滚动信息2

摘要：人工智能正潜移默化地深入中学物理课堂，为传统课堂中的抽象概念、实践操作等问题提供了新路径。本文以“家庭电路”一节为例谈谈AI赋能下物理学习课堂的探索。

关键词：人工智能；物理教学；家庭电路

人工智能（AI）已悄然出现在各领域，它正在悄然无息地改变中小学课堂的教学；在2025最新版的《普通高中物理课程标准》修订版中有这样的一句“要带领学生探索如何运用人工智能解决物理学习中的疑难问题，提高学生学习物理的效率，培养学生在人工智能背

景下的创新实践能力[1]”。所以在新时代如何使中学物理学习紧跟时代步伐，引导学生更深入了解新时代的先进技术已成为教育工作者面临的新问题，特别是在教学中如何让该技术更好的赋能物理学习课堂的教学。

“家庭电路”为普通高中教科版物理必修三一节的内容，相对于初中“家庭电路”一节更侧重电路原理溯源、负载功率分析、故障电学逻辑与安全用电等。在教学中电路模型抽象、实操实验存在安全隐患、动态电路故障难以可视化等，因此难以让学生能够直观认知。面对该问题，现阶段的课堂可以利用人工智能生成虚拟与仿真实验，模拟家庭电路，让学生能够直观，甚至交互式的体验；让人工智能真正地服务于学生的物理学习。本文以“家庭电路”为切入点，结合教学实践案例，谈谈AI赋能下物理学习课堂的探索。

一．从“抽象”到“真实”

在家庭电路中，输电线很长，不能像实验室里做实验一样电阻可以忽略。请同学们思考一下，在家庭电路中，大功率的用电器同时使用过多存在哪些安全隐患？

输电线在通电过程中会产生一定的焦耳热，从而使得温度升高。如果温度升高过多，就会造成输电线的绝缘外皮老化，绝缘性能下降，从而造成漏电，容易发生人身伤害事故。

我们要如何提高用电安全呢？如果从电线的选择上有什么要求吗？

对于长度一定的导线来说,横截面积越小,电阻越大,为了用电安全,对于某种规格的导线,其允许通过的电流要有所限制。

以上的教学设计为传统的教学方式，显得平平淡淡，而且学生很难吸引学生的兴趣，而且还很抽象。“抽象”的事物往往让学生很难理解，久而久之就会对该科目的学习失去兴趣。在家庭电路中，如果教师仅仅以传统的方式展示并讲解家庭中地面与墙面电路铺设的电线需要选择多大平方的、配电箱的内部结构、漏电保护器的工作原理等，很难让学生激发学习的兴趣，同时学生往往难以形成清晰表象，同时也很难让学生体会到线选择平方不足会造成什么问题。那么让“抽象描述”到“真实情境”展示就很有必要，利用生成式AI制作反面的教育视频，比如“选择不适当的平方线会造成怎样的后果”的动态视频，引导学生分析原因，其原因在于选择不合理的线，在大功率的用电器使用时电流过大，发生火灾，可以迅速将学生带入问题情境等。

二．从“静态”到“动态”

静态呈现往往没有动态可视那么有冲击感，兴趣感。电线埋在墙内，电流看不见、摸不着，开关为什么不能接在零线上？故障如何排查呢？等。那么面对一系列的问题，可以借助AI技术使传统的静态电路图可以“活”起来，模拟家庭虚拟电路，在虚拟电路中，如果将开关接在零线上，系统不仅提示“错误”，还可以用虚拟电表插入电器的火线处可以观察到虚拟电表发光，与开关接在火线上生成对比动画。这种“可见”的认知反馈，帮助学生建构起安全、规范的认知，从侧面体现物理的核心素养，同时也再次表示学好物理、学会物理是非常有必要的，非常有用的。

三．从“模拟”到“交互”

多高的电压对人体是安全的?36 V。36V是一般情况下使用的标准；特别恶劣的情况，如在金属容器内、特别潮湿处等特别危险环境中使用的手持照明灯要采用更低电压12 V；水下等作业场所的手持照明灯具应采用最低电压6 V。

如果这样介绍想必也是枯燥无味，而且真实电路的电压往往在220V，存在严重的安全隐患，实验室的模拟实验又难以复原真实的场景，那么多高的电压对人体安全？那么AI 情景模拟通过 “参数调控 — 现象反馈” 的交互循环，为学生展示 “家庭电路”不同电压下的安全程度，其核心是分析 “条件 — 现象 — 结论” 的因果关系，这种探究实践的深度还体现在“从解题到解决真实问题”的转变上。

四．从“理论”到“现实”

在利用AI赋能的技术支持下完成了“安全用电”的学习后，可以安排学生利用AI技术根据自己的家的户型图设计合理的电路方案，然而利用课余时间进行分享。所以在人工智能时代，教育的目的不仅仅是传授知识，还要让AI成为学生解决问题的“伙伴”而非简单的“答案生成器”。

五．物理课堂实施的难点

AI 技术打破了传统物理课堂教学资源的局限性，特别是打破静态资源到动态资源的转化，而且给予相应的命令可以生成自己想要达到的效果，这是在以往是很难实现的。在现阶段部分教师面临的问题，一是部分教师认为技术应用门槛高，难以熟练设计、调试情景，在尝试后因操作不当导致效果不佳，认为没有必要；二是为了AI而AI，注重“视觉效果”，忽视知识本质，同时也达不到思维训练的深度。面对种种困难与问题，不仅仅是教师本身需要学习，同时也需要相关部门组织技术培训与资源共享，同时也可以与AI资源有优势的高校、同行进行合作等。

六．结束语

未来，随着AI技术的不断成熟，AI赋能更多、更广阔的空间，相信AI 技术能为高中物理教学开辟新方式，使工具的优势真正发挥出来，推动学生物理核心素养的全面提升，推动物理传统课堂向新时代课堂转变，但不管如何变化，其核心素养是不变的，即物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017 年版 2025 年修订）[S].北京：人民教育出版社,2025.

[2] 刘志强. AI技术在高中物理教学中的应用策略[J].数理天地（高中版）, 2025 (4):167-169.

鲁斌

四川省成都市航天中学校