“AIGC支持下初中物理深度学习的实践研究”调查报告
太仓市双凤中学 赵洪明
摘要：通过对太仓市初中物理教师和太仓市双凤中学各年级学生的调查发现，所有年龄段的教师都认为AIGC在教育教学中具有积极意义，注重AIGC的渗透，且课堂上注重深度学习的建构过程的教学，学生有自主学习的意识，对AIGC有一定的了解。笔者衷心希望：教师在初中物理教学过程中渗透AIGC，提升学生的物理深度学习素养，注重知识、思维、能力的生长，利用AIGC内在的力量实现学科育人的教育目标。
关键词：AIGC、深度学习、调查
一、引言
《义务教育初中物理课程标准（2022版）》强调培养学生的核心素养，包括科学精神、科学思维、科学方法和科学态度。为实现这些目标，初中物理教师可以利用AIGC（人工智能生成内容）技术来促进学生的深度学习。
首先，教师可以利用AIGC技术创建个性化学习资源。通过分析学生的学习数据，AIGC可以生成定制的练习和教程，帮助学生巩固物理概念和原理。这种个性化的方法能够满足不同学生的学习需求，提高他们的学习效率。
其次，AIGC技术可以提供模拟实验和虚拟实验室环境。这些工具使学生能够在没有物理实验器材的情况下，进行实验操作和观察物理现象。通过模拟实验，学生可以安全地探索复杂的物理概念，如力学、光学和电学，从而增强他们的理解和实践能力。
此外，教师可以利用AIGC技术进行实时反馈和评估。AIGC系统可以自动评估学生的作业和测试，提供即时反馈，帮助学生及时了解自己的学习进度和存在的问题。这种及时反馈有助于学生自我调整学习策略，促进深度学习。
教师还可以利用AIGC技术促进学生的探究学习和创新思维。通过设计开放性问题和项目，鼓励学生使用AIGC工具进行研究和创新。例如，学生可以使用AIGC生成的数据进行分析，提出假设，并设计实验来验证这些假设。
最后，教师应培训学生批判性地评估AIGC生成的内容。在信息爆炸的时代，学生需要学会辨别信息的真伪和可靠性。教师应引导学生批判性地思考AIGC技术提供的资源，培养他们的信息素养。
本课题将教学内容置身于AIGC的真实情境中，基于深度学习背景，厘清相关教学内容的发展历程，实现知识生长和知识整体建构；通过整体构建初中物理深度学习课堂，优化课堂教学样态，实现学生物理核心素养的培育生长过程。
二、调查过程
（一）教师层面
1.调查对象
调查的样本是太仓市初中物理教师，通过问卷星回收答卷52份。其中青年教师共占61.5%，骨干教师占19.2%，资深教师占11.5%。
2.问卷设计
问卷主要从三个层面设计了个问题：第一个层面是教师对AIGC的认知，题目是1、2、３题；第二个层面是教师对深度学习的积累，题目是４、５、６题；第三个层面是教师在物理教学中渗透AIGC的现状，题目是７、8、9、10题.
