地方和学校的经验与做法151丨广东省深圳市南山区:AI在初中物理教学中的多元应用实践
编者按：为贯彻党的二十大精神，落实立德树人根本任务，办好人民满意的教育，2023年5月，教育部印发《基础教育课程教学改革深化行动方案》，要求各地各校明确责任分工，建立健全推进机制，不断将基础教育课程教学改革引向深入。我们一起来看地方和学校的阶段性经验与做法——教育部等五部门印发的《“人工智能+教育”行动计划》强调“推动智能技术与教育全要素融合、全过程贯通、全场景覆盖”。立足基础教育高质量发展与智慧教育建设总体布局，深圳市南山区主动抢抓人工智能赋能教育变革机遇，将智能技术深度融入初中物理教育教学全流程。围绕教研创新、实验革新、课堂提质、评价升级、资源开发五大维度，打造了“技术赋能、学用融合、精准高效”的物理教学新生态，使抽象的物理知识变得直观可感，教学模式实现数字化、智能化迭代升级，全面提升了物理教学质效，促进了学生核心素养发展。教研是教学的核心驱动力。南山区以数字化手段破解传统教研时空受限、资源分散、交流不深等难题，构建起跨区域、多层次、多模式的数字化教研体系，推动物理教研从“线下单一”向“线上线下融合”转型。全区物理教师全员开通国家智慧中小学教育平台账号，常态化共享平台上的优质资源。学校科组依托平台开展集体磨课，通过“对比资源找差异、梳理资源集优势、基于资源来创新”的路径，将国家级优质资源转化为贴合本校学情的校本化资源。在此基础上，南山区构建起以教研指导为引领、授课教师为主体、学科教研组为依托、专家教授指导团队为支撑的教研体系。借助腾讯会议、协同编辑工具、在线教学交互平台等技术，教师们利用在线审阅、协同编辑等工具远程批注教学设计、共同研课磨课，实现深度协作，打造形成跨校区、跨区域、跨省际的多层级数字化教研体系。跨区域联动教研成为数字化教研的重要延伸。南山区第二外国语学校（集团）海德学校依托TCL智慧教室打造跨区域联动示范课，将优质跨学科物理课程向广西的兄弟学校分享。通过智慧教室系统，双方实现同步观摩、实时交流、互动研讨，使南山区的优质物理教学资源突破地域限制，实现跨区域辐射共享，有力推动教育资源的优质均衡发展。此外，通义千问等AI工具被用于听课评课记录与分析，可快速生成课堂纪要与内容摘要，让教研反思更高效、更精准。深中南山创新学校借助ima搭建专属知识库；南山外国语学校（集团）大冲学校借助AI编辑网页，系统梳理各章节基础知识点；蛇口育才教育集团育才二中、南山区教科院附校教育集团松坪学校教师则运用AI设计教案、制作试卷讲评课件，降低教师日常备课工作量，将更多精力投入教学创新。物理是一门以实验为基础的学科，南山区通过“传感器实测+虚拟仿真模拟+ AI工具辅助”的模式，让物理实验突破传统局限，既解决了传统实验中危险高、数据不准、现象不明显等问题，又培养了学生的实验操作和数据处理能力。在数字化实测实验方面，全区多所学校配备温度、电压、电流、压力等各类传感器。南头城学校、荔香学校、南方科技大学附属学校等校用温度传感器同步采集水和油的吸热数据，动态呈现温度变化曲线，让学生直观理解比热容概念；南海中学通过电压电流传感器生成小灯泡的U-I曲线，助力学生掌握电阻随温度变化的规律；同乐实验学校则利用压力与流速传感器探究伯努利原理，将抽象的流体力学数据转化为可观测的直观结果。同时，Excel、Phyphox等软件成为数据处理的重要工具。科创学校用Excel实时绘制电流与电阻的关系图，让学生快速理解“电压一定时电流与电阻成反比”的规律；赤湾学校借助手机内置磁传感器、陀螺仪开展实验，有效减小测量误差。在虚拟仿真实验方面，NoBook虚拟实验室、PhET等平台成为物理课堂的重要辅助工具，南山区哈尔滨工业大学（深圳）实验学校、深圳大学附属教育集团外国语中学依托NoBook物理虚拟实验室，突破传统实验的安全风险、时空限制与耗材约束，实现零风险、可重复、全参数可调的自主虚拟探究；桂湾学校借助虚拟实验还原牛顿第一定律的理想斜面实验，让学生突破现实条件限制理解实验本质；VR设备也为实验教学开辟了新路径，文华学校让学生通过VR开展家庭电路设计，增强了学生的空间感知与实践体验。麒麟第二中学、赤湾学校、学府中学、前海学校等校还利用AI自制交互探究小工具，如杆秤原理模拟器、凸透镜成像规律小程序，让学生在互动操作中突破认知难点，深化对物理原理的理解；海德学校以智能体为辅助工具，提供“物理实验专属智能体”即时求助渠道，打破教师“一对多”指导瓶颈，让学生获得个性化实验指导与反馈，实现技术精准服务学生真实需求。南山区将AI技术融入课堂教学各环节，通过智能互动工具、情境化教学手段、实时学情反馈，推动物理课堂从“教师主讲”向“学生主体”转变，大幅提升课堂参与度和知识吸收效率。