【摘要】在物理跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計中引入人工智能教育機制，教師要有將其融合和對接的意識，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境條件展開對應(yīng)設(shè)計，推出更多人工智能跨學(xué)科教學(xué)活動，從而給學(xué)生提供專業(yè)學(xué)習(xí)的機會，也能夠大幅度提升其學(xué)習(xí)效率。在物理學(xué)科教學(xué)中成功引入人工智能助學(xué)機制，無疑能夠開闊學(xué)生學(xué)習(xí)視野，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)效率。

【關(guān)鍵詞】初中物理；人工智能；跨學(xué)科；教學(xué)策略

初中物理跨學(xué)科實踐課程的設(shè)計和實施，教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，特別是人工智能的科學(xué)應(yīng)用，不僅為跨學(xué)科教學(xué)組織帶來更多契機，還能夠及時喚醒學(xué)生學(xué)科思維，在主動探索中建立學(xué)科核心能力。教師借助多種教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)人工智能跨學(xué)科教學(xué)情境、組織人工智能跨學(xué)科教學(xué)活動、展開人工智能跨學(xué)科教學(xué)評價、延伸人工智能跨學(xué)科教學(xué)訓(xùn)練，都能夠為學(xué)生帶來更多學(xué)習(xí)體驗機會，這對全面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科綜合能力有積極輔助作用。

一、梳理學(xué)科資料，創(chuàng)設(shè)人工智能跨學(xué)科教學(xué)情境

教師深度分析教材內(nèi)容，利用人工智能手段創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，能讓學(xué)生感知體驗更為豐富，助學(xué)效果更為顯著。特別是跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計，能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)科思維，教師借助媒體、手機、大數(shù)據(jù)、計算機、知識圖譜等人工智能展開教學(xué)設(shè)計，無疑能夠?qū)W(xué)生感官帶來一定沖擊。

1.生成跨學(xué)科教學(xué)資源

物理教學(xué)跨界信vS9LHskmV7Tp8C1GIEIgufHZHmTnl8m2XZnXTmLYXRc=息科技、化學(xué)、藝術(shù)、語文等學(xué)科，其實現(xiàn)途徑無疑是借助了人工智能手段，對相關(guān)信息素材進行整合、深化、拓展處理，為物理學(xué)科教學(xué)帶來更多契機。人工智能助力學(xué)科教學(xué)已經(jīng)成為自然選擇，媒體展示、網(wǎng)絡(luò)交互、圖譜識別、大數(shù)據(jù)、語音識別等，這些輔學(xué)手段在物理教學(xué)、物理實驗、物理研究中有廣泛應(yīng)用，教師有意識地整合跨學(xué)科教學(xué)資源，組織學(xué)生展開人工智能手段的學(xué)習(xí)應(yīng)用，學(xué)生感知體驗更為豐滿，學(xué)習(xí)效率大幅度提升。

如教學(xué)八年級物理“聲音的特性”，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材內(nèi)容，了解一些物理概念，如振幅、響度、頻率、赫茲等，讓學(xué)生對聲音特性有了全新的了解。隨后教師拿出一面小銅鑼和一面小鼓，現(xiàn)場擊打這些樂器，課堂內(nèi)頓時熱鬧起來。學(xué)生紛紛操控這些樂器，教師組織學(xué)生展開分辨行動，對樂音和噪音進行分辨和判斷。為強化學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，教師播放多種樂器演奏的歌曲，讓學(xué)生了解打擊樂、弦樂、管樂的特點。學(xué)生對樂音和樂器比較敏感，教師以此展開教學(xué)引導(dǎo)，讓學(xué)生親自操作，分辨聲音的特性，由此形成的學(xué)習(xí)體驗更為深刻。教師有意識地將物理和音樂學(xué)科進行融合設(shè)計，利用媒體播放樂器演奏歌曲，將學(xué)生帶入特定學(xué)習(xí)情境之中。跨學(xué)科和人工智能輔學(xué)手段的科學(xué)融合，成功調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。

2.設(shè)計跨學(xué)科學(xué)習(xí)情境

人工智能應(yīng)用的學(xué)科教學(xué)，教師需要科學(xué)合理地整合人工智能教學(xué)條件，結(jié)合學(xué)生認知展開教學(xué)設(shè)計，讓更多學(xué)生自然進入到學(xué)科探索環(huán)節(jié)，在主動交流中形成學(xué)科核心能力。知識圖譜展示、物理實驗設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)信息搜集等，都與人工智能手段應(yīng)用分不開，學(xué)生對人工智能有強烈需求，也能夠順利接納人工智能相關(guān)內(nèi)容，教師利用媒體手段、智能手機、現(xiàn)場實驗、網(wǎng)絡(luò)搜集等教學(xué)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生進入人工智能探索環(huán)節(jié)，其助學(xué)效果更為顯著。