3.调查结果
（1）教师对AIGC的积累情况
调查表明，对于AIGC认识情况，大部分教师是接触过的，占比61.54%；深入去了解的不多，占比5.77%。认为AIGC在教育领域的应用前景良好的占100%。认为AIGC在物理教学中的四大运用都是认可的，占比都在63.46-75%。整体说明教师对AIGC发展情景是认可的，但是理解的深度还需时间来提升。
（2）教师对深度学习的认知
调查表明，教师们对初中物理深度学习的理解都是较正确的，仅3.85%的认为仅仅这是技术的运用。在物理教学中实施深度学习的最大挑战中大部分教师认为是学生缺乏自主学习的动力，占比48.08%。尝试过实施深度学习的教学方法中经常运用的仅占5.77%，缺乏相关培训和资源占比40.38%。整体说明教师对物理深度学习认识还是在浅层面。
（3）教师在深度学习中渗透AIGC的现状
调查表明，在课堂教学渗透AIGC的频率中，从未使用的占46.15%，大部分教师往往是无意识地偶尔提及，即使有些教师在课堂中遇到了相关知识想进行AIGC的运用，但限于条件也无法实现。使用AIGC进行物理教学的主要目的，均倾向于创造互动式学习体验和提供模拟实验和虚拟实验室，两项占比均在69%以上，反而对生成个性化的学习材料和作业认可度不高。在物理教学中使用AIGC时遇到的最大困难中占比81.54%的教师认为缺乏高质量的AIGC工具和资源，说明技术发展已在我们的前面，在教学中的运用还需追赶上去。
（二）学生层面
1.调查对象
调查的样本是太仓市双凤中学学生，通过问卷星回收答卷320份，初二学生占54.7%，初三学生占45.3%。
2.问卷设计
问卷主要从三个层面设计了个问题：第一个层面是学生对物理学科学习的现状，题目是1、2、3题；第二个层面是学生希望的课堂教学方式，题目是4、5、6题；第三个层面是学生对运用AIGC的学习现状，题目是7、8、9、10题。
3.调查结果
（1）学生物理学习的现状
调查结果发现：12.1%的学生对物理学习完全不感兴趣，20.1%的学生认为自己上物理课的非常感兴趣。学生认为物理学科最难的部分，多倾向于实验操作和解决实际问题，总占比超过80.5%。通常如何学习物理中，集中在通过老师讲解和课堂学习，占比超过78.4%，说明学生大部分接受的是传统教育。
课堂的教学方式调查情况
课堂的教学方式的不断优化对学生物理的学习起到一定的决定性因素。调查结果发现：38.1%的学生能够喜欢在老师提出的问题下项目式学习，通过实践探索物理概念获取新知识。61.5%的学生喜欢更丰富的视觉辅助材料，如图表和视频。89.2%认为物理课堂上最需要增加的是更多的个性化指导和反馈；91.2%的学生对物理课堂上使用技术工具的态度是非常支持，认为可以提高学习效率。说明在现阶段在物理课堂中运用AIGC进行教学的方式是学生欢迎的。
（3）学生对运用AIGC的课堂教学方式需求
学生对AIGC在物理课堂上如何辅助您的学习中，65.5%希望作为学习伙伴，回答我的问题和疑惑。学生认为AIGC在物理课堂上最有价值的应用中，58.6%希望能创造一个安全的环境来尝试和犯错。学生希望AIGC在物理学习中扮演什么角色中，76.8%希望是一个互动伙伴，使的学习更加有趣。学生对使用AIGC进行物理学习有什么担忧或期望中，75.5%期望AIGC能提供更多的互动和实践机会。
三、调查结果成因分析
（1）缺少物理深度学习课堂范例
在当前的教育实践中，物理深度学习课堂范例的缺乏是一个显著问题。这种缺乏主要源于几个方面：首先，深度学习作为一种新兴的教学理念，其在物理教学中的应用还不够广泛，导致可供参考的案例较少。其次，教师对于如何将深度学习理念融入物理教学缺乏系统的指导和培训，这使得他们在设计和实施深度学习课堂时感到无从下手。此外，由于教育资源的不均衡分配，一些学校可能缺乏实施深度学习课堂所需的物质和技术条件，如高质量的教学材料、现代教学设备等。这些因素共同作用，导致教师在实践中难以找到有效的深度学习课堂范例，从而影响了深度学习在物理教学中的推广和应用。
