AI助力初中物理“備、教、評”一致性的實踐研究

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（2025）26-0033-04

一、研究背景

（一）AI對教師教育觀念的沖擊

2025年初，DeepSeek橫空出世，人工智能融入教育領域的討論熱度空前，各類“DeepSeek + ”應用在教育行業興起。很多教師還未反應過來，便被各種人工智能培訓和案例包圍。面對這一情況，部分教師全盤接納AI，積極擁抱新技術；而有些教師則故步自封，局限于自己的教育舒適圈。對于AI技術，我們應辯證看待，既要擺脫路徑依賴，打破行業壁壘，接納新鮮事物；也不能一味地適應AI，要重視教師的主導性和創造性。

（二）AI助力“備、教、評”一致性研究

《義務教育物理課程標準（2022年版）》提出“強化評價與課程標準、教學的一致性，促進‘教一學一評'有機銜接”]。對教師而言，教、學、評一致性意味著在課前需精心備課，明確教學目標與流程；在課中借助問題串組織教學，落實目標；在課后通過視頻回放、集體研討等方式復盤課堂，進行自我評價與不斷改進，從而實現教學能力的螺旋式提升。在此過程中，人工智能不僅能提高備課效率與質量、激發學生學習興趣、提升學習效果[3]，還能創新教學設計、豐富課堂樣態、提升評價的準確性和針對性，減少教師的重復性工作。例如，利用DeepSeek交互平臺優化與完善教學設計，通過AI虛擬技術讓學生穿越時空與古代學者進行沉浸式的交互，借助AI評價技術對教師課堂進行定量分析。總之，這些AI技術的應用旨在提升教學質量，幫助教師更新教育觀念，提升專業素養。

二、AI助力初中物理“備、教、評”一致性研究的實踐案例

“自制顯微鏡”選自2012年蘇科版物理教材八年級上冊第四章\"光的折射透鏡\"第五節的內容[2]。本節課的教學目標主要有兩個：一是知道顯微鏡的工作原理；二是能利用身邊的器材自制顯微鏡。對于剛接觸物理的初二學生，本節課難度較大，尤其是顯微鏡工作原理部分，涉及組合透鏡成像知識，學生理解困難。因此，如何搭建學習臺階、突破難點以達成教學目標，是本節課的關鍵。

（一）AI助力個性化備課

筆者先在中國知網搜索大量相關文獻，借助“知網研學\"平臺進行整體閱讀并生成文獻綜述，了解之前本節課的教學情況。隨后，依據文獻綜述，遵循“情境導入 $$ 探究實驗 $$ 規律總結 $$ 遷移應用\"的邏輯框架，設計了本節課的教學流程（見表1）。備課中遇到兩個問題：一是用鐵架臺和兩個凸透鏡在有限時間內難觀察到微小物體，該如何優化實驗？二是自制復式顯微鏡實驗操作后，怎樣有效指導學生繪制光路圖，并分析成像與兩凸透鏡焦距的關系？

針對這些問題，筆者在DeepSeek平臺上傳初始教案，并輸入指令：“本教案為蘇科版初二物理的跨學科實踐公開課教案，其中活動四涉及的學生實驗在課堂上難以實現。請求平臺對教案進行評價并提出改進意見，使教學流程更加流暢、邏輯性更強，同時引入更為新穎的教學元素，考慮融入人工智能技術。\"基于教學目標與學情，DeepSeek改進了教案（見表1第4列）。

表1教學設計及DeepSeek修改建議

根據DeepSeek的修改建議，筆者調整了教學設計。針對問題1，為學生搭建學習臺階：引導學生自制水滴顯微鏡以降低實驗難度；對于問題2，利用GeoGebra軟件模擬光路圖，直觀呈現顯微鏡的工作原理，便于學生理解。此外，引入數字人介紹透鏡演變史，活躍氣氛，并為后續顯微鏡制作做好鋪墊。修改后，教學環節更緊湊，內容更具邏輯性。融入AI技術，有助于突破教學重難點，凸顯課堂信息化特色。

（二）AI助力實時性交互

“自制顯微鏡”是跨學科實踐活動課，旨在讓學生了解顯微鏡的發展歷程，掌握其工作原理并動手制作顯微鏡。教學時需滲透顯微鏡的相關物理學史，通過光路圖動畫演示成像，幫助學生理解顯微鏡的工作原理。基于此，筆者用數字人視頻（如圖1）再現情境，還原顯微鏡的發明過程，讓學生沉浸式體驗。數字人視頻具體設計流程如圖2所示。數字人視頻制作需注意：字幕與圖片匹配；數字人嘴型與字幕對應；時長不超過20秒。通過數字人與學生的互動，可以激發學習興趣、活躍課堂氣氛，進而為后續的教學做好鋪墊，培養學生的好奇心和探索欲。

圖1 數字人視頻截圖

為使顯微鏡成像原理更加直觀，幫助學生理解相關知識，筆者利用DeepSeek和GeoGebra軟件繪制了顯微鏡成像光路圖（如圖3）[4]。圖3左側是DeepSeek根據筆者的要求生成的代碼，將其逐條復制粘貼到代碼區，即可呈現光路動畫；拖動左側代表物體的箭頭，光路和像會相應變化。需要注意的是，由于代碼需逐條粘貼，操作量較大。此類內容抽象復雜，學生往往難以構建想象，借助人工智能生成動態圖示，形象直觀，有助于加深學生對知識的理解。