在教學(xué)“運動的快慢”這部分內(nèi)容時，教師利用多媒體播放學(xué)校運動會實況視頻。在短跑場面展示時，教師引導(dǎo)學(xué)生展開細致觀察，做出準(zhǔn)確判斷，再具體說說自己的判斷依據(jù)。學(xué)生對短跑比賽比較熟悉，會關(guān)注運動快和慢的現(xiàn)象，教師提出具體的觀察要求，學(xué)生根據(jù)觀察做出快慢的判斷，對運動快慢概念有了全新理解。教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材資料，對一些物體運動速度有了客觀了解，進一步建立運動快慢的概念。在這個教學(xué)案例中，教師將物理與體育進行對接設(shè)計，體現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)特征，特別是多媒體播放比賽視頻，這是典型的人工智能手段的運用，學(xué)生在具體觀察和討論中建立物理學(xué)科概念認知。學(xué)生對人工智能學(xué)習(xí)情境比較感興趣，教師適時運用媒體手段創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，成功調(diào)動學(xué)生學(xué)科思維。

二、開展物理實踐，組織人工智能跨學(xué)科教學(xué)活動

在物理實踐活動中，教師組織學(xué)生進行多種形式的展示、交流、識別、辯論等學(xué)習(xí)活動，利用更多學(xué)科知識進行助學(xué)設(shè)計，充分發(fā)揮人工智能手段的調(diào)動作用，將學(xué)生帶入特定學(xué)習(xí)情境之中，其訓(xùn)練效果更為突出。

1.設(shè)定跨學(xué)科活動方案

物理是自然學(xué)科，其知識應(yīng)用涉及化學(xué)、地理、信息技術(shù)等多種學(xué)科，教師主動引入跨學(xué)科教學(xué)機制，設(shè)計完善的活動方案，學(xué)生主動響應(yīng)教師倡議，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中形成物理學(xué)科認知。信息科技手段的引入，這是最為典型的跨學(xué)科教學(xué)組織，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)、媒體、手機等人工智能手段比較熟悉，教師在學(xué)科教學(xué)活動組織時引入這些人工智能手段，學(xué)生感官觸動更為突出，自然會快速進入到學(xué)科探索行動之中。

如教學(xué)“汽化和液化”時，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對“紙鍋燒水”小實驗比較感興趣。因為實驗材料比較好找，教師讓學(xué)生自行搜集實驗材料，現(xiàn)場進行實驗操作，歸結(jié)實驗結(jié)論。學(xué)生找到比較厚的紙張，做成一個盒子，在盒子里放入清水，將盒子放到火上，不久，盒子里的水開始沸騰起來。實驗進展比較順利，教師要求學(xué)生解讀實驗現(xiàn)象，歸結(jié)實驗結(jié)論。學(xué)生利用手機拍攝實驗過程，并將實驗視頻投放到家校互動平臺，讓更多家長觀看這些視頻，參與到實驗結(jié)論的討論活動之中。學(xué)生開始解讀實驗原理，教師組織學(xué)生展開互動評價活動，課堂研學(xué)氣氛逐漸形成。學(xué)生對操作實驗比較感興趣，教師鼓勵學(xué)生自行操作實驗，將實驗拍成視頻，這無疑是人工智能輔學(xué)手段的具體運用。

2.創(chuàng)新跨學(xué)科活動指導(dǎo)

教師借助人工智能手段進行輔學(xué)組織，要做好教情和學(xué)情分析，以提升教學(xué)活動組織效率。學(xué)生對跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動比較感興趣，如信息搜集、網(wǎng)絡(luò)交互、思維導(dǎo)圖解讀、知識圖譜辨識等，都帶有跨學(xué)科教學(xué)的特質(zhì)，教師與學(xué)生一起探索和討論，借助人工智能手段展開深度交流，學(xué)生感知體驗更為深刻而廣泛?？鐚W(xué)科活動組織能夠創(chuàng)造更多探索契機，也能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，教師優(yōu)化創(chuàng)新跨學(xué)科活動設(shè)計，給予學(xué)生更多技術(shù)方面的指導(dǎo)，確?？鐚W(xué)科教學(xué)活動的順利啟動。

