封面新聞?dòng)浾?楊旭斌

自己設(shè)計(jì)搭建一座“橋梁”，通過實(shí)驗(yàn)找到“橋梁”承重的最佳方案，這是中學(xué)物理的經(jīng)典一課。如今，它有了新的打開方式。

同學(xué)們搭建的“橋梁”連接上了傳感器

“注意！形變量已超過15毫米，請密切關(guān)注橋梁狀態(tài)！”電腦屏幕上，“AI助手”發(fā)出預(yù)警；實(shí)驗(yàn)臺(tái)旁，學(xué)生們圍坐在一起，一邊對照傳感器傳來的數(shù)據(jù)，一邊與“AI助手”進(jìn)行對話，圍繞拉索角度、模型受力等疑問進(jìn)行提問，但“AI助手”并沒有直接給出答案，而是通過反問引導(dǎo)、給出思路參考的方式，啟發(fā)學(xué)生們自主思考解決方案。

這是記者近日在七中育才東湖校區(qū)課堂上看到的一幕。“AI打破了傳統(tǒng)理科實(shí)驗(yàn)的邊界?！鄙险n教師敬曜榕告訴記者，“融合了人工智能技術(shù)的物理實(shí)驗(yàn)課，并不僅僅是讓實(shí)驗(yàn)變得更方便，更高效?！?/p>

物理實(shí)驗(yàn)+AI

讓“看不見的力”變得“看得見”

“過去，要檢驗(yàn)‘橋梁’能承受多大重量，經(jīng)常會(huì)把學(xué)生制作的模型壓到斷裂，作品一旦報(bào)廢，便失去了繼續(xù)研究的載體，可供記錄分析的數(shù)據(jù)也就有限?！本搓组鸥嬖V記者，這是他們最初嘗試在實(shí)驗(yàn)中引入AI的初衷，“還有重要的一點(diǎn)，學(xué)生好不容易搭好的作品毀了，很可惜?！?/p>

D-Lab AI物理實(shí)驗(yàn) 課堂現(xiàn)場

記者在課堂上看到，如今這樣的遺憾已不復(fù)存在。實(shí)驗(yàn)過程中，AI系統(tǒng)全程聯(lián)動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)捕捉橋梁模型的受力大小、形變量等數(shù)據(jù)，同步完成動(dòng)態(tài)分析，并將抽象的力學(xué)變化轉(zhuǎn)化為直觀的數(shù)值和曲線，呈現(xiàn)在屏幕上，讓學(xué)生能直觀看到模型結(jié)構(gòu)的變化過程。當(dāng)模型受力接近承載極限時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出預(yù)警，提醒學(xué)生停止操作，既保住了學(xué)生的勞動(dòng)成果，也為后續(xù)的模型優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析保留了完整載體，讓探究能持續(xù)推進(jìn)。

D-Lab AI 界面

“可以說，通過AI技術(shù)，我們把‘看不見的力’變得‘看得見’?！本搓组沤榻B，這門課程名為D-Lab AI物理實(shí)驗(yàn)，由該校教師自主研發(fā)設(shè)計(jì)。D-Lab AI集成了多模態(tài)AI交互、實(shí)時(shí)傳感監(jiān)測、智能動(dòng)態(tài)預(yù)警、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)評(píng)價(jià)四大核心功能，“它不只是簡單輔助實(shí)驗(yàn)，更能全程助力學(xué)生的探究過程，讓物理實(shí)驗(yàn)更科學(xué)、更高效。”

過程中還能與AI對話討論

“AI定位是引導(dǎo)，而非答題”

在當(dāng)天的物理實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生們不只是借助AI系統(tǒng)的實(shí)時(shí)傳感、數(shù)據(jù)分析功能完成實(shí)驗(yàn)，而是從方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)探究到模型優(yōu)化，全程與AI協(xié)同推進(jìn)。記者看到，在實(shí)驗(yàn)過程中，不斷有學(xué)生通過語音或文字的形式，向AI進(jìn)行提問，與AI進(jìn)行討論，然后再動(dòng)手測試、反復(fù)調(diào)整，老師則在一旁進(jìn)行把控、引導(dǎo)和關(guān)鍵點(diǎn)撥。

值得注意的是，收到問題后，AI并不會(huì)直接給出答案。有學(xué)生問“拉索夾角的最佳角度是多少？”AI僅彈出引導(dǎo)語：“拉索夾角需結(jié)合材料特性和橋梁跨度綜合判斷，你可以先思考：夾角大小會(huì)影響哪些受力方向？”另有學(xué)生疑惑“節(jié)點(diǎn)密度越高是不是越穩(wěn)固”，AI也只是分析受力方向，鼓勵(lì)學(xué)生自行動(dòng)手驗(yàn)證。

“這樣的設(shè)計(jì)，我們在最初開發(fā)課程時(shí)就明確了?！本搓组鸥嬖V記者，AI的核心定位是輔助與引導(dǎo)，而非答題?！拔覀兊哪康?，是讓學(xué)生與AI進(jìn)行討論，提出問題，引導(dǎo)他們主動(dòng)思考，并自己動(dòng)手驗(yàn)證，這才是實(shí)驗(yàn)課的意義。”

“有的學(xué)生平時(shí)不善于和老師進(jìn)行交流，但面對AI，他們仿佛更能放下顧慮、大膽發(fā)問?！本搓组耪劦?，讓學(xué)生與AI進(jìn)行對話和討論，反而激發(fā)了他們的探究欲，AI依托其強(qiáng)大的交互和引導(dǎo)能力，往往也能引導(dǎo)學(xué)生探究更深層次的問題，進(jìn)行更具價(jià)值的思考。

學(xué)校校長：

AI教育要深度融入學(xué)科、服務(wù)育人

記者了解到，目前該校的D-Lab AI物理實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)開展將近一年?！靶Ч浅：茫鶕?jù)一線教師的反饋，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性提高了，實(shí)驗(yàn)過程中的專注度、思考深度都有明顯提升。”成都七中育才學(xué)校東湖校區(qū)執(zhí)行校長趙純直在接受封面新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)表示，目前除了在物理學(xué)科落地了AI+實(shí)驗(yàn)課程，七中育才東湖校區(qū)將持續(xù)深化AI與科學(xué)教育的融合。

“一方面打磨、優(yōu)化現(xiàn)有的D-Lab AI物理實(shí)驗(yàn)課程，另一方面，也將探索AI在生物、化學(xué)等其它科目中的融合場景，讓AI與科學(xué)教育形成更廣泛、更深層的融合生態(tài)，賦能學(xué)生面向未來的科學(xué)素養(yǎng)?！?/p>

趙純直談到，AI教育不是簡單的技術(shù)疊加，而是要深度融入學(xué)科、服務(wù)育人?！拔覀儗W(xué)校選擇以科學(xué)教育為核心，并以物理實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，正是為了讓AI落地不懸空，真正服務(wù)于學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?！?/p>

同時(shí)，趙純直強(qiáng)調(diào)，AI是拐杖，不是輪椅——學(xué)生必須自己走路。在AI與學(xué)科教學(xué)的融合中，我們更要注重過程，評(píng)價(jià)體系不僅看結(jié)果，更看思維過程。學(xué)生的探究日志、迭代記錄、試錯(cuò)反思，都是重要的評(píng)價(jià)依據(jù)。“我們堅(jiān)信，只有始終以核心素養(yǎng)為綱，讓技術(shù)服務(wù)于科學(xué)精神、創(chuàng)新能力、人文素養(yǎng)的培育，才能培養(yǎng)完整的人，而非單純的技術(shù)使用者?！?/p>