圖3光路圖動畫

（三）AI助力實證性評價

教學結束后，教師借助AI復盤課堂，改進不足，提升專業技能和業務能力。本節課，筆者用弗蘭德斯互動分析法5定量復盤，此方法每3秒采集一個數據，45分鐘的課有800個數據，分析工作量巨大。引入AI智能分析軟件——微信小程序Classeyes（目前免費），可減輕工作量，使分析更科學、精準、高效。打開該程序，新建“課堂分析”。教師觀看教學視頻，選擇并記錄行為編碼。錄入最后一個編碼后，系統自動生成課堂時間線、編碼矩陣和數據分析表。課堂時間線分析圖（如圖4）顯示，師生行為交替，互動效果明顯，教師重視學生的主體性；課堂出現5分鐘有益沉寂，教師給予學生思考時間。遷移矩陣圖（如表2）通過劃分區域數據發現問題：左上角9個格子主要涉及教師接受情感、鼓勵學生或采納學生觀點等行為，但對應代碼僅1個，說明師生氛圍融洽度不足，教師未提供足夠情緒價值，后期需改進；中間黑色粗線框內代碼多，表明師生互動較好，教師關注學生主體性，未因維護權威而批評學生；對角線（黑色虛線）上的代碼占比超 85% ，說明師生連續性行為多，轉換率較低，對話交流時間少。數據分析顯示，學生主動提問比例為0，主動參與不突出，多為舉手應答。因此，教師要放手讓學生提問，給予思考空間，與學生積極互動交流，提升學生質疑與創新能力。

課堂時間線分析圖

圖4Classeyes界面

表2遷移矩陣

三、啟示與建議

（一）教師應快速提升AI素養

教師的AI素養包括對AI的思想認識與技能學習。教師要以包容的心態接納AI，強化自身AI意識，積極運用AI技術開展課堂教學。例如，在新授課中引入AI開展師生實時交互，提升教學效率；在復習課中利用AI實時評價，及時了解每個學生的學習情況。雖然人工智能能解決很多問題，但教師仍需了解并掌握相關技術。以GeoGebra軟件為例，教師應熟練掌握其基本操作流程，即便代碼可由DeepSeek自動生成，也需具備將代碼轉化為圖像的能力，以此突破教學難點，助力學生理解和掌握知識[6]。

（二）AI技術與學科匹配度要高

將AI技術引入教學需關注其與學科的匹配度，即判斷AI技術是否適用于本學科教學。目前AI技術種類繁多，教師要結合本學科進行篩選，明確哪些技術適用于哪些教學內容，充分發揮人工智能的優勢[3]。例如，GeoGebra軟件特別適用于光學中復雜光路圖的教學，它能通過動畫演示讓學生直觀理解變化過程中的光學規律。教師應提前研究，讓各類AI技術各展所長，為課堂教學助力[7]。

（三）用好AI技術提供個性化服務

AI技術不僅能夠增強課堂互動性，還能夠為教師提供個性化的指導方案。通過大數據分析平臺，教師可深度剖析自身課堂，認識并彌補不足。例如，前文提到的通過微信小程序Classeyes進行弗蘭德斯師生互動行為分析，能精準定量探究師生的課堂互動行為，以具體數據優化教學設計，完善教學流程。對于青年教師專業成長，以及教師打磨公開課、參加學科教學競賽前的課堂，AI技術提供了更客觀科學的實證研究方法，助力教師提升專業素養。

（四）辯證看待AI技術融入學科教學

借助AI技術，教師備課效率與教學質量得以提升，但我們仍需辯證看待。盡管AI技術能代替教師諸多工作，但教師和學生始終是教育主體，教師的引導作用不可替代。因此，教師應獨立思辨，批判性地運用AI技術，而不是盲目照搬或全盤否定[3]。如在凸透鏡成像規律教學中，可在數據分析環節利用大數據平臺降低學生數據處理難度，借助圖像呈現凸透鏡成像規律，突破教學難點。并非所有教學環節都需要運用AI技術，應讓其在教學所需處恰到好處地融入，實現技術與教學的完美融合，這才是理想的課堂樣態。

[參考文獻]

[1］中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準：2022年版[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]劉炳昇.義務教育教科書物理八年級上冊[M].3版.南京：江蘇鳳凰科學技術出版社，2012.

[3]劉大偉.生成式人工智能輔助教師教學的實踐之道[J].教學與管理，2025（20）：29-33.

[4]宋勇.從基于經驗到基于證據的物理可視化教學實踐研究：以“探究凸透鏡成像規律”為例[J].物理教師，2022，43（1）：36-39.

[5」陳晨.基于FIAS分析模型的新手教師課堂師生互動行為研究：以中學物理課堂為例[J].物理教師，2017，38（7）：78-82.

[6」駱弟明.信息技術與初中物理教學的融合研究[J].中學教學參考，2024（32）：53-56.

[7]郭安勖，楊余輝.可視化技術支持下的學科融合教學設計：以大氣的水平運動為例[J].中學教學參考，2025（16）：88-91.

（責任編輯 黃春香）