吴金闪
北京师范大学系统科学学院
我请DeepSeek和GPT各自帮我设计了一节课，和我自己设计的课做了比较。我希望通过这个比较，告诉广大教师和教育管理者，还有学生和家长：
凡是当前的AI能取代的教师都是低层次的，
尽管确实当前大多数教师就是这样的；
优秀的人类教师可以远远超过当前的AI，尤其在帮助学生成为创造者，看到学科大图景，体会到创造知识背后的思维方式等等这些高层知识；
顺便，AI确实可以帮助人类教师完成一些低层次的重复性的劳动，从而更加集中在高层次工作上。不过，这部分不展开，也不会在这里提供案例。
我问的问题是“请你帮我设计一节讲自由落体的课”。我先展示DeepSeek的设计，再展示GPT的设计，再展示我的设计，然后来做对比。
DeepSeek设计
以下是一节关于自由落体的课程设计，适合中学物理课堂(45分钟)：
-课程主题：自由落体运动
-教学目标：
-理解自由落体的定义和特点。
-掌握自由落体运动的公式及实际应用。
-通过实验观察现象，培养科学探究能力。
-导入环节活动设计 （5分钟）
-“如果同时松开手中的纸片和课本，哪个先落地?为什么？”
-引导学生讨论空气阻力的影响。
-提问互动
-历史故事引入：简述伽利略在比萨斜塔的实验（传说故事），引发学生对“不同质量物体下落速度”的思考。
-核心知识讲解（15分钟）
-自由落体的定义
-条件：仅受重力作用，初速度为0，忽略空气阻力。
-强调：现实中严格意义的自由落体需真空环境（如牛顿管实验）。
-自由落体的特点
-加速度恒定：重力加速度
（方向竖直向下）。
-运动性质：匀加速直线运动。
-公式推导
-速度公式：
-位移公式：
-结合实例（如苹果从树上掉落）代入数值计算。
-实验探究 （10分钟）
-用手机传感器软件（如Phyphox）测量自由下落的加速度。
-材料：纸片、硬币、书本。
-步骤：
-结论：忽略空气阻力时，所有物体下落加速度相同。
-同时释放书本和纸片，观察结果（纸片下落慢→空气阻力影响）。
-将纸片揉成团与书本同时释放→接近同时落地。
-实验1：轻重物体下落对比
-实验2（可选）：手机测加速度。
-例题与练习（10分钟）
例题1
-问题：从45米高的楼顶自由下落的物体，多久落地？
-解答：
-例题2（进阶）
-问题：自由下落2秒后的速度和位移分别是多少？
-解答：
-学生练习：计算从不同高度(如10米、50米)下落的时间和末速度。
-总结与延伸 （5分钟）
-知识总结：自由落体的条件、公式、实际限制（空气阻力）。
-联系生活：跳伞运动、过山车设计中的自由下落阶段。
-课后思考：“月球上的自由落体加速度约为地球的1/6，若在月球上做相同实验，结果会如何？”
-作业布置：
-计算自己从3米高跳下时的落地速度（假设自由下落）。
-观察生活中的下落现象 （如雨滴、电梯启动瞬间），写简短分析。
-教学资源建议：
-视频辅助：播放真空管中羽毛与铁球同时下落的实验视频。
-动画演示：用PPT动态展示
和
图像。
-安全提示：实验避免使用易碎或尖锐物体。
-通过问题引导、实验验证和实际计算，帮助学生构建从现象到公式的科学思维。
GPT设计
好的，我很乐意帮您设计一节关于自由落体的课程。以下是详细的课程设计方案：
课程主题：
自由落体现象及其物理原理
课程目标：
1.认知目标：理解自由落体的概念，知道重力加速度的意义和数值。
2.技能目标：能够运用自由落体的公式解决简单的问题。
3.情感目标：激发学生对物理现象的好奇心，培养科学探究精神。
课程时长：
45分钟
教学准备：
-多媒体课件或投影仪
-实验器材：不同质量的物体（如球、纸张）、真空管（如果可行）
-假设可以的话，计时器或慢动作摄像设备
教学过程：
一、导入（5分钟）
-故事引入：讲述伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事，引起学生兴趣。
-问题思考：提出问题——“如果同时从高处丢下一个铁球和一个羽毛，哪个会先落地？”请学生讨论并发表看法。
二、新课讲解（15分钟）
1.自由落体的概念：
-定义：仅在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
-特点：初速度为零，只受重力，无其他阻力（如空气阻力）。
2.重力加速度：
