人工智能赋能教学设计的迭代优化

选题背景

教学设计处于教学过程的前位阶段，是教学理念、策略和模式的集中体现，也是教学流程的半理想型预设、实践的“施工图”。以传统的方式进行教学设计，存在三方面问题。一是由于缺乏数据支撑，长期以来的“经验主导”导致教学分析失准和教学评价低效；二是过度的“分数追求”导致知识的意义缺失和课堂教学的失趣，教学逐渐体现出“有知识没文化”“有互动没情感”的荒漠化特征；三是标准化课程建设下“差异化缺失”导致教育教学的育人功能失位。

2025年4月，教育部等九部门联合印发《关于加快推进教育数字化的意见》指出，以教育数字化推动教育高质量发展，探索“人工智能+教育”应用场景新范式。人工智能赋能教师破解传统教学设计方式难以避免的症结。基于以上思考，我们以高中物理“斜抛运动”为课题，研究人工智能在教师迭代优化教学设计中的方式。

教学目标

抛体问题是生活中投掷现象的模型化抽象，“从生活中来”是科学建模过程，培养学生的抽象思维和分析综合能力；“到生活中去”是解决问题过程，培养学生的迁移应用能力，帮助学生塑造正确的知识观。

本课例聚焦以下目标。1.知识与技能：知道抛体运动的内涵，会运用“运动的合成与分解”解斜抛运动问题，能够从斜抛运动的原理角度出发分析生活中的投篮、投铅球等问题，实现从“会解题”到“会解决真实问题”，再到“能发现问题并解决”的能力进阶提升。2.过程与方法：体验曲线运动解题方法的迁移过程，掌握“化曲为直”的思想方法，通过探究与比较不同方法解斜抛运动问题锻炼发散性创新思维和批判性思维，在主题为“探究影响铅球投掷远近的因素”项目化学习中养成建模思维和高阶迁移思维。3.情感、态度与价值观：通过体验斜抛运动知识与方法的不断深入，体会物理学科的逻辑之美和思辨之美；以项目化学习研究真实问题，形成严谨的科学态度；体验数学—物理学科融合的研究方法，保持探究热情。

教学设计创新

一是借助人工智能和智慧平台提升教学的准确度、丰富度、效率和个性化水平，构建“师—机—生—智慧平台”协同发展的教学新生态，实现教学设计的闭环迭代优化。二是通过项目化学习将学生由课内引向课外、由试题引向问题、由理想化情境引向真实世界，学生在“知识学习→迁移解题→解决问题→问题解决”的学习过程中培育学科核心素养。三是引入学习进阶理论，在解题研究部分采用“给定角度→提示角度→自主运用→多角度系统”的进阶体系，让学生体会物理的发散之美，在思维的层进中智趣共生。

教学实施

1.课前分析

学情分析：基于智慧教育系统的小题得分统计分析，学生已经掌握平抛运动及其研究方法，对“化曲为直”思想有较为深入的理解，但对平抛运动的推论应用不熟练。通过课堂观察，学生学习态度积极，学习习惯良好，探究意愿强烈，与教师互动良好。

教情分析：教师能熟练应用DeepSeek等生成式人工智能，具备在中国知网、国家中小学智慧教育平台、国家智慧教育公共服务平台查阅资料的条件，学校具备学生课外探究的软、硬件条件。

2.教学实施环节

环节1：情境迁移，趣味导入—感性认识斜抛运动

设计意图：在导入环节，精练且不失趣味地复习“自由落体→竖直上抛运动→平抛运动”的知识链，进而引出斜抛运动。教师设计：教师就地取材，将粉笔头自由释放、竖直向上抛出和水平抛出，并进行理想模型假设，回顾已学知识。将粉笔头斜向抛出，观察运动轨迹。使用DeepSeek优化：向每两位学生发放一颗弹跳小球，合作完成两项任务：一是将小球静止释放，二是将小球水平抛出，分别观察小球的两次下落和反弹运动。关键点引导：请观察小球第二次反弹的运动并尝试用形象的语言进行描述。

环节2：聚焦知识，探究本质—什么是斜抛运动

设计意图：帮助学生系统构建知识体系，带领学生意识到“斜抛运动”应构建在“抛体运动”大概念之下，“仅受重力作用”是共性条件，初速度不同是两者的差异根源。教师设计：明确斜抛运动的定义，通过“类比法”罗列比较自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动和斜抛运动的异同点。使用DeepSeek优化：首先建议学生手绘“抛体运动”思维导图，并由学生分享汇报。其次教师在中国知网以“思维导图”“抛体”为主题进行搜索（课前准备好），将成熟的思维导图向学生展示，并组织学生表述可取点和疑惑点。关键点引导：请学生比较各类抛体运动，以思维导图的形式构建脑中的抛体运动知识结构。

环节3：聚焦方法，迁移提升—怎样研究斜抛运动

设计意图：通过构建“多题一解”和“一题多解”的方法体系培养学生的高阶思维能力。教师设计：第1步，以例示范（见表1）。第2步，教师引导学生构建完善的解题方法体系。借助人工智能优化：（1）本环节后三种方法均需要借助中国知网平台实现资源拓展。（2）正交分解法可借助国家智慧教育公共服务平台讲解。

环节4：回归生活，解决问题—项目化学习“探究影响铅球投掷远近的因素”

设计意图：引导学生解决具有复杂性特征的真实问题，培养学科核心素养。教师设计：创设运动员投铅球问题的情境。某小组通过查阅资料，铅球质量m=4千克，阻力系数k=0~0.1之间浮动，铅球出手速度v0=17米/秒，铅球出手高度1.8米，当地重力加速度g=9.8米/秒2。

第1步，借助GeoGebra软件进行模拟实验，作出k值为0和0.05时的运动轨迹曲线族图，并列出不同阻力系数下最远距离与发射角的对应关系表。根据表格可以得出如下结论：（1）阻力系数对最远距离能够产生较大影响。（2）阻力系数由0增加到0.1，最佳抛射角相差0.01，即0.57度，在实际投掷运动中很难把控这个差异，因此阻力系数对最佳抛射角的影响不大。出手高度为1.8米、出手速度为17米/秒时最佳抛射角为42—43度（0.74-0.75）。

第2步，以小组为单位的投铅球实践研究，组织小组之间成果交流。

本课例着重体现了生成式人工智能DeepSeek、智能平台、资源平台和智能图像模拟软件GeoGebra促进教学设计的迭代优化，构建“师+机+生+智慧平台”的教学设计全新生态，最终构建以完整的知识体系为核，以完善的方法体系为链，以解决真实问题为导的智趣共生、素养生成的高效课堂。

（丁志坚单位系云南省曲靖市第一中学，李德安单位系华东师范大学教师教育学院）

《人民教育》2025年第15-16期