.信息化物理課堂情境教学的重要意义[J].教育信息化论坛，2019，3（12）：138.

[5]张来贵.初中物理信息化教学有关研究[J].教育信息化论坛，2019，3（12）：145.

[6]周省兰.信息化环境下初中物理智慧课堂教学模式探究[J].教育信息化论坛，2019，3（11）：178.

[7]程翔.信息化环境下初中物理智慧课堂教学模式的分析[J].教育信息化论坛，2019，3（09）：288.

[8]陆起飞.信息化时代下初中物理实验教学方法的创新思路[J].教育信息化论坛，2019，3（08）：212.

[9]刘延平.信息化背景下探究式实验教学在初中物理教学中的运用策略[J].教育信息化论坛， 2019，3（08）：231.

[10]李雄.信息化时代初中物理教学探究[J].西部素质教育，2019，5（04）：123.