摘要：随着新时代科学技术的发展，以人工智能为主导的第四次工业革命影响着人类生活的方方面面，人工智能作为教育变革的核心驱动力，深刻改变当今社会教育形态。如何高效发挥人工智能优势，提高教育教学质量，实现精准教学成为教育学界热点研究问题。高中物理作为学生学习的重难点学科，采用新型技术辅助教学不仅可以提高物理教学质量，还能助力实现个性化教育。

关键词：人工智能，中学物理，物理课堂教学

科学技术是推动社会发展的强大杠杆。纵观人类文明发展史，每一次重大的科学技术革命，都会引起生产方式、生活方式的深刻变革和社会的巨大进步。

1. 人工智能在中学物理教学中应用的必要性

在1956年夏季诞生的“人工智能”在21世纪向人们展示了属于它的辉煌，不仅对人们的生产和生活产生了极大的影响，还在教育领域绽放了它独特的魅力。

2019年5月16日，习近平总书记在向国际人工智能与教育大会的贺信中指出：“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育。中国愿同世界各国一道，聚焦人工智能发展前沿问题，深入探讨人工智能快速发展条件下教育发展创新的思路和举措，凝聚共识、深化合作、扩大共享，携手推动构建人类命运共同体。”[1]

重庆市人民政府在2021年11月10日发布《重庆市教育事业发展“十四五”规划（2021—2025年）》强调：“加快推进各类教育管理信息系统集成整合，打通教育管理环节，形成运作科学、协同精细、响应及时、流程优化的教育管理服务体系。推动构建标准统一、易于管理、方便使用的市级教育数据资源池。完善市级教育政务信息资源开放目录，依法依规推进教育数据开放共享，推动教育数据由资源向要素转化。运用人工智能等技术实现教育管理数据的伴随式采集存储和智能化分析应用，促进管理流程、结构、职能等重构再造。加强教育大数据研究，强化在教育态势感知、学生学情诊断、教育评估评价和教育决策咨询等方面的创新应用，提升教育管理精准化和决策科学化水平。”同时还明确了全市智慧教育发展重点计划，从而实现全市适龄学生网络学习空间全覆盖。支持各级各类学校运用智能助教等，对教师教学和学生学习时间进行全过程分析评价。[2]

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中提到：“反映先进的教育思想和理念，关注信息化环境下的教学改革，关注学生个性化、多样化的学习和发展需求，促进人才培养模式的转变，着力发展学生的核心素养。根据经济社会发展新变化、科学技术进步新成果，及时更新教学内容和话语体系，反映新时代中国特色社会主义理论和建设新成就。”其基本理念更是强调了：“高中物理课程在内容上注重与生产生活、现代社会及科技发展的联系，反映当代科学技术发展的重要成果和科学思想，同时关注物理学的技术应用带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感。”最新版高中物理课程标准无论是在课程目标亦或是课程性质中都反复强调了物理教学应与时俱进，与社会相结合。这说明当下的物理教学要培养的是能够推进科学、技术、社会、环境进步的新时代人才。结合我国教育相关的政策文件以及当下物理课堂的实施来看，将“信息技术”、“人工智能”、“大数据”和“智能化”引入新时代的物理课堂，更有利于提高物理教学效率，落实新课程理念，实现物理教学目标，培养优秀物理人才。[3]

本文以《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》为依据，以信息技术与课程整合为导向，以教育理论基础为指导，对人工智能在高中物理课堂中的应用进行了粗浅探析。

2. 人工智能在教育中的应用

2.1智能导师系统

所谓智能导师系统是由早期计算机辅助教学发展而来，随着科学技术的发展，现在成为了利用人类模拟的教师去实现对学生一对一的教学，可以说智能导师系统相当于学生的一对一家教，其主要是由领域模型、导师模型和学习者模型三部分构成。领域模型指的是学生要学习的相关知识以及对应问题的解决策略，对人工智能来说就是其所需的知识和技能；导师模型对应的就是由人工智能去设计出符合学习者的活动与模型；学习者模型就是学习者在学习过程中的认知风格和能力素养等。在中学物理教学中可以用来分析每一位学生自身的情况，利用得到的数据与中学物理知识体系相结合，得到适合每一位学生的学习计划、学习方法和学习策略等。当然，单纯的智能导师系统还是有一定的缺陷的，所以需要一些辅助手段，比如智能导师系统没有办法像真人教师一样能够完成与学生的情感交流，不太容易注意到学生情感的变化或者是学习动机的丧失，此时，我们可以通过给学生配备相应的面部捕捉摄像系统，去观察学生在学习过程中的微表情，进而分析学习者内心的变化。

2.2自动化测评系统

其实此项技术应用的已经相对成熟了，比如普通话等级考试系统，像这一类的考试，他不是由真人教师完成分数的评判，而是由预先设计好的系统来进行试卷批改。此技术相比于真人教师进行批改，对于评判结果来说，相对更加公平，也就是我们常说的信度较高。同时此类技术在很大程度上帮助教师减轻了负担，也使得测试结果更准确。在中学物理教学中常见的就是选择题答题卡的批改。

2.3教育游戏

最典型的人工智能游戏案例：2016年3月，阿尔法围棋（AlphaGo）与围棋世界冠军、职业九段棋手李世石进行围棋人机大战，以4比1的总比分获胜；2016年末2017年初，该程序在中国棋类网站上以“大师”（Master）为注册账号与中日韩数十位围棋高手进行快棋对决，连续60局无一败绩；2017年5月，在中国乌镇围棋峰会上，它与排名世界第一的世界围棋冠军柯洁对战，以3比0的总比分获胜。围棋界公认阿尔法围棋的棋力已经超过人类职业围棋顶尖水平[4]。现芝加哥科学与工业博物馆在其官网上发布了一种针对青少年的生存模式游戏，它要求游玩者在游玩时要克服很多生存障碍，并在克服障碍的过程中学习到人体的结构和生存技能。此类程序的目的都是很明确的，它的开发就是培养学生某些特定的技能。在中学物理教学中就可以根据学生的个人特点设置不同的难度级别，也可以增加许多随机的惊喜元素以及吸引人的幻想隐喻。这样开发的人工智能程序要比传统的课堂教学更具备吸引力，也让寓教于乐成为中学物理教学中的现实。

3. 结语

目前人工智能开始逐渐在中学物理教学中应用，正所谓，事物都是具有两面性的，我们既要肯定它的优势，也要想办法弥补它的劣势。而怎样在中学物理教学中应用人工智能才能完美契合学生，从而提高他们的物理核心素养，仍是眼下需要解决的问题。

参考文献：

[1] 孙茂松：在线教育和人工智能的挑战与思考-中国教育和科研计算机网CERNET （www.edu.cn）

[2] 重庆市人民政府关于印发重庆市教育事业发展“十四五”规划（2021—2025年）的通知_重庆市人民政府网 （cq.gov.cn）

[3] 中华人民共和国教育部．普通高中物理课程标准（2017）[M]．北京：人民教育出版社，2018．

[4] 阿尔法围棋（围棋机器人）_百度百科 （baidu.com）