選題背景

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教學設計處于教學過程的前位階段，是教學理念、策略和模式的集中體現，也是教學流程的半理想型預設、實踐的“施工圖”。以傳統的方式進行教學設計，存在三方面問題。一是由于缺乏數據支撐，長期以來的“經驗主導”導致教學分析失準和教學評價低效；二是過度的“分數追求”導致知識的意義缺失和課堂教學的失趣，教學逐漸體現出“有知識沒文化”“有互動沒情感”的荒漠化特征；三是標準化課程建設下“差異化缺失”導致教育教學的育人功能失位。

2025年4月，教育部等九部門聯合印發《關于加快推進教育數字化的意見》指出，以教育數字化推動教育高質量發展，探索“人工智能+教育”應用場景新范式。人工智能賦能教師破解傳統教學設計方式難以避免的癥結。基于以上思考，我們以高中物理“斜拋運動”為課題，研究人工智能在教師迭代優化教學設計中的方式。

教學目標

拋體問題是生活中投擲現象的模型化抽象，“從生活中來”是科學建模過程，培養學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，培養學生的遷移應用能力，幫助學生塑造正確的知識觀。

本課例聚焦以下目標。1.知識與技能：知道拋體運動的內涵，會運用“運動的合成與分解”解斜拋運動問題，能夠從斜拋運動的原理角度出發分析生活中的投籃、投鉛球等問題，實現從“會解題”到“會解決真實問題”，再到“能發現問題并解決”的能力進階提升。2.過程與方法：體驗曲線運動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動問題鍛煉發散性創新思維和批判性思維，在主題為“探究影響鉛球投擲遠近的因素”項目化學習中養成建模思維和高階遷移思維。3.情感、態度與價值觀：通過體驗斜拋運動知識與方法的不斷深入，體會物理學科的邏輯之美和思辨之美；以項目化學習研究真實問題，形成嚴謹的科學態度；體驗數學—物理學科融合的研究方法，保持探究熱情。

教學設計創新

一是借助人工智能和智慧平臺提升教學的準確度、豐富度、效率和個性化水平，構建“師—機—生—智慧平臺”協同發展的教學新生態，實現教學設計的閉環迭代優化。二是通過項目化學習將學生由課內引向課外、由試題引向問題、由理想化情境引向真實世界，學生在“知識學習→遷移解題→解決問題→問題解決”的學習過程中培育學科核心素養。三是引入學習進階理論，在解題研究部分采用“給定角度→提示角度→自主運用→多角度系統”的進階體系，讓學生體會物理的發散之美，在思維的層進中智趣共生。

教學實施

1.課前分析

學情分析：基于智慧教育系統的小題得分統計分析，學生已經掌握平拋運動及其研究方法，對“化曲為直”思想有較為深入的理解，但對平拋運動的推論應用不熟練。通過課堂觀察，學生學習態度積極，學習習慣良好，探究意愿強烈，與教師互動良好。

教情分析：教師能熟練應用DeepSeek等生成式人工智能，具備在中國知網、國家中小學智慧教育平臺、國家智慧教育公共服務平臺查閱資料的條件，學校具備學生課外探究的軟、硬件條件。

2.教學實施環節

環節1：情境遷移，趣味導入—感性認識斜拋運動

設計意圖：在導入環節，精練且不失趣味地復習“自由落體→豎直上拋運動→平拋運動”的知識鏈，進而引出斜拋運動。教師設計：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，并進行理想模型假設，回顧已學知識。將粉筆頭斜向拋出，觀察運動軌跡。使用DeepSeek優化：向每兩位學生發放一顆彈跳小球，合作完成兩項任務：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動。關鍵點引導：請觀察小球第二次反彈的運動并嘗試用形象的語言進行描述。

環節2：聚焦知識，探究本質—什么是斜拋運動

設計意圖：幫助學生系統構建知識體系，帶領學生意識到“斜拋運動”應構建在“拋體運動”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。教師設計：明確斜拋運動的定義，通過“類比法”羅列比較自由落體運動、豎直上拋運動、平拋運動和斜拋運動的異同點。使用DeepSeek優化：首先建議學生手繪“拋體運動”思維導圖，并由學生分享匯報。其次教師在中國知網以“思維導圖”“拋體”為主題進行搜索（課前準備好），將成熟的思維導圖向學生展示，并組織學生表述可取點和疑惑點。關鍵點引導：請學生比較各類拋體運動，以思維導圖的形式構建腦中的拋體運動知識結構。

環節3：聚焦方法，遷移提升—怎樣研究斜拋運動

設計意圖：通過構建“多題一解”和“一題多解”的方法體系培養學生的高階思維能力。教師設計：第1步，以例示范（見表1）。第2步，教師引導學生構建完善的解題方法體系。借助人工智能優化：（1）本環節后三種方法均需要借助中國知網平臺實現資源拓展。（2）正交分解法可借助國家智慧教育公共服務平臺講解。

表1：解題方法教學的學習進階

環節4：回歸生活，解決問題—項目化學習“探究影響鉛球投擲遠近的因素”

設計意圖：引導學生解決具有復雜性特征的真實問題，培養學科核心素養。教師設計：創設運動員投鉛球問題的情境。某小組通過查閱資料，鉛球質量m=4千克，阻力系數k=0~0.1之間浮動，鉛球出手速度v0=17米/秒，鉛球出手高度1.8米，當地重力加速度g=9.8米/秒2。

第1步，借助GeoGebra軟件進行模擬實驗，作出k值為0和0.05時的運動軌跡曲線族圖，并列出不同阻力系數下最遠距離與發射角的對應關系表。根據表格可以得出如下結論：（1）阻力系數對最遠距離能夠產生較大影響。（2）阻力系數由0增加到0.1，最佳拋射角相差0.01，即0.57度，在實際投擲運動中很難把控這個差異，因此阻力系數對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實踐研究，組織小組之間成果交流。

本課例著重體現了生成式人工智能DeepSeek、智能平臺、資源平臺和智能圖像模擬軟件GeoGebra促進教學設計的迭代優化，構建“師+機+生+智慧平臺”的教學設計全新生態，最終構建以完整的知識體系為核，以完善的方法體系為鏈，以解決真實問題為導的智趣共生、素養生成的高效課堂。

（丁志堅單位系云南省曲靖市第一中學，李德安單位系華東師范大學教師教育學院）

《人民教育》2025年第15-16期