人工智能科普与初中物理教学研究

时间:2022-05-07 02:53:39

人工智能科普与初中物理教学研究

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