人工智能科普与初中物理教学研究

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2017年7月，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出，要“把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重，坚持培养和引进相结合，完善人工智能教育体系，加强人才储备和梯队建设”。物理学科在初中是最接近人工智能的学科，所以教师应拓展教学思路，尝试将人工智能科普与初中物理教学融合起来，培养学生对物理学习与新兴科技的兴趣。人工智能科普所追求的是人工智能基础知识的广泛传播。

在初中物理教学的角度，这种广泛传播自然是指学生对人工智能基本知识的了解。从这一目的出发，人工智能科普与初中物理教学的融合途径，应当有如下两条：一是基于人工智能鉴赏力培养的融合。人工智能本身是抽象的、复杂的，人工智能科普与初中物理教学的融合，其所追求的正是将这种抽象与复杂的人工智能，变成形象的可操作、可体验的人工智能。这其中的关键在于教师的转换能力。教师需要选择与初中物理知识相关、与初中物理知识学习过程相关的人工智能素材，然后基于初中生的认知特点去进行转换，只要转换的结果能够为学生所感知、所鉴赏，那学生的人工智能鉴赏力就能得到培养。二是基于人工智能理解力培养的融合。鉴赏力与理解力之间是相辅相成、相互促进的。对于初中生而言，理解力更多的是强调对人工智能的感性认识，包括一些初步的体验与操作。在这样的过程当中，教师可以通过对人工智能原理的讲解，组织适当的体验活动，使学生的人工智能理解力得到切实有效的培养。应当说追求初中物理教学与人工智能科普的融合，对于当前的初中物理教学而言是一个新的挑战。面对这个挑战，笔者在教学中也积极地进行了案例研究，下面将结合案例进行说明。物理是一门以观察和实验为基础的学科。课堂的主要实验形式是给学生提供特定的器材，让学生按照已有的实验步骤动手操作。例如，在“人耳听不见的声音（超声）”这一内容的教学中，如果条件满足，教师可以采购一些超声波收发模块，然后用智能终端上的声波接受软件显示超声波的特征。当学生发现人耳听不到声音，但是在声波接收软件上却显示出超声波图形时，学生就能更加深刻与形象地认识超声波的特性。在此基础上，教师还可以借助智能终端与一些应用软件（主要是手机上的相关App），给学生呈现超声波的特点以及应用。

有了这一基础，教师还可以结合一些与人工智能相关的实验，对学生进行超声波知识的介绍，并在介绍的过程中渗透人工智能的知识，实现人工智能的科普。再具体一点，这个应用可以从生活、医学、科学和军事等领域进行介绍，如利用超声波测距、超声波碎石等。对于初中生而言，最重要的是理解其中的原理。从人工智能研发的角度来看，将超声波测距作为辅助视觉系统，然后与其他相关的视觉系统配合使用，可以达到完美视觉功能的效果。实际教学中，教师可以回避一些过于抽象的知识，借助现代教学手段，将学生听得懂的内容以图片或者动画的形式呈现出来，这样学生在感受超声波测距的视觉功能效果的同时，就能了解人工智能的作用。上面的案例遵循立足学生实际，联系学生生活，选择物理知识，实现两者（人工智能普及与初中物理教学）关联，引领学生思考的思路。

实践表明，这一思路可以很好地实现人工智能科普与初中物理教学的融合。这是因为无论是素材的选择，还是问题的提出，都是学生在相关物理知识学习过程中自发形成的需求。有了这一需求，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学中得到有效落实。

作者：刘晓明 单位：兴国县第六中