AI赋能高中物理核心素养落地的教学实践探索

李珊珊

庄河市第五高级中学；辽宁省大连市庄河；116400

摘要：高中物理核心素养涵盖物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度，是落实立德树人根本任务、培养创新型人才的关键载体。随着教育数字化转型推进，人工智能技术以其智能化、个性化、场景化的优势，为破解高中物理教学中抽象知识难理解、个性化需求难以满足、探究实践受限制等困境提供了全新路径。

关键词：AI技术；高中物理；核心素养；教学实践

一、引言

高中物理作为一门以实验为基础、以思维为核心的学科，其教学不仅要传递物理知识与技能，更要聚焦核心素养培育，引导学生形成正确的物理观念、发展科学思维、提升探究能力、树立科学态度与社会责任感。然而，传统高中物理教学模式存在诸多局限：抽象的物理概念与规律难以直观呈现，导致学生物理观念建构困难；“一刀切”的教学方式无法适配学生的认知差异，制约科学思维的个性化发展；实验教学受设备、安全、时空等条件限制，难以充分开展探究实践，影响核心素养的全面落地。

二、AI赋能高中物理核心素养落地的核心逻辑

高中物理核心素养的四个维度相互关联、有机统一，而AI技术的特性与核心素养的培育需求高度契合，形成了“技术赋能—场景适配—素养落地”的核心逻辑。

从物理观念培育来看，AI技术通过可视化、具象化呈现，将抽象的物理概念转化为可感知的场景，帮助学生建立物质、运动和相互作用、能量三大主题的认知框架，逐步形成系统化的物理观念。例如，通过AI三维建模与动画演示，可将电磁感应、天体运动等抽象现象直观呈现，让学生清晰理解物理规律的本质，落实课程标准中“强化物理观念建构”的要求。

从科学思维培育来看，AI技术通过逻辑推理、问题拆解、变式训练等功能，引导学生开展分析、推理、建模等思维活动，培养其批判性思维与创新思维。AI智能答疑系统可针对学生的解题思路进行精准引导，拆解复杂物理问题的思维步骤，帮助学生掌握科学的思维方法，契合课程标准中“加强科学思维培养”的导向。

从科学探究培育来看，AI虚拟实验室打破了传统实验的局限，为学生提供安全、灵活、可重复的探究环境，让学生自主设计实验、调节参数、分析结果，完整经历科学探究的全过程，提升探究实践能力。这与课程标准中“强化探究实践，培育科学探究素养”的要求高度一致。

从科学态度与责任培育来看，AI技术可整合前沿物理成果与我国科技成就，引导学生关注物理学科与社会发展的联系，培养其严谨求实的科学态度、报国强国的责任感，落实课程标准中“培养学生社会责任感以及将科学服务于人类的使命感”的目标。

三、AI赋能高中物理核心素养落地的教学实践路径

结合高中物理教学实际与核心素养培育要求，从课前、课中、课后三个环节，构建AI赋能高中物理核心素养落地的实践路径，实现技术与教学的深度融合，推动核心素养培育常态化、精准化。

（一）课前：AI精准学情分析，锚定素养培育起点

课前准备是核心素养落地的基础，AI技术可通过精准学情分析，为个性化教学与素养培育精准定位。教师可借助AI教学平台，收集学生过往的学习数据、错题记录、学习偏好等信息，生成个性化学情画像，清晰掌握学生在物理概念、规律、思维方法等方面的薄弱点，以及不同学生的认知水平差异。

基于学情画像，AI可自动生成差异化的课前预习任务：对于基础薄弱的学生，推送概念微课、简单例题等资源，帮助其巩固基础，为课堂学习做好铺垫；对于学有余力的学生，推送拓展性问题、跨学科探究任务，激发其探究兴趣，培养创新思维。

