物理学 > 物理教育
[提交于 2025年8月22日
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标题: AI支持的微型实验室:结合基于智能手机的实验和多模态AI
标题: AI-Supported Mini-Labs: Combining Smartphone-Based Experiments and Multimodal AI
摘要: 本文介绍了人工智能支持的微型实验室的概念,将基于智能手机的实验与多模态大语言模型(MLLMs)相结合。智能手机凭借其集成的传感器和计算能力,可作为物理教育的多功能移动实验室。虽然它们能够收集丰富的实验数据,但复杂日常现象的分析在课堂上往往受到限制。MLLMs的进展现在使学习者能够处理多模态数据、文本、图像、音频和视频,并在实验设计、数据分析和科学解释方面获得支持。三个案例研究突出了该方法:从加速度计数据中确定车辆阻力系数,从闪电生成的信号分析得到的音频频谱图中测量电离层反射高度,以及使用智能手机视频实时分析血容量动力学。结果表明,与传统方法相比具有明显优势,包括节省时间、高质量的可视化效果和个性化指导。除了简化数据分析,人工智能增强的便携实验室促进了表征能力、批判性思维和21世纪技能。这种混合方法为个性化和探究式科学教育提供了一条有前景的途径,尽管需要进一步研究来评估长期学习效果和潜在风险。
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