-介绍符号g，标准值
-强调重力加速度与物体的质量无关。
3.自由落体运动的公式：
-位移公式：
-速度公式：
三、实验演示（10分钟）
1.实验一：同时下落的物体
步骤：
-选择两个质量和形状不同的物体（如一个球和一张纸）。
-同时从同一高度释放，观察下落时间。
现象：
-球先落地，纸张后落地。
讨论：
-引导学生思考为何会出现这种现象。
-解释空气阻力的影响。
2.实验二：消除空气阻力
步骤：
-将纸张揉成团，与球一起再次从同一高度释放。
现象：
-两者几乎同时落地。
结论：
-当空气阻力可以忽略时，物体下落的时间与质量无关。
3.（可选）实验三：真空管实验
-如果有条件，展示羽毛和硬币在真空管内同时下落的实验视频或演示。
四、巩固练习 （10分钟）
例题讲解：
解：
位移：
速度：
1.例题1：一物体从静止开始自由下落，经过2秒落地，求物体下落的高度和落地时的速度。
2.例题2：物体自由下落3秒，求下落的位移。
练习题：
-学生独立完成几道类似的计算题，教师巡视指导。
五、总结与提问（5分钟）
总结：
-回顾自由落体的概念和特点。
-强调重力加速度的恒定性和独立性。
提问：
-邀请学生提出疑问，解答学生的困惑。
六、作业布置
书面作业：
-完成教材相关习题，加深对自由落体运动的理解。
拓展思考：
-思考现实生活中有哪些现象与自由落体有关。
注意事项：
-在实验中，确保安全，避免物体砸伤学生。
-引导学生积极参与讨论，鼓励他们发表自己的看法。
-对于数学计算部分，注意步骤的清晰和逻辑性。
希望这个课程设计能满足您的需求，如有任何调整或特殊要求，请随时告知！
吴金闪的设计
实验引入
带着学生一起完成下面的探索性实验和对这些实验的思考：
-用不同质地和质量的密度比较大截面积比较小的球状物块从速度为零松开下落，拍照或者同时下落，比较落地时间。
-用密度比较小的物块下落，和之前的比较落地时间。
-用截面积比较大的物块下落，和之前的比较落地时间。
-从实验中总结观测规律
-整体来说，物块下落时间不依赖于物块质地和质量，都相同，不同的得去找其他原因
-整体来说，物块下落时间上，其他因素一致的条件下（只有一个因素不同），越重的物体下落越快，或者密度越大的物体下落越快，或者截面积越小的物体下落越快
-启发学生对总结出来的观测规律做进一步实验检验，直到得出结论
-例如，在考虑质量的影响的时候，用同样质地形状的密度很大的小球，不同质量来比
较落地时间（比萨斜塔实验）
-例如，在考虑形状的影响的时候，同样质地和质量一个做成片状一个做成针状一个做
成球状，比较落地时间
-例如，在考虑密度的影响的时候，用同样质地密度相差很大的小球，比较落地时间
-启发学生总结提炼这里的实验思想：
-单因素对比实验
-对于可能的结论可以做有针对性的实验检验一下
-跟学生一起大概得到结论：
-在忽略形状（截面积，未来可以进一步展开对空气阻力的研究）和密度（空气浮力，这部分初中学习过）的影响下，物体下落每个时间点在哪里和物体的质量和质地没有关系
-进一步指出：对于跨越对象都通用（这里，下落时间点的位置和物体的质量、质地没有关系）的现象，科学就要特别关注，首先确认这个现象，接着确认可迁移的边界，后者往往需要通过对这个现象做一个原因分析（机制建模）来完成--科学本质上不过就是找到通用的规律然后把这个规律可能的话迁移到其他对象上去。这部分是对科学的学科典型责任的非常深刻的认知，也初步提到了科学研究方法--观察现象，做实验观测，提炼出来现象层面的规律，对规律做概念建模和数学建模，做实验检验。
-回到历史上，重物下落更快的观测结果，思考其合理性，通过进一步实验来检验这个结论
实验研究
在有了现象层面的初步结论“物体下落每个时间点在哪里和物体的质量和质地没有关系”的条件下，开展对自由落体的详细研究
-到底每个时间点，物体在哪里，可以有通用的数学表达式来描述吗？
-为什么在那里？
-为什么和质量和质地没有关系？
我们先严肃地来解决第一个问题“每个时间点，物体在哪里，可以有通用的数学表达式来描述吗”。
-引入伽利略的斜面装置
-为什么要用斜面，而不是今天常用的竖直下落和打点计时器
-伽利略时代时间测量间隔精度受限，人眼睛需要一段时间来反应，如果竖直下落要求实验装置高度很高
-那时候没有打点计时器、光电门
-伽利略斜面的单摆起到什么作用，撞钟起到什么作用