如教學(xué)“長度和時間的測量”時，教師先布設(shè)預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)搜集測量長度和時間的專業(yè)工具和測量方法等相關(guān)信息，通過家校網(wǎng)絡(luò)交互平臺進行信息交互。學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)信息搜集比較熟悉，教師任務(wù)下達后，家校網(wǎng)絡(luò)交互順利啟動。教師對學(xué)生提供信息進行評價和篩選，最終確定推薦方案，在課堂上展示這些圖片、案例信息，成功打開學(xué)生學(xué)習(xí)視野，順利啟動學(xué)生學(xué)科思維。在這個教學(xué)案例中，教師利用預(yù)習(xí)任務(wù)形式，將物理與信息科技學(xué)科融合到一起，學(xué)生回饋主動積極，訓(xùn)練效果顯著。特別是信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這是人工智能教學(xué)的重要形式，學(xué)生接受度更高，學(xué)習(xí)習(xí)慣培養(yǎng)更為成功?？鐚W(xué)科教學(xué)設(shè)計與人工智能輔學(xué)手段的有機結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造難得學(xué)習(xí)探索契機，教師需要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)訴求特點展開設(shè)計。

三、引入評價機制，提升人工智能跨學(xué)科教學(xué)品質(zhì)

跨學(xué)科教學(xué)本身具有融合性、拓展性，教師在教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)融入人工智能機制，無疑能夠給學(xué)生帶來不一樣的學(xué)習(xí)體驗。多媒體、智能手機、軟件、模擬實驗等，都屬于人工智能教學(xué)手段，教師有意識地運用這些輔助手段，學(xué)生感知體驗更為深刻。

1.側(cè)重跨學(xué)科教學(xué)評價

課堂評價教學(xué)環(huán)節(jié)滲透人工智能內(nèi)容，會讓學(xué)生感到新鮮，教師借助網(wǎng)絡(luò)交互平臺組織評價活動，吸引更多學(xué)生家長參與進來，利用一些網(wǎng)絡(luò)符號進行輔助評價，無疑是一種創(chuàng)新設(shè)計。在具體設(shè)計和應(yīng)用時，不妨借鑒語文、歷史、信息科技、藝術(shù)等學(xué)科的符號展開評價，學(xué)生感官受到強烈觸動。學(xué)生對符號評價、網(wǎng)絡(luò)評價比較有好感，教師抓住學(xué)生學(xué)習(xí)心理展開專業(yè)點評，組織學(xué)生進入網(wǎng)絡(luò)參與交流活動，都能夠創(chuàng)造嶄新學(xué)習(xí)契機。

如教學(xué)“光的直線傳播”時，教師組織學(xué)生閱讀教材內(nèi)容，講述牛郎織女的故事，讓學(xué)生了解光年的概念，了解牛郎織女相會的不可行，因為牛郎星和織女星相隔太遙遠，即便以光速行進，要想相會一次需要16年的時間，每年相會一次是不可能的事情。在這個教學(xué)案例中，教師講述神話傳說故事，這是物理與語文學(xué)科的結(jié)合，利用媒體手段展示牛郎星和織女星的相對位置和實際距離，這是物理與地理學(xué)科的融合?？鐚W(xué)科教學(xué)和人工智能的科學(xué)融合，將物理學(xué)科教學(xué)推向更高位置，開闊學(xué)生學(xué)習(xí)視野，由此建立起來的學(xué)習(xí)體驗認知更為豐實。

2.關(guān)注跨學(xué)科探索反思

教師組織學(xué)科評價時引入反思內(nèi)容，要求學(xué)生利用多種手段展開學(xué)術(shù)交流行動，學(xué)生回饋更為主動，自我反思效果更為突出。如實驗總結(jié)、概念歸結(jié)、知識梳理、信息搜集分析等，都帶有總結(jié)和梳理的特點，反思意味濃重，特別是知識圖片建設(shè)、信息搜集分析、網(wǎng)絡(luò)教研應(yīng)用，這些活動本身帶有跨學(xué)科特點，學(xué)生對這些學(xué)習(xí)探索行動有不同認知，教師深度研究人工智能手段資源應(yīng)用情況，適時組織學(xué)生展開跨學(xué)科探索反思，以提升學(xué)科教學(xué)效率和品質(zhì)。

在教學(xué)“顯微鏡和望遠鏡”時，教師利用多媒體展示顯微鏡圖片，介紹顯微鏡的構(gòu)造特點，以及顯微鏡的應(yīng)用原理。顯微鏡具有放大功能，在醫(yī)學(xué)、科研等生活應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，教師利用多媒體展示一些生活案例信息，學(xué)生對顯微鏡應(yīng)用原理有了清晰了解。隨后教師拿出一架望遠鏡，現(xiàn)場組織學(xué)生利用望遠鏡觀察較遠的物體，解讀望遠鏡的使用原理，學(xué)生熱情地參與到觀察活動之中，對望遠鏡使用有了直觀了解。教師講述望遠鏡在戰(zhàn)爭環(huán)境的故事，學(xué)生對望遠鏡的使用價值有了更深刻的理解。學(xué)生有實踐操作經(jīng)歷，教師將醫(yī)學(xué)、科技、歷史、語文等學(xué)科信息進行對接和融入，成功觸動學(xué)生學(xué)習(xí)心理，這是典型的跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

