AI 在高中物理教学中的应用模式

引言

随着人工智能技术的快速发展，特别是其在数据处理、模式识别和个性化交互上的优势，为物理教学带来新的可能。探讨其在高中物理教学中的应用模式，目的不是替代教师，而是通过智能化工具帮助教师精准把握学情，创设有效学习情境，提供个性化学习路径和及时反馈。这能助力学生克服理解障碍，深化对物理概念规律的认识，激发学习动力 [1]。研究二者适配的结合方式与实施路径，对提升教学效能、促进学生核心素养发展具有现实意义。

一、AI 动态建模，具象化抽象概念

在高中物理教学中，物理概念多源于对自然现象的抽象概括，仅靠语言描述难以让学生形成直观认知，AI 动态建模工具能将抽象的物理概念转化为动态可视的场景，教师借助这些场景可清晰呈现概念的本质特征，让学生通过直接观察建立对概念的初步认知，为进一步理解概念内涵打下基础，有效弥补传统教学中抽象概念传递的不足。

以人教版高中物理必修 1 第一章《运动的描述》教学为例，讲解质点概念时，教师可通过 AI 生成火车行驶、乒乓球旋转等不同运动场景的动态模型，调整模型中物体尺寸与运动范围的参数，让模型直观展示不同参数下物体形状对运动描述的影响程度，引导学生观察模型中物体逐渐简化为质点的过程，帮助学生理解质点模型建立的实际意义和适用条件；讲解参考系时，教师操作 AI 工具呈现小车在地面和运动公交车上的运动轨迹模型，通过调整参考系参数，让模型实时显示同一小车运动在不同参考系下的轨迹变化，引导学生对比不同参考系下的轨迹差异，理解参考系选择对运动描述结果的影响，加深对参考系核心概念的把握。

二、AI 虚拟实验，沉浸式还原实操场景

传统物理实验教学常受设备条件、安全风险等因素限制，部分实验难以让学生充分参与，AI虚拟实验可为教学提供安全且丰富的实操场景，从而突破这些限制；教师可借助虚拟实验平台，模拟真实操作过程，帮助学生在互动中感知实验原理，弥补传统实验在参与度和场景覆盖上的不足，让实验教学更具灵活性和有效性 [2]。

以人教版高中物理必修 1 第三章《相互作用—力》教学为例，教师可利用 AI虚拟实验开展力的合成探究。操作虚拟实验系统设置两个共点力，调整它们的大小和夹角，让系统实时呈现合力的大小和方向，同时显示对应的平行四边形图示。引导学生观察分力变化时合力的变化规律，直观理解平行四边形定则的内涵。讲解摩擦力时，教师通过虚拟实验搭建不同场景，改变接触面材料、物体质量和运动状态，让虚拟设备实时显示摩擦力数值变化。引导学生对比不同参数下的实验结果，分析影响摩擦力大小的因素，帮助学生在动态观察中总结摩擦力的产生条件和影响规律，深化对力的相互作用特性的理解。

三、AI 学情诊断，精准化推送个性辅导

传统物理教学中，学生对知识的掌握程度存在差异，但教师难以及时全面把握每个学生的薄弱环节。AI 学情诊断工具能通过分析学生的作业、测验数据，精准定位知识漏洞，梳理出高频错误知识点和典型问题类型，为教师提供清晰的学情反馈，让教学更具针对性。

以人教版高中物理必修 2 第六章《圆周运动》教学为例，教师可利用 AI 学情诊断工具梳理学生作业和小测中的答题数据，识别出在向心力公式应用、圆周运动临界条件分析、线速度与角速度换算等方面的高频错误点，针对多数学生容易混淆的线速度与角速度关系问题，调整课堂讲解思路，结合具体实例分步推导两者联系，增加不同情境下的换算练习；对于在竖直圆周运动最高点受力分析上出错较多的学生，教师可推送专项讲解视频，搭配不同轨道类型的受力分析题[3]。依据工具呈现的个体学情数据，教师可在课后辅导中针对学生各自易错的知识点逐个讲解，结合学生错误思路进行纠正，帮助学生理清圆周运动中力与运动的关系，强化对圆周运动规律的理解和应用能力。

结语

综上所述，AI 在高中物理教学中的应用并非简单的技术叠加，而是通过动态建模、虚拟实验、学情诊断三种模式与教学环节深度融合。这些模式分别从概念呈现、实验体验、个性辅导层面优化教学过程，帮助教师突破传统教学的局限。在实际应用中，教师需把握技术辅助的本质，以教学规律为核心合理运用AI 工具。通过持续探索与实践，让 AI 更好地服务于概念理解、实验探究和学情把握，为提升物理教学质量、促进学生科学素养发展提供切实支持，推动物理教学形态不断优化。

参考文献：

[1] 高丹 . 信息技术在高中物理教学中的运用与效果分析 [J]. 数理天地 ( 高中版 ),2025,(14):163-165.

[2] 王毅 . 人工智能在高中物理教学中的应用 [J]. 成才 ,2025,(02):123-125.

[3] 翟晗 , 高晓楠 , 王旭 . 人工智能技术在高中物理教学中的应用 [J]. 中国教育技术装备 ,2024,(19):21-23.