AI 赋能下的初中物理实验教学策略研究

引言

物理是一门以实验为基础的学科，实验教学在初中物理教学中占据着重要地位。通过实验教学，学生能够更直观地理解物理概念和规律，培养观察能力、动手能力和创新思维。然而，传统的初中物理实验教学存在一些局限性，如实验设备有限、实验过程难以重复、实验数据处理复杂等。随着 AI 技术的发展，将其应用于初中物理实验教学中，为解决这些问题提供了新的途径。

一、AI 在初中物理实验教学中的应用优势

（一）模拟实验环境

在初中物理实验教学中，有些实验由于受到时间、空间、设备等因素的限制，难以在课堂上直接进行。AI 技术可以模拟各种实验环境，为学生提供虚拟的实验平台。例如，在讲解“牛顿第一定律”时，学生很难直观地理解物体在不受外力作用时的运动状态。利用 AI 模拟实验，学生可以观察到在理想的光滑平面上，物体将保持匀速直线运动的状态，从而加深对该定律的理解。

（二）辅助实验数据处理

物理实验中往往会产生大量的数据，传统的数据处理方法不仅耗时费力，而且容易出现误差。AI 技术可以快速、准确地处理实验数据，帮助学生分析实验结果。例如，在进行“探究凸透镜成像规律”的实验时，学生需要测量物距、像距等多个数据，并分析它们之间的关系。利用 AI 软件，学生可以将实验数据输入到程序中，软件会自动绘制出图像，并分析出凸透镜成像的规律，大大提高了实验效率和准确性。

（三）个性化学习支持

每个学生的学习能力和兴趣爱好都有所不同，传统的教学方式难以满足学生的个性化需求。AI 技术可以根据学生的学习情况和特点，为学生提供个性化的学习支持。例如，通过分析学生在实验过程中的表现和数据，AI 系统可以为学生推荐适合他们的实验项目和学习资源，帮助学生更好地掌握物理知识和实验技能。

二、AI 赋能初中物理实验教学面临的挑战

（一）教师技术能力不足

AI 技术是一门新兴的技术，对于许多初中物理教师来说，他们缺乏相关的技术知识和技能。在将 AI 技术应用于实验教学的过程中，教师可能会遇到操作困难、软件使用不熟练等问题，从而影响教学效果。

（二）教学资源匮乏

目前，市场上专门为初中物理实验教学开发的 AI 教学资源相对较少，而且质量参差不齐。教师在寻找和筛选合适的教学资源时会花费大量的时间和精力，这也在一定程度上限制了AI 技术在初中物理实验教学中的应用。

（三）学生过度依赖

在使用AI 技术进行实验教学的过程中，有些学生可能会过度依赖AI 系统，缺乏自主思考和探索的能力。例如，在实验数据处理方面，学生可能只是简单地将数据输入到AI 软件中，而不思考数据背后的物理意义和实验原理。

三、AI 赋能下的初中物理实验教学策略

（一）加强教师培训

学校和教育部门应系统开展初中物理教师AI 技术培训，分阶段推进：首先普及AI 基础知识，帮助教师理解其原理与教育价值；其次强化主流教学软件操作训练，提升实践能力；再者聚焦实验教学融合策略，结合具体案例研讨如何将AI 融入演示、数据采集与分析等环节；最后通过专题讲座、实操工作坊等形式巩固学习成效，全面提升教师应用AI 优化实验设计与教学实施的能力。

（二）整合教学资源

教育部门和学校应加大对 AI 教学资源的开发和整合力度，建立专门的初中物理实验教学 AI 资源库。资源库中可以包括虚拟实验平台、实验数据处理软件、教学课件等多种类型的资源，为教师和学生提供丰富、优质的教学资源。鼓励教师积极参与教学资源的开发和共享，促进教学资源的不断更新和完善。

（三）引导学生正确使用AI

在教学过程中，教师应引导学生正确使用AI 技术，避免学生过度依赖。例如，在进行实验数据处理时，教师可以先让学生自己尝试分析数据，然后再使用 AI软件进行验证和补充。教师可以通过提问、讨论等方式，引导学生思考数据背后的物理意义和实验原理，培养学生的自主思考和探索能力。

（四）开展混合式教学

将 AI 技术与传统的实验教学相结合，开展混合式教学。在课堂上，教师可以先通过传统的教学方式向学生讲解实验原理和操作步骤，然后让学生利用AI 模拟实验平台进行预实验，熟悉实验过程和操作方法。在实际实验操作时，学生可以更加熟练地完成实验任务，提高实验效率和质量。教师可以利用 AI技术对学生的实验过程进行实时监控和指导，及时发现学生存在的问题并给予帮助。

四、实证研究

为了验证 AI 赋能下的初中物理实验教学策略的有效性，我们在某中学进行了为期一学期的教学实验。选取两个初二年级的班级作为实验对象，其中一个班级采用 AI 赋能下的实验教学策略（实验组），另一个班级采用传统的实验

教学方法（对照组）。

在实验过程中，我们对两个班级学生的实验操作技能、物理知识掌握情况和学习兴趣进行了评估。实验结束后，通过对比分析发现，实验组学生的实验操作技能和物理知识掌握情况明显优于对照组，同时实验组学生对物理实验的学习兴趣也有了显著提高。这表明 AI 赋能下的初中物理实验教学策略具有较好的教学效果。

结论

AI 技术为初中物理实验教学带来了新的机遇和挑战。通过模拟实验环境、辅助实验数据处理和提供个性化学习支持等方式，AI 技术可以有效地提高初中物理实验教学的质量和效率。然而，在应用过程中，我们也面临着教师技术能力不足、教学资源匮乏和学生过度依赖等问题。为了充分发挥 AI 技术在初中物理实验教学中的作用，我们应采取加强教师培训、整合教学资源、引导学生正确使用AI 和开展混合式教学等策略。通过实证研究验证了这些策略的有效性。未来，我们应进一步探索 AI 技术与初中物理实验教学的深度融合，不断创新教学方法和模式，为培养具有创新精神和实践能力的高素质人才做出贡献。

参考文献

[1] 赖俊华 , 杨瑞雄 . 由“机械讲评”转向“活力赋能”——学业质量指引下的初中物理考试剖析与指导模式重塑 [J]. 福建教育 ,2025,(12):67-70.

[2] 赵恒飞 . 信息技术赋能下的初中物理教学——以“简单机械和功”的复习课为例 [J]. 新课程 ,2024,(17):158-160.

[3] 姚克亮 . 生成式 AI 在初中物理教学中的应用探究 [J]. 实验教学与仪器 ,2025,42(04):134-135.