四、規(guī)劃樹形圖示，促進人工智能跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)化

在跨學(xué)科教學(xué)訓(xùn)練設(shè)計時，教師有意識地規(guī)劃樹形知識圖示，利用多媒體展示這些信息，讓學(xué)生自然進入到直觀學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在知識梳理和構(gòu)建中完成學(xué)科學(xué)習(xí)。

1.延伸跨學(xué)科訓(xùn)練維度

在物理訓(xùn)練設(shè)計環(huán)節(jié)，教師主動引入跨學(xué)科訓(xùn)練內(nèi)容，學(xué)生感知體驗更為深刻。如實驗組織，包括實驗方案設(shè)計、實驗材料準(zhǔn)備、實驗操作探索、實驗結(jié)論歸結(jié)等，整個學(xué)習(xí)過程與化學(xué)、科學(xué)、生物等學(xué)科實驗教學(xué)有諸多聯(lián)系和融入，跨學(xué)科特征鮮明，學(xué)生主動參與到研學(xué)環(huán)節(jié)，借助其他學(xué)科知識展開物理學(xué)習(xí)和討論，其感知體驗更為深刻。

在教學(xué)“質(zhì)量”這部分內(nèi)容時，教師搬出一架天平，要求學(xué)生自行選擇一些物品，利用天平測量其質(zhì)量。學(xué)生對天平操作比較熟悉，教師及時作出提醒，整個操作過程進展順利。教師講述“質(zhì)量單位千克的由來”故事，要求學(xué)生進入生活環(huán)境之中，利用家庭稱量工具，具體測量身邊的物品，將測量數(shù)據(jù)記錄下來，準(zhǔn)備參與班級集體討論活動，對生活實踐操作情況做總結(jié)，對質(zhì)量概念做解讀。學(xué)生根據(jù)教師要求進入生活實踐環(huán)節(jié)，在深入研究和集體研討中找到學(xué)習(xí)路徑。教師讓學(xué)生在生活中進行實驗操作活動，這是典型的生活化訓(xùn)練，將物理學(xué)習(xí)與生活實踐活動相結(jié)合，具有跨學(xué)科特點。

2.注重跨學(xué)科認知重構(gòu)

物理學(xué)科教學(xué)引入其他學(xué)科內(nèi)容，教師需要有整合吸納的主觀意識，對相近學(xué)科知識應(yīng)用做梳理和聯(lián)系分析，在跨學(xué)科教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進行認真重構(gòu)?；瘜W(xué)、信息、地理、生物等學(xué)科知識應(yīng)用具有關(guān)聯(lián)性和融合性，教師組織學(xué)生展開跨學(xué)科學(xué)習(xí)討論，集中梳理和應(yīng)用其他學(xué)科知識，學(xué)生反饋主動積極，調(diào)度效果顯著。特別是人工智能手段的廣泛參與，無疑能夠?qū)W(xué)生多種感官帶來一定沖擊。

在教學(xué)“密度”這部分內(nèi)容時，教師設(shè)計生活探索行動，要求學(xué)生先了解密度物理概念，然后尋找身邊的物品，具體測量其密度數(shù)值，將測量結(jié)果傳輸?shù)郊倚＝换テ脚_上，看誰測量計算更為準(zhǔn)確。教師在網(wǎng)絡(luò)平臺公布正確答案，學(xué)生對照自身測量結(jié)果，對密度概念有了更深刻的理解。學(xué)生進入實驗測量階段，測量計算數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，教師組織學(xué)生進行對比分析，逐漸理清一些操作方法。教師公示一些常見物體的密度數(shù)據(jù)，學(xué)生討論氣氛活躍起來，在深度研究和廣泛互動中達成共識。在這個教學(xué)案例中，教師要求學(xué)生進入到生活環(huán)境中展開實驗行動，這是物理與生活實踐的高度融合。學(xué)生有豐富生活實驗經(jīng)歷，由此形成的學(xué)科認知更為豐富多樣。教師利用交互平臺組織訓(xùn)練行動，這是典型的人工智能手段的教學(xué)運用。

在物理學(xué)科教學(xué)中，教師有意識地引入跨學(xué)科教學(xué)機制，讓學(xué)生學(xué)習(xí)視野開闊起來，學(xué)習(xí)體驗更為深刻，特別是人工智能手段的廣泛應(yīng)用，為跨學(xué)科教學(xué)帶來更多契機和條件。知識圖譜、思維導(dǎo)圖、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)交流、信息搜集等，都屬于人工智能助學(xué)手段范疇，教師針對教學(xué)內(nèi)容實際展開對應(yīng)設(shè)計，為學(xué)生規(guī)劃探索路線，其訓(xùn)練效果顯著，學(xué)生學(xué)科能力得到有效歷練。

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