基于AI 交互模拟的“万有引力定律”可视化教学实践

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Abstract

万有引力定律抽象且难以直观感知，是大学物理教学的难点。传统以理论讲授为主的模式缺乏交互性与个性化引导。本研究以认知负荷理论与双编码理论为指导，借助PhET 模拟平台与AI 编程工具，设计“参数驱动— 探究发现— 规律验证”三阶段可视化教学方案。学生通过实时调整质量与距离参数，自主发现引力与质量、距离的定量关系。实践表明该方案能有效激发探究兴趣，为抽象概念的可视化教学提供可迁移的实践路径。

Keywords

AI 交互式模拟

万有引力定律

可视化教学

认知负荷理论

PhET

References

[1] 灵光AI 助手. 科普动画生成功能上线: 让复杂原理" 动起来"[EB/OL]. 中国日报网,2025.
[2]PhET Interactive Simulations. 万有引力定律交互式模拟[EB/OL]. 科罗拉多大学博尔德分校, https://phet.colorado.edu/zh_CN/.
[3] 马海霞, 陈建, 李华. 生成式AI 在大学物理可视化教学中的探索与实践[J]. 物理与工程,2025,35(3):158-168.
[4] 张静. 人工智能技术在物理教学中的应用创新案例[EB/OL]. 中国日报网,2025.
[5]Sweller J. Cognitive Load Theory, Learning Difficulty,and Instructional Design[J]. Learning and Instruction,1994, 4(4):295-312.
[6]Paivio A. Mental Representations: A Dual Coding Approach[M]. Oxford:Oxford University Press,1986.
[7] 李建, 王伟. 基于GeoGebra 的高中物理可视化教学研究[J]. 物理教师,2024.
[8] 师说AI.Kimi K2制作理科课堂互动课件实践[J/OL]. 中国学科网,2025.
[9] 徐平.AI 数智化赋能物理实验教学改革[J]. 大学物理实验,2025.

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