核心素养视角下将AI 技术应用于高中物理教学的研究

引言

新时期的学科教学要注重核心素养的培养，对于高中物理教学，则应关注学生的思维与能力发展情况，而不是单纯的知识灌输。传统教学模式相对单调，显得力不从心。人工智能（AI）技术的应用，则为学科教学带来新机遇。教师借助 AI 开展物理教学，可丰富教学机制和方法，还可获得真实的学习数据并把握学生学情，让后续的学科教学更具针对性，助力学生达成核心素养的要求。

一、创设直观情境，让学习过程更直观

高中物理知识涉猎广泛、重难点数量多，传统教学模式侧重于知识描述以及静态内容的展示，学生无法直观学习并理解知识。将人工智能引入高中物理教学，可解决传统教学中的难题并创设形象逼真的情境，助力学生直观理解知识并为后续的迁移应用做准备[1]。

以“牛顿第二定律”为例，传统教学注重公式推导以及题目解析，学生虽然掌握了定律内容，但是难以理解实质。教师借助人工智能创设虚拟实验室，让学生进入交互性的学习氛围。学生主动学习知识、探索物流规律，操作虚拟环境中的小车并施加不同大小的力，关注小车运动状态的变化，直观体会到加速度与力的大小、方向、小车质量等要素间的联系，进而把握力与运动间的联系。此类虚拟实验室可带来更多样的感受，还可整合声音、动画等因素形成更加立体的情境。例如学生调整力的大小后，直观感受到小车加速、减速引发的轰鸣，感官刺激更强烈，且学习沉浸感更强。又以光学为例，教师可借助人工智能模拟光的折射、反射等诸多现象，让学生在虚拟化的环境中感受波在各类介质中的传播特征。学生可捕捉到反射光、折射光的路径，直观感受到光波与介质相互作用时的声响，获得身临其境的体验并真正掌握光学现象。

二、建立知识图谱，让学习过程更系统

高中物理知识点多且相互关系复杂，如何在错综复杂的知识中理清头绪、找到知识间联系并建立知识结构，既是学生面对的重要任务，也是教师必须重视的课题。人工智能的应用，让学科知识图谱建构成为现实。知识图谱可直观展现物理知识的内在联系，为学生提供了知识导航，还能适配学生的认知现状，实现精准教学[2]。

以电场与磁场为例，教师借助人工智能可制作反映电场与磁场关系的知识图谱，其中包括电场与磁场如何相互作用、电磁感应与哪些知识密切相关等等，让学生直观把握不同知识点间的内在联系。例如，教师讲授电磁场时，学生无法感知电场线、磁感线的分布规律以及两者对电荷运动的影响。借助人工智能技术构建图谱，可让学生把握电场、磁场、电磁感应间的联系。学生可按照图谱指引循序渐进开展学习，对于已经掌握的知识可适当跳过，将更多精力放在难点或者不理解的部分。例如学生尚不理解楞次定律的应用，可在此方面投入更多精力。人工智能还可记录学生数据，并借助大数据分析学生的行为，预测未来学习趋势以及潜在的难点，并根据预测结果推荐教学内容。换言之，人工智能让个性化的教学指导成为现实，让教学效率更高，也发展了学生的自主学习意识以及问题解决能力。

三、智能教学评价，让学习过程更完善

传统高中物理教学评价侧重于终结性评价，未覆盖教学全过程，很难做到精准评价。将人工智能应用于教学评价，可实现实时性的跟踪与检测，让学生获得个性化的反馈与评价。人工智能可自动分析学生的学习数据，定位学生的短板与问题，并以图文结合的方式给出解题方法与建议，让学生对个人的问题清晰明了并获得针对性方案[3]。

以“动量守恒定律”为例，当学生遇到学习困惑后，人工智能可自动反馈评价，让学生对比正确与错误答案，知道“自己为什么做错”并得到正确的解题方法。人工智能还可为学生提供配套的题目以及知识要素，助力学生巩固练习并深化理解动量守恒定律。人工智能还可长期跟踪监测学生学习过程，捕捉学习数据并建立学习档案；还可对比分析不同时期的学习数据与结果，助力教师把握学生学习中的问题与不足，也包括学生取得的进步，为后续教学活动定向引航。借助持续性的反馈评价机制，可让学生及时发现问题、解决问题并掌握物理知识与技能。另外，人工智能还可反馈班级整体的学习成效，让教师整体把握学习进度与成效，让整体性与针对性的教学相得益彰。

四、结语

综上所述，人工智能性能优越，在高中物理课堂中的应用价值显著、潜力巨大。教师借助情境创设、图谱构造等不同方式建立人工智能视域下的物理课堂，可丰富物理知识的展示方式、活化学科教学过程并拓展学生的参与空间，培养学生的核心素养。伴随着“教育信息化”的推进，以人工智能为代表的先进技术在学科教学中发挥更重要的作用。教师应深刻认识到人工智能技术的应用价值，提升自身应用能力并思索先进技术与学科教学的结合策略，让技术更好地服务于学科教学。

参考文献：

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

[2]宋庆彬. 利用 AI 算法实现对高中物理的教学分析[J]. 中学物理,2024, 42 (19): 41-43.

[3]曾宝枝. 基于人工智能培养高中物理学科核心素养的研究[J].中学理科园地, 2024, 20 (04): 5-6.