人工智能视域下的初中物理跨学科教学

【摘要】在物理跨学科教学设计中引入人工智能教育机制，教师要有将其融合和对接的意识，结合学生学习环境条件展开对应设计，推出更多人工智能跨学科教学活动，从而给学生提供专业学习的机会，也能够大幅度提升其学习效率。在物理学科教学中成功引入人工智能助学机制，无疑能够开阔学生学习视野，丰富学习内容，提升学习效率。

【关键词】初中物理；人工智能；跨学科；教学策略

初中物理跨学科实践课程的设计和实施，教师要发挥主导作用，特别是人工智能的科学应用，不仅为跨学科教学组织带来更多契机，还能够及时唤醒学生学科思维，在主动探索中建立学科核心能力。教师借助多种教学资源，创设人工智能跨学科教学情境、组织人工智能跨学科教学活动、展开人工智能跨学科教学评价、延伸人工智能跨学科教学训练，都能够为学生带来更多学习体验机会，这对全面培养学生学科综合能力有积极辅助作用。

一、梳理学科资料，创设人工智能跨学科教学情境

教师深度分析教材内容，利用人工智能手段创设教学情境，能让学生感知体验更为丰富，助学效果更为显著。特别是跨学科教学设计，能够调动学生学科思维，教师借助媒体、手机、大数据、计算机、知识图谱等人工智能展开教学设计，无疑能够对学生感官带来一定冲击。

1.生成跨学科教学资源

物理教学跨界信vS9LHskmV7Tp8C1GIEIgufHZHmTnl8m2XZnXTmLYXRc=息科技、化学、艺术、语文等学科，其实现途径无疑是借助了人工智能手段，对相关信息素材进行整合、深化、拓展处理，为物理学科教学带来更多契机。人工智能助力学科教学已经成为自然选择，媒体展示、网络交互、图谱识别、大数据、语音识别等，这些辅学手段在物理教学、物理实验、物理研究中有广泛应用，教师有意识地整合跨学科教学资源，组织学生展开人工智能手段的学习应用，学生感知体验更为丰满，学习效率大幅度提升。

如教学八年级物理“声音的特性”，教师引导学生阅读教材内容，了解一些物理概念，如振幅、响度、频率、赫兹等，让学生对声音特性有了全新的了解。随后教师拿出一面小铜锣和一面小鼓，现场击打这些乐器，课堂内顿时热闹起来。学生纷纷操控这些乐器，教师组织学生展开分辨行动，对乐音和噪音进行分辨和判断。为强化学生学习体验，教师播放多种乐器演奏的歌曲，让学生了解打击乐、弦乐、管乐的特点。学生对乐音和乐器比较敏感，教师以此展开教学引导，让学生亲自操作，分辨声音的特性，由此形成的学习体验更为深刻。教师有意识地将物理和音乐学科进行融合设计，利用媒体播放乐器演奏歌曲，将学生带入特定学习情境之中。跨学科和人工智能辅学手段的科学融合，成功调动学生学习主动性。

2.设计跨学科学习情境

人工智能应用的学科教学，教师需要科学合理地整合人工智能教学条件，结合学生认知展开教学设计，让更多学生自然进入到学科探索环节，在主动交流中形成学科核心能力。知识图谱展示、物理实验设计、网络信息搜集等，都与人工智能手段应用分不开，学生对人工智能有强烈需求，也能够顺利接纳人工智能相关内容，教师利用媒体手段、智能手机、现场实验、网络搜集等教学设计，引导学生进入人工智能探索环节，其助学效果更为显著。

在教学“运动的快慢”这部分内容时，教师利用多媒体播放学校运动会实况视频。在短跑场面展示时，教师引导学生展开细致观察，做出准确判断，再具体说说自己的判断依据。学生对短跑比赛比较熟悉，会关注运动快和慢的现象，教师提出具体的观察要求，学生根据观察做出快慢的判断，对运动快慢概念有了全新理解。教师引导学生阅读教材资料，对一些物体运动速度有了客观了解，进一步建立运动快慢的概念。在这个教学案例中，教师将物理与体育进行对接设计，体现跨学科教学特征，特别是多媒体播放比赛视频，这是典型的人工智能手段的运用，学生在具体观察和讨论中建立物理学科概念认知。学生对人工智能学习情境比较感兴趣，教师适时运用媒体手段创设学习情境，成功调动学生学科思维。

二、开展物理实践，组织人工智能跨学科教学活动

在物理实践活动中，教师组织学生进行多种形式的展示、交流、识别、辩论等学习活动，利用更多学科知识进行助学设计，充分发挥人工智能手段的调动作用，将学生带入特定学习情境之中，其训练效果更为突出。

