人工智能科普與初中物理教學研究

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2017年7月，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中指出，要“把高端人才隊伍建設作為人工智能發展的重中之重，堅持培養和引進相結合，完善人工智能教育體系，加強人才儲備和梯隊建設”。物理學科在初中是最接近人工智能的學科，所以教師應拓展教學思路，嘗試將人工智能科普與初中物理教學融合起來，培養學生對物理學習與新興科技的興趣。人工智能科普所追求的是人工智能基礎知識的廣泛傳播。

在初中物理教學的角度，這種廣泛傳播自然是指學生對人工智能基本知識的了解。從這一目的出發，人工智能科普與初中物理教學的融合途徑，應當有如下兩條：一是基于人工智能鑒賞力培養的融合。人工智能本身是抽象的、復雜的，人工智能科普與初中物理教學的融合，其所追求的正是將這種抽象與復雜的人工智能，變成形象的可操作、可體驗的人工智能。這其中的關鍵在于教師的轉換能力。教師需要選擇與初中物理知識相關、與初中物理知識學習過程相關的人工智能素材，然后基于初中生的認知特點去進行轉換，只要轉換的結果能夠為學生所感知、所鑒賞，那學生的人工智能鑒賞力就能得到培養。二是基于人工智能理解力培養的融合。鑒賞力與理解力之間是相輔相成、相互促進的。對于初中生而言，理解力更多的是強調對人工智能的感性認識，包括一些初步的體驗與操作。在這樣的過程當中，教師可以通過對人工智能原理的講解，組織適當的體驗活動，使學生的人工智能理解力得到切實有效的培養。應當說追求初中物理教學與人工智能科普的融合，對于當前的初中物理教學而言是一個新的挑戰。面對這個挑戰，筆者在教學中也積極地進行了案例研究，下面將結合案例進行說明。物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科。課堂的主要實驗形式是給學生提供特定的器材，讓學生按照已有的實驗步驟動手操作。例如，在“人耳聽不見的聲音（超聲）”這一內容的教學中，如果條件滿足，教師可以采購一些超聲波收發模塊，然后用智能終端上的聲波接受軟件顯示超聲波的特征。當學生發現人耳聽不到聲音，但是在聲波接收軟件上卻顯示出超聲波圖形時，學生就能更加深刻與形象地認識超聲波的特性。在此基礎上，教師還可以借助智能終端與一些應用軟件（主要是手機上的相關App），給學生呈現超聲波的特點以及應用。

有了這一基礎，教師還可以結合一些與人工智能相關的實驗，對學生進行超聲波知識的介紹，并在介紹的過程中滲透人工智能的知識，實現人工智能的科普。再具體一點，這個應用可以從生活、醫學、科學和軍事等領域進行介紹，如利用超聲波測距、超聲波碎石等。對于初中生而言，最重要的是理解其中的原理。從人工智能研發的角度來看，將超聲波測距作為輔助視覺系統，然后與其他相關的視覺系統配合使用，可以達到完美視覺功能的效果。實際教學中，教師可以回避一些過于抽象的知識，借助現代教學手段，將學生聽得懂的內容以圖片或者動畫的形式呈現出來，這樣學生在感受超聲波測距的視覺功能效果的同時，就能了解人工智能的作用。上面的案例遵循立足學生實際，聯系學生生活，選擇物理知識，實現兩者（人工智能普及與初中物理教學）關聯，引領學生思考的思路。

實踐表明，這一思路可以很好地實現人工智能科普與初中物理教學的融合。這是因為無論是素材的選擇，還是問題的提出，都是學生在相關物理知識學習過程中自發形成的需求。有了這一需求，再加上人工智能所具有的趣味性，人工智能科普就能在初中物理教學中得到有效落實。

作者：劉曉明 單位：興國縣第六中