（2）缺少对现阶段AIGC功能的认识
对AIGC功能的认识不足是影响其在教育领域应用的另一个重要因素。许多教师和学生对AIGC的了解还停留在表面，对其潜在的教育价值和应用场景缺乏深入的理解。这主要是因为AIGC技术的发展速度迅速，而教育领域的信息更新和培训机制相对滞后，导致教师和学生难以跟上技术的发展步伐。此外，AIGC技术在教育中的应用案例和研究还不够丰富，使得教师和学生难以直观地了解其功能和效果。这种认识上的不足限制了AIGC在教学中的创新应用，也影响了教育者利用AIGC技术提升教学质量和效率的能力。
（3）缺少整合现有资源构建AIGC课堂样态
在构建AIGC课堂样态方面，一个主要的挑战是缺乏有效的资源整合。尽管学校和教师可能拥有多种教育资源，但如何将这些资源与AIGC技术相结合，创造出有效的教学模式，仍然是一个难题。这需要教师具备跨学科的知识背景和创新能力，以及对AIGC技术深入的理解。然而，现实中教师往往缺乏这样的能力和时间，尤其是在面对繁重的教学任务和升学压力时。此外，学校可能缺乏支持教师进行教学创新的政策和资金，这进一步限制了AIGC课堂样态的构建。因此，需要学校、教育行政部门和教师共同努力，整合资源，创造条件，以促进AIGC技术在课堂上的有效应用。
（4）缺少发挥AIGC优势形成自主学习方式
AIGC技术在促进学生自主学习方面具有巨大潜力，但目前这种优势尚未得到充分发挥。一个关键原因是学生和教师对于如何利用AIGC技术进行自主学习缺乏清晰的认识和策略。学生习惯于传统的教学模式，可能不知道如何利用AIGC技术来探索和学习。同时，教师可能缺乏引导学生使用AIGC进行自主学习的方法和经验。此外，学校和教育部门可能还没有建立相应的支持体系，如提供培训、创建学习社区等，以帮助学生和教师充分利用AIGC技术。为了发挥AIGC在自主学习中的优势，需要从政策、培训、资源和技术支持等多个层面入手，培养学生的自主学习能力，同时为教师提供必要的支持和指导。
四、结束语
通过问卷调查的分析，初步了解了目前太仓市初中物理教师在教学中渗透AIGC运用的现状.作为学校重要学科的教师，面对巨大的升学压力和繁重的教学任务，没有时间和精力去研究如何在教学中渗透AIGC，而失去了高效的因材施教的方式。对学生而言，失去了查漏补缺和自主学习的机会，更不能发挥特长。随着核心素养逐步深入人心，落实物理学科的育人功能必然需要深度学习。以深度学习为主线的初中物理AIGC课堂的整体架构，必将顺应时代发展的潮流。
太仓市双凤中学
2024年1１月１0日
附1 AIGC支持下初中物理深度学习的教师调查问卷
一、关于AIGC的认知
1.您是否听说过AIGC（生成式人工智能）？
A. 是，我非常了解AIGC
B. 听说过，但了解不多
C. 没有听说过
2.您认为AIGC在教育领域的应用前景如何？
A. 非常有前景，将极大地改变教育方式
B. 有一定前景，但需要时间来验证
C. 不确定，需要更多信息
D. 没有前景，不会对教育产生太大影响
3.您认为AIGC在物理教学中的主要作用是什么？
A. 辅助教学设计和备课
B. 提供个性化学习资源
C. 增强学生的学习动机和兴趣
D. 评估和反馈学生的学习进度
E. 其他（请说明）：__________
二、关于深度学习的认知
4.您如何理解“深度学习”在教育中的含义？
A. 通过复杂问题促进学生的高阶思维
B. 学生对知识的深入理解和应用
C. 学生自主学习和探究的过程
D. 利用技术手段进行的学习
5.您认为在物理教学中实施深度学习的最大挑战是什么？
