数字技术赋能初中物理概念教学的实践探索

其他学科教学来源:《山东教育》中学刊查看次数:10发布日期:2026-05-21

数字技术赋能初中物理概念教学的实践探索

———以人教版九年级全一册《两种电荷》为例

齐百宾

当前，以人工智能、动画模拟为代表的信息技术正深度融入教育教学场景中。AI技术可生成沉浸式学习情境，动画技术能实现微观过程动态可视化，智能学习平台则可实现学习路径的个性化定制。如何将这些技术有机融入《两种电荷》的教学过程，使其从“展示工具”转变为“认知支架”，是提升本节课教学效能的关键。基于此，本文以人教版物理九年级全一册《两种电荷》为实践课例，系统探索数字技术的融合应用策略，并通过教学实证评估其效果，以期为一线教师开展数字技术融合创新教学提供可借鉴的实践经验。

一、数字教学资源的开发与设计

（一）AI历史情境视频的设计与制作

新颖的导入方式能够提升课堂教学的吸引力，可为学生搭建起现实生活与物理世界之间的桥梁，引导学生结合生活经验探究物理知识，充分激发其学习物理的热情，帮助他们改变被动、消极的学习状态，主动、积极地投入课堂，全神贯注地参与学习活动。笔者借助AI视频生成平台，利用“即梦AI”的AI视频创作功能及“剪映”的视频编辑功能，输入关键文本指令完成创作。

以东汉王充《论衡》中“顿牟掇芥”、晋代张华《博物志》中“今人梳头著髻，时有随梳解结，有光者，亦有咤声”等记载为核心素材，设计脚本提示语时应凸显视频的规范性、时代性与故事性，如，视频时长选择20s，画面比例为4∶3，画面风格为中国古典水墨动画风格，画面古朴雅致，带有宣纸纹理和柔和的光影。镜头序列：1.镜头一（顿牟掇芥）：一位东汉学者（王充），正在用丝绸认真擦拭一块金黄色的玳瑁（顿牟）。擦拭后，他将玳瑁缓缓靠近书桌上的一些极细的干草屑（芥）。草屑突然被吸起，附着在玳瑁上，学者露出惊奇和沉思的表情。2.镜头二（梳头著髻）：场景转换到一位西晋女子的闺房。在昏暗的室内，女子正在用漆木梳子梳理长发，发丝飘起，梳子和头发之间闪现出细微的火花，并伴有轻微的“噼啪”声。3.镜头三（脱衣有声）： 一位唐代文士在寒冷的夜晚脱下丝绸外衣，同样有细微的火花在衣服间跳跃闪烁。4.结尾：将“顿牟掇芥”“梳头著髻”“脱衣有声”三个画面并列展示，最后定格在一本翻开的古书上，显示出“顿牟掇芥，磁石引针”的字样，并浮现出本节课的标题———《两种电荷》。

使用“剪映”软件对四个镜头序列视频进行合成，制作成一段时长约90s的短视频，其中包含契合历史氛围的画面、背景音乐以及AI配音解说。视频结尾设置悬疑性问题：“古人观察到了现象，却无法解释原因。今天的我们，能否解开这个千年谜题？”以此实现从历史情境到科学问题的自然过渡。

（二）微观过程交互式动画的开发与嵌入

动画演示是指通过连续播放一系列图像或图形以产生动态视觉效果的信息技术，其核心在于利用人眼的视觉暂留效应，并借助计算机技术实现动态图像的生成和展示。笔者选择使用万彩动画大师动画制作软件，自主开发“摩擦起电微观过程”动画。1.结构展示页：静态呈现中性原子的核式结构模型（原子核带正电，电子带负电），标注关键部分。2.过程动画页：展示“丝绸与玻璃棒摩擦”过程。初始，两物体中性接触；摩擦开始，用闪烁和高亮箭头强调电子从玻璃棒原子（束缚电子能力弱）向丝绸原子（束缚电子能力强）的定向转移；最终，玻璃棒因失去电子显示“+”符号（整体显正电），丝绸因得到电子显示“-”符号（整体显负电）。动画支持暂停、慢放、分步播放。3.对比演示页：并列播放“毛皮与橡胶棒摩擦”动画，电子转移方向相反，强化“不同物质的原子核对电子的束缚能力不同”这一核心观点。该动画不在课堂导入环节播放，而是在学生完成宏观实验、产生“电从哪里来”的认知冲突后，作为突破难点的关键认知工具呈现。

