AI 赋能的高中物理个性化实验教学系统设计与实践

物理是一门以实验为基础的重要学科，重视物理实验教学可以有效提升学生的创新能力和动手操作能力，为此，教师要善于应用 AI 技术展开物理实验教学，以数字化技术为工具开展物理实验教学，充分调动学生的学习积极性，引导学生在直观物理实验的过程中发展物理思维、增强核心素养。基于此，本文接下来将会就 AI 赋能的高中物理个性化实验教学策略展开分析，希望能够对大家有所帮助。

一、巧妙运用信息技术，激发学生实验兴趣

数字化教育背景下，教师要积极打破传统物理实验教学的局限性，树立创新意识，探讨利用信息技术开展物理实验教学的具体策略，为学生带来更加丰富有趣的物理学习体验。具体来说，物理实验课堂上教师可以利用信息技术辅助开展物理实验教学，利用数字化实验的可视化功能，为学生直观展示整个物理实验的过程，给予学生感官刺激。如此一来，既能有效激发学生的探究兴趣，为物理实验教学增添一些趣味元素，又能引导学生结合具体可观的实验步骤和实验现象展开有效思考，不知不觉提升自身的实践能力。

以“实验：探究加速度与力、质量的关系”教学为例，课堂上，教师可以先利用信息技术设备为学生直观展示进行“加速度与力、质量的关系”物理实验所需要用到的器材、实验步骤等，然后利用数字实验软件为学生直观展示小车、细绳、有一定滑轮的长木板、计时器、坐标纸等内容，让学生通过直观观看和主动思考，试着总结“开展物理实验”的方法。如此一来，相比较于讲授式教学模式，学生通过直观观看和思考，可以深化对“加速度与力、质量的关系”物理实验原理的理解，还能逐步掌握自主操作物理实验的步骤，培养学生的科学意识。

二、人工智能创设物理情境，增强学生物理实验能力

对于高中阶段的学生来说，兴趣是支持学生专注于完成一件事情的最佳动力，高中阶段的学生已经具备一定的物理实验操作能力，那么教师可以巧妙运用人工智能技术创设物理情境，鼓励学生大胆进行物理实验，以增强学生的物理实验能力。

以“实验：研究平抛运动”教学为例，本节课的教学内容是与“平抛运动”相关的，教师可以提出具体问题，利用问题创设物理情境，引导学生积极展开物理实验。如，可以利用人工智能技术创设生活化物理情境，为学生直观展示生活中与“平抛运动”相关的现象，提问“如何得到平抛物体的运动轨迹？”，让学生通过小组合作的方式探讨实验方法和具体步骤。最后，教师可以利用人工智能技术，如视频分析软件来处理运动轨迹，让学生建立运动与相互作用的物理观念，加深对所学物理知识的记忆和理解。

三、AI 赋能构建虚拟实验室，培养学生动手操作能力

虚拟实验室是数字化技术在高中物理课堂教学中的有效应用方式之一，在AI 赋能物理实验课堂上，教师可以通过构建虚拟实验室的方式来为学生提供丰富多样的实验器材和实验场景，这样可以有效打破时间和空间的限制，帮助学生更加直观真实地进行物理实验模拟，真实感受实验操作的过程，从而逐步提升动手操作能力和物理思维意识。

以“实验“验证机械守恒定律””教学为例，课堂上教师可以先利用人工智能技术为学生搭建虚拟物理实验平台，激发学生的探究兴趣，并教给学生进行虚拟实验室操作的具体步骤，这样可以有效帮助学生在虚拟实验室操作过程中可以做到游刃有余，还能让学生可以通过正确的实验操作加深对所学物理知识的理解。比如，本节课的物理知识是与“验证机械守恒定律”相关的，那么教师在利用AI 展开课堂教学时，可以先利用生成式AI 实时生成虚拟实验场景，允许学生通过实体控制器操作虚拟仪器，以增强学生的操作真实感，然后通过AI 记录和分析学生的实验过程数据，如操作流程、错误操作、操作结果，为处于不同学习层次的学生提供个性化引导方案，助力于每一位学生的能力提升。

综上所述，在高中阶段的物理实验教学中，人工智能技术具有积极作用，教师要善于运用人工智能技术，并将人工智能技术运用于备课、课堂教学阶段，将其作为教学设计的载体，合理安排物理实验教学内容，明确物理实验教学的目标。课堂教学中，教师还要树立创新意识，通过巧妙运用信息技术、人工智能创设实验情境、构建虚拟实验室等方式，提升物理实验教学的针对性和有效性，让学生可以获得更加直观、清晰的学习感受，助力于学生物理核心素养的提升。

参考文献：

[1] 王柳敏 , 杨国清 . 人工智能在高中物理实验教学中的应用探析 [J]. 名师在线 ,2023,(09):27-29.

[2] 贺明月 . 信息技术促进高中物理实验教学创新的研究 [D]. 东北师范大学 ,2013.