A. 缺乏合适的教学资源和工具
B. 学生缺乏自主学习的动力
C. 教师缺乏深度学习的教学经验
D. 学校和教育系统的支持不足
6.您在物理教学中是否尝试过实施深度学习的教学方法？
A. 是，我经常使用深度学习的教学方法
B. 有时，但不是经常
C. 很少，因为缺乏相关培训或资源
D. 没有，我对深度学习的教学方法不熟悉
三、物理教学中渗透AIGC的现状
7.您在物理教学中使用AIGC的频率如何？
A. 经常使用
B. 偶尔使用
C. 很少使用
D. 从未使用
8.您使用AIGC进行物理教学的主要目的是什么？
A. 创造互动式学习体验
B. 提供模拟实验和虚拟实验室
C. 生成个性化的学习材料和作业
D. 评估学生的学习成果
9.您认为AIGC在物理教学中最有效的应用是什么？
A. 辅助理解复杂物理概念
B. 提高学生的学习参与度
C. 个性化学习路径的设计
D. 教师教学内容的创新
10.您在物理教学中使用AIGC时遇到的最大困难是什么？
A. 技术操作复杂，难以掌握
B. 缺乏高质量的AIGC工具和资源
C. 学生对AIGC的接受程度不高
D. 学校政策和基础设施不支持
请在每个问题后选择最符合您情况的选项，并在最后一个问题中如有需要，请提供额外的说明。感谢您的参与和反馈！
附2
AIGC支持下初中物理深度学习的学生调查问卷
一、学生对物理学科学习的现状认识
1，您对学习物理的兴趣如何？
A. 非常感兴趣
B. 比较感兴趣
C. 一般
D. 不太感兴趣
E. 完全不感兴趣
2.您认为物理学科最难的部分是什么？
A. 理论知识的理解
B. 物理公式的记忆
C. 实验操作
D. 解决实际问题
E. 其他（请说明）：__________
3.您通常如何学习物理？
A. 通过老师讲解和课堂学习
B. 自主阅读教材和参考书
C. 参与实验和实践活动
D. 与同学讨论和合作学习
E. 技术支持下的合作学习课程
二、学生希望的课堂教学方式
4.您更喜欢哪种物理课堂教学方式？
A. 传统的讲授式教学
B. 互动式讨论和小组合作
C. 项目式学习，通过实践探索物理概念
D. 利用多媒体和信息技术的互动教学
5.您认为物理课堂上最需要增加的是什么？
A. 更多的实验和实际操作机会
B. 更丰富的视觉辅助材料，如图表和视频
C. 更多的问题解决和思维挑战
D. 更多的个性化指导和反馈
6.您对物理课堂上使用技术工具的态度是什么？
A. 非常支持，认为可以提高学习效率
B. 支持，但希望老师能提供更多指导
C. 中立，认为传统教学方法也足够
D. 不支持，认为会分散注意力
三、学生对运用AIGC的课堂教学方式需求
7.您希望AIGC在物理课堂上如何辅助您的学习？
A. 通过互动游戏和模拟实验来学习物理概念。
B. 提供个性化的学习计划和资源。
C. 作为学习伙伴，回答我的问题和疑惑。
D. 帮助我分析和改进我的学习策略。
8.您认为AIGC在物理课堂上最有价值的应用是什么？
A. 提供即时的反馈和评估。
B. 创造一个安全的环境来尝试和犯错。
C. 帮助我理解难以掌握的物理概念。
D. 促进与同学之间的合作和讨论。
9.您希望AIGC在物理学习中扮演什么角色？
A. 一个指导者，引导我通过学习过程。
B. 一个资源库，提供各种学习材料。
C. 一个互动伙伴，使我的学习更加有趣。
D. 一个评估工具，帮助我了解自己的进步。
10.您对使用AIGC进行物理学习有什么担忧或期望？
A. 我担心技术问题会干扰学习。
B. 我期望AIGC能提供更多的互动和实践机会。
C. 我担心过于依赖AIGC会减少与老师的互动。
D. 我期望AIGC能适应我的学习速度和风格。
请在每个问题后选择最符合您情况的选项，并在最后一个问题中如有需要，请提供额外的说明。感谢您的参与和反馈！