二、数字技术赋能的教学实施

（一）导入环节：AI视频激发探究动机

课堂伊始，播放由AI生成的“顿牟掇芥”历史情境视频。学生被生动的古代科学探究场景所吸引。视频结束后，教师提问：“视频中的古人看到了什么令他困惑的现象？”（学生回答：摩擦后的东西能吸引小物体）“他成功解释了这个现象吗？”（学生回答：没有，他只是记录了下来）“从今天的视角来看，这个现象与什么有关？”（学生回答：电、静电）。随后，教师板书课题《两种电荷》。

技术作用分析：AI视频成功创设了一个跨越时空的“科学悬案”情境，赋予了“观察静电现象”这一学习任务“破解历史谜题”的文化意义与使命感，迅速吸引了学生注意，激发了其主动探究的内驱力。

（二）实验探究：动画与实物实验互为印证，搭建认知阶梯

宏观实验，初探规律。学生分组进行用丝绸摩擦玻璃棒、用毛皮摩擦橡胶棒的实验，并仔细观察实验现象，可以得出“自然界只有两种电荷”这一结论，但对“为什么玻璃棒和橡胶棒摩擦后带电”感到困惑。

抓住时机，提出问题。教师抓住时机提出问题：“我们知道了现象和规律，但一个根本问题尚未解决：摩擦为什么能使物体带电？电从哪里来？”

动画介入，揭示本质。教师播放自主开发的“摩擦起电微观过程”动画。首先回顾中性原子模型，建立认知基础。然后重点播放“丝绸—玻璃棒”摩擦时的电子转移过程。慢放、暂停，引导学生描述：“看，电子从玻璃棒跑到了丝绸上！”“所以玻璃棒失去电子而带正电；丝绸因得到电子而带负电。”

深化理解，促进迁移。接着播放“毛皮—橡胶棒”摩擦的动画进行对比。学生能清晰地指出电子转移方向相反。教师总结：“摩擦起电的实质不是创造电荷，而是电子发生了转移，导致正负电荷分开。”

技术作用分析。微观动画应在学生最需要微观解释时介入，将完全不可见的过程转化为清晰、可控的视觉信息。它作为实物实验与抽象理论之间的桥梁，帮助学生完成从宏观现象到微观本质的认知升级，有效化解了认知难点。

三、实践反思与优化建议

（一）实践经验总结

技术应用“精准对标”教学难点。本次实践成功的关键在于，每一项技术应用都聚焦一个具体的教学障碍（AI视频对学习动机障碍、动画对微观认知障碍），做到了“一技一用，有的放矢”。

保持“物理味”。技术融合没有掩盖物理学科的本质。实验探究仍是课堂实施的主要形式，技术（尤其是动画）作为解释实验现象的工具，服务于物理观念的建构，技术应用与物理思维培养同向而行。

（二）问题及优化

资源开发对教师要求较高。虽然AI生成视频降低了门槛，但制作高质量、符合教学逻辑的交互式动画仍非易事，教师须投入大量时间和精力学习相关软件。建议由教研部门牵头，组织骨干教师和技术人员建立区域共享资源库，共同开发针对“摩擦起电”这类共性难点的标准化动画、VR/AR资源，形成区域共享资源库，减轻教师负担。

存在“技术沉浸”风险。个别学生在观看动画时，过于关注画面的趣味性，而忽略了其对科学内涵的探究，需要教师及时引导和提问，将注意力聚焦于物理本质。加强“技术—教学法”融合培训，教师培训不应止步于软件操作，更应聚焦于类似“在何种教学环节、针对何种教学目标、如何设计使用技术”的教学设计能力培训。

课堂节奏把控难度增加。丰富的技术资源使教学环节增多，若设计不当或操作不熟练，容易导致课堂节奏前松后紧，影响教学任务的完成。在教学设计中，教师应优先考虑技术的必要性而非新颖性。能用一个简单动画讲清楚的问题，绝不叠加复杂效果。技术使用的评判标准永远是学生的学习成效，而非课堂的热闹程度。

本次在《两种电荷》一课中融合AI与动画数字技术的教学实践表明，当技术工具以学习理论为指导，精准嵌入教学关键节点时，能有效发挥情境创设、认知支架和个性化引擎的强大功能，从而显著提升抽象概念教学的效果。未来，随着教育技术的持续发展和教师信息素养的不断提升，类似的技术融合实践将从“试点”变为“常态”，从而更广泛、更深入地助力学生科学素养的全面发展。

（作者单位系山东省德州市第七中学）

 

 

 

 

（《山东教育》2026年5月第14期）