選題背景

(資料圖片)

教學(xué)設(shè)計(jì)處于教學(xué)過程的前位階段，是教學(xué)理念、策略和模式的集中體現(xiàn)，也是教學(xué)流程的半理想型預(yù)設(shè)、實(shí)踐的“施工圖”。以傳統(tǒng)的方式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，存在三方面問題。一是由于缺乏數(shù)據(jù)支撐，長(zhǎng)期以來的“經(jīng)驗(yàn)主導(dǎo)”導(dǎo)致教學(xué)分析失準(zhǔn)和教學(xué)評(píng)價(jià)低效；二是過度的“分?jǐn)?shù)追求”導(dǎo)致知識(shí)的意義缺失和課堂教學(xué)的失趣，教學(xué)逐漸體現(xiàn)出“有知識(shí)沒文化”“有互動(dòng)沒情感”的荒漠化特征；三是標(biāo)準(zhǔn)化課程建設(shè)下“差異化缺失”導(dǎo)致教育教學(xué)的育人功能失位。

2025年4月，教育部等九部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)教育數(shù)字化的意見》指出，以教育數(shù)字化推動(dòng)教育高質(zhì)量發(fā)展，探索“人工智能+教育”應(yīng)用場(chǎng)景新范式。人工智能賦能教師破解傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)方式難以避免的癥結(jié)。基于以上思考，我們以高中物理“斜拋運(yùn)動(dòng)”為課題，研究人工智能在教師迭代優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)中的方式。

教學(xué)目標(biāo)

拋體問題是生活中投擲現(xiàn)象的模型化抽象，“從生活中來”是科學(xué)建模過程，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和分析綜合能力；“到生活中去”是解決問題過程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移應(yīng)用能力，幫助學(xué)生塑造正確的知識(shí)觀。

本課例聚焦以下目標(biāo)。1.知識(shí)與技能：知道拋體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)涵，會(huì)運(yùn)用“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”解斜拋運(yùn)動(dòng)問題，能夠從斜拋運(yùn)動(dòng)的原理角度出發(fā)分析生活中的投籃、投鉛球等問題，實(shí)現(xiàn)從“會(huì)解題”到“會(huì)解決真實(shí)問題”，再到“能發(fā)現(xiàn)問題并解決”的能力進(jìn)階提升。2.過程與方法：體驗(yàn)曲線運(yùn)動(dòng)解題方法的遷移過程，掌握“化曲為直”的思想方法，通過探究與比較不同方法解斜拋運(yùn)動(dòng)問題鍛煉發(fā)散性創(chuàng)新思維和批判性思維，在主題為“探究影響鉛球投擲遠(yuǎn)近的因素”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中養(yǎng)成建模思維和高階遷移思維。3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過體驗(yàn)斜拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)與方法的不斷深入，體會(huì)物理學(xué)科的邏輯之美和思辨之美；以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)研究真實(shí)問題，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；體驗(yàn)數(shù)學(xué)—物理學(xué)科融合的研究方法，保持探究熱情。

教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

一是借助人工智能和智慧平臺(tái)提升教學(xué)的準(zhǔn)確度、豐富度、效率和個(gè)性化水平，構(gòu)建“師—機(jī)—生—智慧平臺(tái)”協(xié)同發(fā)展的教學(xué)新生態(tài)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的閉環(huán)迭代優(yōu)化。二是通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)將學(xué)生由課內(nèi)引向課外、由試題引向問題、由理想化情境引向真實(shí)世界，學(xué)生在“知識(shí)學(xué)習(xí)→遷移解題→解決問題→問題解決”的學(xué)習(xí)過程中培育學(xué)科核心素養(yǎng)。三是引入學(xué)習(xí)進(jìn)階理論，在解題研究部分采用“給定角度→提示角度→自主運(yùn)用→多角度系統(tǒng)”的進(jìn)階體系，讓學(xué)生體會(huì)物理的發(fā)散之美，在思維的層進(jìn)中智趣共生。

教學(xué)實(shí)施

1.課前分析

學(xué)情分析：基于智慧教育系統(tǒng)的小題得分統(tǒng)計(jì)分析，學(xué)生已經(jīng)掌握平拋運(yùn)動(dòng)及其研究方法，對(duì)“化曲為直”思想有較為深入的理解，但對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的推論應(yīng)用不熟練。通過課堂觀察，學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度積極，學(xué)習(xí)習(xí)慣良好，探究意愿強(qiáng)烈，與教師互動(dòng)良好。

教情分析：教師能熟練應(yīng)用DeepSeek等生成式人工智能，具備在中國(guó)知網(wǎng)、國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)、國(guó)家智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)查閱資料的條件，學(xué)校具備學(xué)生課外探究的軟、硬件條件。

2.教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)