在课堂互动上，选择题答题器、智能纸笔成为即时反馈的重要载体。科华学校在牛顿第一定律教学中，通过答题器发布随堂练习，系统秒级生成全班正确率分布，教师可精准定位学生混淆点并及时调整讲解策略；文理学校利用智能纸笔实现答题过程的无感知采集，还原学生解题思路，让教师全面掌握每位学生的学习情况；桂湾学校利用DeepSeek和豆包开发物理答题竞赛网页，以双人PK抢答的形式激发学生学习兴趣，让课堂知识更具趣味性。在情境教学方面，AI技术让抽象物理知识与真实生活、科学史深度融合。龙珠学校在欧姆定律教学中，打造欧姆AI智能体，以科学家第一人称讲述研究历程，与学生实时互动对话，还动态推导定律公式，实现科学叙事与数理逻辑的结合；前海港湾学校借助AI生成生活化问题情境，将密度知识融入物品鉴别、材料选型等真实任务，让学生在解决问题中实现知识的综合应用；南山区中国科学院深圳先进技术研究院实验学校则利用DeepSeek实时评价学生提出的压强应用方案，让学生在真实问题解决中理解物理知识的实用价值。此外，AI动画、数字人也为课堂添彩，麒麟中学用AI动画还原阿基米德与杠杆原理的经典场景，荔香学校等校利用即梦生成数字人微课，让学生在沉浸式体验中学习物理知识。在教学分析方面，希沃课堂智能分析系统成为教师优化教学的重要工具，科华学校在电路故障分析教学中，通过该系统记录师生对话与教学行为，课后自动生成包含授课语速、学生参与度、环节衔接等维度的分析报告，帮助教师发现教学中的问题，如表述不够简练、信息化手段单一等，并据此优化教学策略。南山区构建起“课堂即时评价+过程性实践评价+课后闭环评价”的数字化评价体系，利用AI技术实现学情数据的全维度采集、分析与应用，让评价从“结果导向”向“过程与结果并重”转变，为精准教学、个性化辅导提供坚实数据支撑。课堂即时评价依托答题器、智能纸笔、希沃课堂分析系统等工具，实现学情数据的实时采集与可视化呈现，教师可根据数据及时调整教学节奏，做到“以学定教”。过程性实践评价则以家庭实验室、跨学科实践为载体，南山区各校开展家庭物理小实验比赛，通过公众号、视频号展示学生成果，融合描述性评价与量化评价，让学生的探究过程被看见、被认可；全区各校还鼓励学生利用AI和媒体工具记录跨学科实践项目过程，培养学生的实践能力与反思能力。课后闭环评价形成了“作业批改—学情分析—精准纠偏—巩固提升”的完整链条，科华学校用飞象星球AI作业批改系统，自动批改作业，精准识别单位混淆、公式错用等常见错误，为每位学生生成个性化错题本并推送相似题；北京师范大学南山附属学校（初中部）通过“星火智能批阅机”实现作业数据实时采集与可视化呈现，快速获取学情反馈，把学生隐性的知识漏洞转化为直观数据；海德学校借助“教-学-评一体化”平台搭建物理学科核心素养评价框架，南头城学校、丽湖学校、荔香学校、丽湖学校等校结合高木学习系统研发学习思维图谱，为学生定制专属学习路径，实现精准培优扶弱。南山区物理教师构建起多元化的AI工具使用矩阵，全方位服务于教学资源制作与课程开发，同时依托AI技术开发跨学科课程资源，推动物理教学从“单一学科”向“学科融合”转变，丰富了物理教学的内涵与外延。在AI工具应用上，形成了各有侧重的工具体系：豆包、即梦、剪映被用于微课制作、数字人视频生成和物理学史场景还原；DeepSeek实现智能文本生成、课件设计、试题生成、互动网页开发等多种功能；ChatPPT助力教师快速制作教学课件，弥补教师知识短板；匠邦AI则专注于跨学科PBL方案设计，为探究任务设计提供专业支撑。这些工具让教学资源制作更高效、更优质。在课程开发上，AI技术为跨学科课程研发提供了强大支撑。海德学校在北师大CSTEM团队引领下，开发了“制作能升空的飞机模型”“用水透镜探究近视眼成因”等跨学科课程资源，并在学科网上线；荔香学校利用AI将物理学史与科技典籍以微课、虚拟复原形式呈现，还开展“设计并制作龙骨水车”项目，让学生综合运用杠杆、功、能量转化等知识，实现科技与文化的融合。南头城学校自主研发低成本教学实时反馈系统，利用3D打印、激光切割改良教具，还开发了实验室网络管理系统，实现实验教学的数字化、无纸化管理，为物理教学提供了坚实的硬件与软件支撑。南山区将AI技术融入初中物理教学的实践探索，不仅实现了教学模式的数字化升级，更让物理教学回归“以生为本”的本质，让学生在直观探究、趣味互动、真实应用中感受物理的魅力，提升了核心素养。未来，南山区将继续深化技术与教学的融合创新，不断探索更多元、更高效的物理教学新模式，让数智赋能成为物理教育高质量发展的核心动力。点击左侧链接可查阅往期“地方和学校的经验做法”系列文章
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