（二）课中：AI场景化赋能，推动素养深度培育

课堂教学是核心素养落地的核心环节，借助AI技术构建场景化、互动化的教学环境，可有效突破教学难点，推动核心素养深度培育。

在物理观念培育方面，利用AI可视化技术，将抽象的物理概念与规律转化为动态场景。例如，在“电磁感应”教学中，AI可通过三维动画演示磁场变化、导体运动与感应电流的关系，让学生直观感受电磁感应现象的本质，理解“磁生电”的规律，逐步建立“场”的物理观念；在“机械能守恒”教学中，AI可模拟不同场景下物体的能量转化过程，帮助学生形成“能量守恒”的核心观念，落实课程标准中“加强物理观念建构”的要求。

在科学思维培育方面，AI可构建分层递进的问题链，引导学生开展逻辑推理与建模活动。教师可借助AI工具设计探究性问题，AI根据学生的回答实时反馈，引导学生修正思路、深化理解。例如，在“牛顿第二定律”教学中，AI可通过问题链引导学生分析“力、质量与加速度的关系”，从提出假说到逻辑推理，再到模型建构，逐步培养学生的科学思维。同时，AI可提供变式训练，通过改变问题条件，引导学生多角度思考，提升其思维的灵活性与批判性。

（三）课后：AI个性化拓展，巩固素养培育成效

课后拓展是核心素养落地的延伸，AI技术可通过个性化作业推送、实时答疑、过程性评价等功能，巩固课堂教学成效，推动核心素养持续提升。

AI可根据学生的学情画像与课堂表现，自动生成个性化课后作业，实现“千人千题”。作业设计兼顾基础巩固与能力提升，既包含基础题型，帮助学生巩固物理概念与规律，强化物理观念；也包含探究性、开放性题型，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养科学思维与探究能力。同时，AI可实时批改作业，针对学生的错误进行精准解析，指出错误原因与改进方法，帮助学生及时纠正偏差，深化理解。

四、AI赋能高中物理核心素养落地的保障措施

AI赋能高中物理核心素养落地，需要从教师能力、技术应用、教学理念三个方面构建保障体系，确保技术与教学深度融合，提升素养培育实效。

一是强化教师AI应用能力培养。教师是AI赋能教学的核心主体，需加强对教师的AI技术培训，引导教师掌握AI教学工具的使用方法，提升其利用AI进行学情分析、教学设计、探究引导的能力。同时，引导教师树立“AI+素养”的教学理念，明确AI技术是素养培育的工具，而非替代教师，实现教师主导与AI辅助的有机结合，避免技术滥用。

二是优化AI教学资源建设。结合高中物理课程标准与核心素养要求，开发适配高中物理教学的AI资源，包括可视化教学资源、虚拟实验资源、个性化作业资源等，确保资源的科学性、针对性与实用性。同时，加强资源整合与共享，打破区域、学校之间的资源壁垒，让更多学生能够享受优质的AI教学资源，促进教育公平。

三是坚持素养导向的教学评价。构建“AI+素养”的过程性评价体系，摒弃单一的分数评价，注重对学生物理观念、科学思维、探究能力、科学态度与责任的全面评价。利用AI技术记录学生的学习过程与素养发展轨迹，实现评价的精准化、常态化，发挥评价对素养培育的导向与激励作用，推动核心素养真正落地。

五、结语

AI技术为高中物理核心素养落地提供了全新的教学路径，其可视化、个性化、场景化的优势，能够有效破解传统教学的局限，推动教学模式转型，助力学生核心素养的全面提升。通过课前AI精准学情分析、课中AI场景化赋能、课后AI个性化拓展，可实现核心素养培育的常态化、精准化，落实《普通高中物理课程标准（2017年版2025年修订）》的育人要求。

参考文献

[1] 张敏，刘军. AI技术赋能高中物理核心素养培育的实践路径[J]. 中学物理教学参考，2024（12）：34-37.

[2] 陈燕. 人工智能在高中物理教学中的创新应用与实践路径[J]. 物理教学探讨，2023，41（8）：28-31.

[3] 教育部教育信息化技术标准委员会. 中小学AI素养框架：内容及培育路径[R]. 北京：中国教育信息化网，2026.

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