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人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学探究!
摘要：人工智能与教育领域的深度融合推动了智慧教育新生态的构建，呈现出素养目标深融、虚实场域融合、人机交互协同、学习空间联通、学习个性化等特征。文章以沪科版九年级物理全一册“发电机是怎样工作的”教学为例，围绕生成项目主题、创设感知情境、确定项目方案、课后体验实践、监控项目过程等环节，探讨人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学的具体策略。实践表明，该模式有助于打破学科壁垒，助力跨学科教学常态化落地，为学生物理学科核心素养的全面发展提供有效支撑。
关键词：人工智能；初中物理；跨学科项目化教学；教学策略；核心素养
物理课程标准明确指出，要准确把握跨学科实践教学定位。初中物理跨学科项目化教学基于真实问题情境，以物理学科为基础，融合多学科知识结构与思维方法，有助于学生物理核心素养的全面培育。然而，在实际教学场域中，初中物理跨学科项目化教学普遍陷入“ 高认同、低执行”的现实困境，日常课堂中的实际渗透率并不高[ 1 ]。《关于加快推进教育数字化的意见》强调，全面推进智能化，促进人工智能助力教育变革[ 2 ]。在这一进程中，人工智能凭借其信息整合 、资源筛选与路径规划等技术优势，在初中物理跨学科教学中显现优势 。如何以人工智能赋能初中物理跨学科项目教学变革，助力跨学科教学常态化落地，已成为当前物理课程教学改革重点研究方向。
一、人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学的特点
在人工智能驱动下，传统课堂迎来以智能体为工具、数据支撑和个性化调控为特征的智慧教育新生态。在此背景下，初中物理跨学科项目化学习呈现出素养目标深度融合、虚实空间联通、人机交互协同以及学习个性化等鲜明特征。
1.素养目标深融
人工智能具备信息检索、整合分析、内容生成等多重能力，能够基于学情数据和项目内容智能生成教学目标，实现物理学科素养与其他学科素养的深度融合。一方面，这使跨学科目标更加贴合学生实际水平与真实需求，可增强目标的针对性与适应性。另一方面，有助于教师精准识别项目所涉及的多学科素养，提升目标设计的系统性与效率，打造不同学科素养深度融合的教学目标。
2.虚实场域融合
教育的重大变革，本质上是“域”的更替 。人工智能与虚拟现实、增强现实等技术的融合，为创设虚实交融的学习情境提供了条件 ，可促进跨学科教学场景重构 。初中物理跨学科项目化教学以真实问题为驱动，在人工智能的赋能下，教师可依托虚实交融的学习空间提出核心问题 ，引导学生在真实感与沉浸感兼具的情境中展开探究，丰富跨学科体验。
3.人机交互协同
随着人工智能与教育领域的深度融合，人与机器正逐步建立起“理解—对话”式的深度互动机制。通过豆包、DeepSeek 等智能体工具，教师可重塑师生关系、人机关系，构建数据驱动的“师—生—机”协同育人新格局 。相较于传统“师—生”二元关系，教师、学生、智能体之间的深度协同与交互，可支持学生围绕跨学科问题开展辩证思考、逻辑推理与规律论证，有效拓展思维。这种人机交互新生态的构建，为初中物理跨学科项目的稳步实施提供了技术支撑。
4. 学习空间联通
课前、课中、课后是传统初中物理跨学科项目化教学的基本时空划分，也是教学活动开展的物理场域。传统物理跨学科项目化教学受制于固定空间和线性教学流程，具有较大的局限性。人工智能技术的融入，则打破了这一束缚，有效联结了课前、课中、课后各环节，实现了学习空间的深度联通。这种联通不仅拓展了项目实施的场域边界，也增强了学习过程的真实性与解释力，为跨学科项目的灵活开展创造了有利条件[ 3 ]。
5. 学习个性化
传统模式下，初中物理跨学科项目化教学多按统一进度推进，依赖教师主观经验，对学生特点关注不够。人工智能的运用，使物理跨学科项目化教学逐渐从经验主导转向数据支撑、从整体统一转向个性关注，为因材施教提供了有力保障，也让个性化学习真正成为可能[ 4 ]。在人工智能的赋能下，教师能够动态采集与分析学生数据，及时发现其优势与短板，并据此开展精准辅导与干预 。这一过程有效回应了学生的多样化学习需要，可推动因材施教理念在跨学科项目中的落地。
二、人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学的策略
人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学，需遵循项目化教学规律，打造“ 主题生成—问题导入—方案确定—成果生成—评价反馈 ” 的融入路径，支持学生围绕物理学科核心素养展开跨学科探究，促进真实问题的有效解决 。下面，笔者以沪科九年级全一册“发电机是怎样工作的”教学为例，探索人工智能赋能初中物理跨学科项目化教学的具体策略。
1.生成项目主题，构建教学目标
教学目标是初中物理跨学科项目化教学的逻辑起点，其设定质量直接影响整体学习成效。在人工智能赋能下，教师应强化素养立意，依托真实学情数据，在具有综合性、应用性的项目主题引领下，建构以物理学科核心素养为本的跨学科项目教学目标，为后续教学活动的设计与实施提供明确的方向引领，切实发挥跨学科项目化教学的育人价值[ 5 ]。沪科版九年级全一册“ 发电机是怎样工作的”教学围绕发电机工作原理及能量转化展开，属于电磁现象与能量守恒的综合应用 。结合当前可再生能源发展的时代背景，教师可聚焦地理学科中的“ 风力发电”难点，以“搭建风力发电结构模型”作为跨学科项目主题，引导学生融合物理、地理、生物、信息科技等多学科知识，让学生在问题分析、模型建构中锻炼综合实践能力 。项目主题确定后，教师应以核心素养为导向设定具体的学习项目 。课程标准指出，物理教学应致力于培养学生的物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养 。基于此，教师可将“搭建风力发电结构系统”的跨学科教学目标设计如下 。第一，了解风力发电的发展历程，认识其基本构造与工作原理，形成对风能利用的系统认知（区域认知、科学思维）。第二，从能量转化与转移的角度理解风力发电过程（物理观念、科学探究）。第三，通过搭建“ 风力发电系统结构”模型，探究影响风力发电效率的主要因素，并提出改进建议（科学探究、区域认知、综合思维、数字化学习与创新）。第四，对比模型与实地风力发电系统，评估模型运行的可行性（科学思维、科学态度与责任）。第五，了解风力发电对社会发展的积极影响，认识风能开发对可持续发展的意义（人地协调观、科学态度与责任）。
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