1.设定跨学科活动方案

物理是自然学科，其知识应用涉及化学、地理、信息技术等多种学科，教师主动引入跨学科教学机制，设计完善的活动方案，学生主动响应教师倡议，在跨学科学习中形成物理学科认知。信息科技手段的引入，这是最为典型的跨学科教学组织，学生对网络、媒体、手机等人工智能手段比较熟悉，教师在学科教学活动组织时引入这些人工智能手段，学生感官触动更为突出，自然会快速进入到学科探索行动之中。

如教学“汽化和液化”时，教师引导学生阅读教材相关内容，发现学生对“纸锅烧水”小实验比较感兴趣。因为实验材料比较好找，教师让学生自行搜集实验材料，现场进行实验操作，归结实验结论。学生找到比较厚的纸张，做成一个盒子，在盒子里放入清水，将盒子放到火上，不久，盒子里的水开始沸腾起来。实验进展比较顺利，教师要求学生解读实验现象，归结实验结论。学生利用手机拍摄实验过程，并将实验视频投放到家校互动平台，让更多家长观看这些视频，参与到实验结论的讨论活动之中。学生开始解读实验原理，教师组织学生展开互动评价活动，课堂研学气氛逐渐形成。学生对操作实验比较感兴趣，教师鼓励学生自行操作实验，将实验拍成视频，这无疑是人工智能辅学手段的具体运用。

2.创新跨学科活动指导

教师借助人工智能手段进行辅学组织，要做好教情和学情分析，以提升教学活动组织效率。学生对跨学科学习活动比较感兴趣，如信息搜集、网络交互、思维导图解读、知识图谱辨识等，都带有跨学科教学的特质，教师与学生一起探索和讨论，借助人工智能手段展开深度交流，学生感知体验更为深刻而广泛。跨学科活动组织能够创造更多探索契机，也能够调动学生学习主动性，教师优化创新跨学科活动设计，给予学生更多技术方面的指导，确保跨学科教学活动的顺利启动。

如教学“长度和时间的测量”时，教师先布设预习任务，要求学生借助网络搜集测量长度和时间的专业工具和测量方法等相关信息，通过家校网络交互平台进行信息交互。学生对网络信息搜集比较熟悉，教师任务下达后，家校网络交互顺利启动。教师对学生提供信息进行评价和筛选，最终确定推荐方案，在课堂上展示这些图片、案例信息，成功打开学生学习视野，顺利启动学生学科思维。在这个教学案例中，教师利用预习任务形式，将物理与信息科技学科融合到一起，学生回馈主动积极，训练效果显著。特别是信息技术的广泛应用，这是人工智能教学的重要形式，学生接受度更高，学习习惯培养更为成功。跨学科教学设计与人工智能辅学手段的有机结合，为学生创造难得学习探索契机，教师需要根据学生学习诉求特点展开设计。

三、引入评价机制，提升人工智能跨学科教学品质

跨学科教学本身具有融合性、拓展性，教师在教学设计环节融入人工智能机制，无疑能够给学生带来不一样的学习体验。多媒体、智能手机、软件、模拟实验等，都属于人工智能教学手段，教师有意识地运用这些辅助手段，学生感知体验更为深刻。

1.侧重跨学科教学评价

课堂评价教学环节渗透人工智能内容，会让学生感到新鲜，教师借助网络交互平台组织评价活动，吸引更多学生家长参与进来，利用一些网络符号进行辅助评价，无疑是一种创新设计。在具体设计和应用时，不妨借鉴语文、历史、信息科技、艺术等学科的符号展开评价，学生感官受到强烈触动。学生对符号评价、网络评价比较有好感，教师抓住学生学习心理展开专业点评，组织学生进入网络参与交流活动，都能够创造崭新学习契机。

如教学“光的直线传播”时，教师组织学生阅读教材内容，讲述牛郎织女的故事，让学生了解光年的概念，了解牛郎织女相会的不可行，因为牛郎星和织女星相隔太遥远，即便以光速行进，要想相会一次需要16年的时间，每年相会一次是不可能的事情。在这个教学案例中，教师讲述神话传说故事，这是物理与语文学科的结合，利用媒体手段展示牛郎星和织女星的相对位置和实际距离，这是物理与地理学科的融合。跨学科教学和人工智能的科学融合，将物理学科教学推向更高位置，开阔学生学习视野，由此建立起来的学习体验认知更为丰实。

