摘要：生成式人工智能具备强大的语言处理、图像生成及智能交互能力，能够将抽象的物理知识以生动形象的形式呈现，为学生打造沉浸式学习体验；还能依据学生个体差异提供个性化学习路径。深入探究生成式人工智能在初中物理教学中的应用，对提升教学效果、促进学生全面发展具有重要现实意义。

关键词：生成式；人工智能；初中物理教学；应用

前言：

生成式人工智能凭借独特优势为初中物理教学带来新契机，可以快速生成丰富多样的教学资源，涵盖文字、图像、音频和视频等多种形式，满足不同学习风格学生的需求，还能实现实时互动交流，解答学生疑问，如同一位随时陪伴的智能学习伙伴，有助于推动教学创新，适应新时代教育发展需求。

一、利用生成式人工智能创设情境化教学场景

在物理课堂的教学过程中，情境教学有利于增加初中学生学习的兴趣与理解水平。生成AI能够根据学习过程快速构建出生动且有吸引力的教学情境，帮助初中学生实现更好的学习环境的建立，帮助初中生更好的理解抽象的物理教学知识点[1]。

以“声音的传播”这节的知识点为例，传统的课堂老师仅仅是进行语言上的阐述声音传播必须借助介质，而且其传播的速度会存在介质差异。这样的呈现方式学生是比较难具有直观的体验感受。而通过生成式AI，将一个太空舱和海底世界组合在一起的情景，课堂上呈现出在屏幕中宇航员在太空舱中正常交流，一但走出太空舱，即使在身边大声吼也听不到对方的声音，来体现声音无法在真空中传播；在画面切换到海底场景，呈现海豚发出的声音利用海水进行传播，同时也展示声音在水里的传播速度的动态效果。

生成式AI强大的图像、语音生成能力使创设情境更加鲜活、真实。学生置身于情境中，真实地感受到了声音的传播需要介质和介质对声音传播影响的不同，从而深刻理解这一科学概念，在沉浸式的快乐情境中不知不觉中内化了知识。在这种学习情境中，学生对物理这一学科产生了浓厚的兴趣，并且掌握了一种学习方法——基于情境，理解、感悟知识。情境化教学所培养出来的学习能力和学习思维，能够使学生在未来的学习成长道路上走得更远，使其更好地应对以后的学习知识。

二、借助生成式人工智能实现个性化学习辅导

学生的每一项学习内容、学习能力和掌握程度不尽相同。生成型智能可以按照学生学习数据为其定制适合其不同学习习惯的学习指导。

在讲授“牛顿第一定律”时，教师先通过在线测试，了解学生对基础知识的掌握情况，把学生的作答信息发到生成式AI。对理解能力强、基础知识扎实的学生，AI推送拓展部分的内容，比如，向学生介绍牛顿第一定律在天体运动中有哪些应用，在完全脱离了外界干扰的宇宙空间中，天体的运动状态，采用哪些方式可以进行模拟探究实验，AI提供一个模拟实验给学生操作。对理解能力弱、基础知识掌握不扎实的学生，AI提供更加基础详实的讲授，播放物体受非平衡力时与受平衡力时运动状态的变化，推送有针对性的题目，给出相应的题目分析与解题步骤。

个性化学习辅导尊重学生的个体差异，因材施教，而生成式人工智能根据数据采集、智能算法，精准把握每个学生学习的状态，给出有针对性的学习规划。在学生遇到任何问题时，都能够通过生产是人工智能分析自己在学习中知识点掌握薄弱的方面，并且获得相应的教学引导，这种“一对一”式的一对一辅导，在自己速度下学习，加强学习自信心，提高学习效果。长期来说，有利于培养学生的自主学习能力和面对每部分物理知识都可以采用适合自己的学习方法。

三、运用生成式人工智能开展协作式实验模拟

物理实验是初中物理教学的重要环节，但部分实验因设备限制、安全因素等难以在课堂上实际开展。生成式人工智能可以创建虚拟实验环境，支持学生进行协作式实验模拟，培养学生的团队合作和实践能力[2]。

举例“探究串联和并联电路特点”实验中，传统模式下因为受实验器材的限制，导致学生分组进行实验时往往无法覆盖所有的不同情况，并且实际操作连接电路时也很容易造成短路的情况而影响实验效果。通过基于生成式AI构建的虚拟实验室，学生可以通过电脑或者平板实现根据自己的意愿组建实验小组，由组内同学共同完成实验的模拟。在虚拟实验室中，组内同学分工明确，有同学负责做实验设计方案，也有同学操作虚拟仪器连通电路，还有同学负责做数据的记录以及观察实验现象的过程数据并进行分析。比如探究串联电路的特点时，组内同学共同改变阻值不等的电阻，观察电流表和电压表的示数，并进行分析总结串联电路中的电流和电压特点。最终再去切换至并联电路进行重复的操作和探究。

在合作性实验仿真实验中，学生是在一个动态的互动的环境下进行的学习，生成的人工智能为学生提供了实验安全、实验可重复性的条件，同时也能发挥学生的主观能动性；通过团队间相互讨论、学习等解决实验过程中出现的各类问题，可以在学生更好的理解物理实验原理、理解电路知识的同时提升团队协作能力和解决问题的能力，这也符合新时代对学生综合素质的要求。

总结：

综上所述，生成式人工智能在初中物理教学中打破了传统教学资源和方式的局限，以多样化的呈现形式和个性化的服务，有效化解了物理知识的抽象性与学生理解能力之间的矛盾，学生对复杂物理概念和规律的理解更为深刻；凭借智能交互功能，学生能及时获得反馈与指导，学习积极性和主动性得到显著提升。

参考文献：

[1]吕修伍.人工智能辅助初中物理教学的策略[J].中学课程辅导，2024，（35）：111-113.

[2]张正成.人工智能与初中物理教学深度融合策略探索[J].求知导刊，2024，（13）：44-46.