環(huán)節(jié)1：情境遷移，趣味導(dǎo)入—感性認(rèn)識(shí)斜拋運(yùn)動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖：在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，精練且不失趣味地復(fù)習(xí)“自由落體→豎直上拋運(yùn)動(dòng)→平拋運(yùn)動(dòng)”的知識(shí)鏈，進(jìn)而引出斜拋運(yùn)動(dòng)。教師設(shè)計(jì)：教師就地取材，將粉筆頭自由釋放、豎直向上拋出和水平拋出，并進(jìn)行理想模型假設(shè)，回顧已學(xué)知識(shí)。將粉筆頭斜向拋出，觀察運(yùn)動(dòng)軌跡。使用DeepSeek優(yōu)化：向每?jī)晌粚W(xué)生發(fā)放一顆彈跳小球，合作完成兩項(xiàng)任務(wù)：一是將小球靜止釋放，二是將小球水平拋出，分別觀察小球的兩次下落和反彈運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵點(diǎn)引導(dǎo)：請(qǐng)觀察小球第二次反彈的運(yùn)動(dòng)并嘗試用形象的語言進(jìn)行描述。

環(huán)節(jié)2：聚焦知識(shí)，探究本質(zhì)—什么是斜拋運(yùn)動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生系統(tǒng)構(gòu)建知識(shí)體系，帶領(lǐng)學(xué)生意識(shí)到“斜拋運(yùn)動(dòng)”應(yīng)構(gòu)建在“拋體運(yùn)動(dòng)”大概念之下，“僅受重力作用”是共性條件，初速度不同是兩者的差異根源。教師設(shè)計(jì)：明確斜拋運(yùn)動(dòng)的定義，通過“類比法”羅列比較自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)的異同點(diǎn)。使用DeepSeek優(yōu)化：首先建議學(xué)生手繪“拋體運(yùn)動(dòng)”思維導(dǎo)圖，并由學(xué)生分享匯報(bào)。其次教師在中國(guó)知網(wǎng)以“思維導(dǎo)圖”“拋體”為主題進(jìn)行搜索（課前準(zhǔn)備好），將成熟的思維導(dǎo)圖向?qū)W生展示，并組織學(xué)生表述可取點(diǎn)和疑惑點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)引導(dǎo)：請(qǐng)學(xué)生比較各類拋體運(yùn)動(dòng)，以思維導(dǎo)圖的形式構(gòu)建腦中的拋體運(yùn)動(dòng)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

環(huán)節(jié)3：聚焦方法，遷移提升—怎樣研究斜拋運(yùn)動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖：通過構(gòu)建“多題一解”和“一題多解”的方法體系培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。教師設(shè)計(jì)：第1步，以例示范（見表1）。第2步，教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完善的解題方法體系。借助人工智能優(yōu)化：（1）本環(huán)節(jié)后三種方法均需要借助中國(guó)知網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源拓展。（2）正交分解法可借助國(guó)家智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)講解。

表1：解題方法教學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)階

環(huán)節(jié)4：回歸生活，解決問題—項(xiàng)目化學(xué)習(xí)“探究影響鉛球投擲遠(yuǎn)近的因素”

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生解決具有復(fù)雜性特征的真實(shí)問題，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。教師設(shè)計(jì)：創(chuàng)設(shè)運(yùn)動(dòng)員投鉛球問題的情境。某小組通過查閱資料，鉛球質(zhì)量m=4千克，阻力系數(shù)k=0~0.1之間浮動(dòng)，鉛球出手速度v0=17米/秒，鉛球出手高度1.8米，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8米/秒2。

第1步，借助GeoGebra軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，作出k值為0和0.05時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線族圖，并列出不同阻力系數(shù)下最遠(yuǎn)距離與發(fā)射角的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。根據(jù)表格可以得出如下結(jié)論：（1）阻力系數(shù)對(duì)最遠(yuǎn)距離能夠產(chǎn)生較大影響。（2）阻力系數(shù)由0增加到0.1，最佳拋射角相差0.01，即0.57度，在實(shí)際投擲運(yùn)動(dòng)中很難把控這個(gè)差異，因此阻力系數(shù)對(duì)最佳拋射角的影響不大。出手高度為1.8米、出手速度為17米/秒時(shí)最佳拋射角為42—43度（0.74-0.75）。

第2步，以小組為單位的投鉛球?qū)嵺`研究，組織小組之間成果交流。

本課例著重體現(xiàn)了生成式人工智能DeepSeek、智能平臺(tái)、資源平臺(tái)和智能圖像模擬軟件GeoGebra促進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的迭代優(yōu)化，構(gòu)建“師+機(jī)+生+智慧平臺(tái)”的教學(xué)設(shè)計(jì)全新生態(tài)，最終構(gòu)建以完整的知識(shí)體系為核，以完善的方法體系為鏈，以解決真實(shí)問題為導(dǎo)的智趣共生、素養(yǎng)生成的高效課堂。

（丁志堅(jiān)單位系云南省曲靖市第一中學(xué)，李德安單位系華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院）

《人民教育》2025年第15-16期