2.关注跨学科探索反思

教师组织学科评价时引入反思内容，要求学生利用多种手段展开学术交流行动，学生回馈更为主动，自我反思效果更为突出。如实验总结、概念归结、知识梳理、信息搜集分析等，都带有总结和梳理的特点，反思意味浓重，特别是知识图片建设、信息搜集分析、网络教研应用，这些活动本身带有跨学科特点，学生对这些学习探索行动有不同认知，教师深度研究人工智能手段资源应用情况，适时组织学生展开跨学科探索反思，以提升学科教学效率和品质。

在教学“显微镜和望远镜”时，教师利用多媒体展示显微镜图片，介绍显微镜的构造特点，以及显微镜的应用原理。显微镜具有放大功能，在医学、科研等生活应用中发挥重要作用，教师利用多媒体展示一些生活案例信息，学生对显微镜应用原理有了清晰了解。随后教师拿出一架望远镜，现场组织学生利用望远镜观察较远的物体，解读望远镜的使用原理，学生热情地参与到观察活动之中，对望远镜使用有了直观了解。教师讲述望远镜在战争环境的故事，学生对望远镜的使用价值有了更深刻的理解。学生有实践操作经历，教师将医学、科技、历史、语文等学科信息进行对接和融入，成功触动学生学习心理，这是典型的跨学科学习。

四、规划树形图示，促进人工智能跨学科教学内化

在跨学科教学训练设计时，教师有意识地规划树形知识图示，利用多媒体展示这些信息，让学生自然进入到直观学习环节，在知识梳理和构建中完成学科学习。

1.延伸跨学科训练维度

在物理训练设计环节，教师主动引入跨学科训练内容，学生感知体验更为深刻。如实验组织，包括实验方案设计、实验材料准备、实验操作探索、实验结论归结等，整个学习过程与化学、科学、生物等学科实验教学有诸多联系和融入，跨学科特征鲜明，学生主动参与到研学环节，借助其他学科知识展开物理学习和讨论，其感知体验更为深刻。

在教学“质量”这部分内容时，教师搬出一架天平，要求学生自行选择一些物品，利用天平测量其质量。学生对天平操作比较熟悉，教师及时作出提醒，整个操作过程进展顺利。教师讲述“质量单位千克的由来”故事，要求学生进入生活环境之中，利用家庭称量工具，具体测量身边的物品，将测量数据记录下来，准备参与班级集体讨论活动，对生活实践操作情况做总结，对质量概念做解读。学生根据教师要求进入生活实践环节，在深入研究和集体研讨中找到学习路径。教师让学生在生活中进行实验操作活动，这是典型的生活化训练，将物理学习与生活实践活动相结合，具有跨学科特点。

2.注重跨学科认知重构

物理学科教学引入其他学科内容，教师需要有整合吸纳的主观意识，对相近学科知识应用做梳理和联系分析，在跨学科教学中引导学生进行认真重构。化学、信息、地理、生物等学科知识应用具有关联性和融合性，教师组织学生展开跨学科学习讨论，集中梳理和应用其他学科知识，学生反馈主动积极，调度效果显著。特别是人工智能手段的广泛参与，无疑能够对学生多种感官带来一定冲击。

在教学“密度”这部分内容时，教师设计生活探索行动，要求学生先了解密度物理概念，然后寻找身边的物品，具体测量其密度数值，将测量结果传输到家校交互平台上，看谁测量计算更为准确。教师在网络平台公布正确答案，学生对照自身测量结果，对密度概念有了更深刻的理解。学生进入实验测量阶段，测量计算数据不断涌现，教师组织学生进行对比分析，逐渐理清一些操作方法。教师公示一些常见物体的密度数据，学生讨论气氛活跃起来，在深度研究和广泛互动中达成共识。在这个教学案例中，教师要求学生进入到生活环境中展开实验行动，这是物理与生活实践的高度融合。学生有丰富生活实验经历，由此形成的学科认知更为丰富多样。教师利用交互平台组织训练行动，这是典型的人工智能手段的教学运用。

在物理学科教学中，教师有意识地引入跨学科教学机制，让学生学习视野开阔起来，学习体验更为深刻，特别是人工智能手段的广泛应用，为跨学科教学带来更多契机和条件。知识图谱、思维导图、大数据、网络交流、信息搜集等，都属于人工智能助学手段范畴，教师针对教学内容实际展开对应设计，为学生规划探索路线，其训练效果显著，学生学科能力得到有效历练。

【参考文献】

[1]缪君君.“双减”背景下的初中数学与物理的跨学科课堂构建[J].数理天地（初中版），2024（09）.

[2]葛永普，潘静，龚海兰.跨学科视角：中华传统文化融入初中物理教学的分析与实践[J].中学物理，2024（10）.

[3]吴弟斌，马兴娟.基于“大概念+项目化学习”的初中物理跨学科实践单元教学设计[J].理科考试研究，2024（10）.