-伽利略如何从斜面得到的规律回到自由落体的规律
-斜面角度可以任意改变，看规律是否定性相同
-实际上，要去看每个时间点--位置是否不变，速度是否相同，速度的变化是否相同，最后会得到速度变化相同的结论
-这里的是否相同原则上最好有数学表达式，如果有，则很容易得到极限下也就是竖直下落的结果
-拓展实验：考虑改变斜面的倾斜程度，看看得到的定性规律（速度变化相同的）相同的条件下，其速度变化的值如何随着倾斜程度变化
-总结这里的思考：按照技术条件来设计实验，从实际实验到理想实验或者说推理，这些属于物理学家的典型思维方式
-引入现代手机连续拍照实验
-材料：若干个不同质量和质地的小球，两米以上的皮尺，连拍时间间隔0.1秒左右的手机或者相机，做计算用的纸笔或者电脑
-步骤：把皮尺粘贴到墙面的竖直方向上，从皮尺接近起点处释放小球，用手机连续拍照，输出照片到电脑或者手机，读出来每一张照片上小球的位置，记录下来
-分析：
-对比相邻时刻小球的位置，观察是否不变
一对比相邻时刻小球的位置，观察是否匀速下落
-对比相邻时刻小球的位置差，观察是否不变（实际上就是上一个问题）
-对比相邻时刻小球的位置差，观察是否均匀变化
-对比相邻时刻小球的位置差的差，观察是否不变
-由于时间间隔相同，位置差相当于速度，位置差的差相当于速度的差，引入加速度的概念，并且发现其大小基本不变
-重复不同小球的实验，重复附近不同的地点，看看这个位置差的差是否大概相同
-按照时间间隔算出来这个位置差的差，以
为单位
-对比伽利略斜面实验的速度差或者说位置差的差的数学表达式
-看看是否斜面改成直角的时候，自然会从斜面的数学表达式得到自由落体的值
-注意这里需要用到数学或者直接画图来推断，
-这也是物理学家的典型思维方式之一：用数学或者画图来外推，结合理想实验
-得到自由落体任何时刻的位置的数学表达式：
，以及斜面的表达式：
。
理论研究
-为什么自由落体
？
-补充探索性实验研究：
-一般情况下，运动和物体质量有关，例如一个拉力牵引着一个质量为m的物体在气垫导轨上运动，大概来说质量越小的物体越容易被加速
-重量和质量成正比，用手感知一下，然后用平衡状态下的弹簧来测量
-按照补充实验的启发，使得重物下落的力大概和质量成正比，一般来说加速的效果和质量成反比，如果
则正好加速度就和物体质量无关
-设计严格实验来检验
是否成立
-找到或者创造合适的数学使得
可以从
（
可以从
）中严格地算出来
-可以借助匀速运动的速度-时间图和位置-时间图
-可以借助匀加速运动的加速度-时间图、速度-时间图和位置-时间图
-通过速度-时间图的曲线下面积得到位置-时间图的方式完成在不懂得微积分的条件下得到
，
-可以参考牛顿发明微积分的过程
-总结出来：微积分是关于变化率和累积量的数学，联系微积分到曲线切线斜率、曲线下面积
-总结出来：数学和物理的关系，数学是物理用来描述世界和进行思考的语言，数学概念有时候受到物理或者说现实世界的启发而提出，有的时候物理学用现有的数学概念来描述世界
总结和反思，进一步的思考
-重力质量和引力质量真的相同吗？
-重量和质量成正比关注的是重力质量
-不同质量物体的加速效果关注的是运动质量或者说加速质量
-看起来两者相同才能解释看到的实验现象，但是为什么它们相同呢？
-科学研究方法：观察世界提出研究对象和现象，观测现象得到数据，分析数据规律，概念建模和数学建模来解释数据规律，实验检验，推广到其他类似的现象
-科学精神：任何和现实世界相同的结论都需要通过科学研究方法来开展研究来检验，不能听大人物(亚里士多德，伽利略，教皇)的
-科学的学科典型责任：给现实世界提供可检验(可证伪但是尚未被证伪)的心智模型
-科学和数学的关系：数学是科学描述世界的语言是科学家展开思考的语言，数学概念受现实世界尤其是科学家对现实世界的研究的启发，科学家也经常使用现有的数学概念
-科学知识的系统性：任何问题的解决或者说任何知识，尽量走到底，也就是找到最基本的原理，然后从这个基本的原理建构(计算推理)起来得到这个知识。例如这里从
得到
，
，或者反过来
-创造体验式学习：跟着创造知识的大物理学家当时的思考和研究，重新经历一轮知识的创造过程，从而体会到创造这些知识背后的思考以及局限，从而学会创造知识
三个设计的对比
我们看到DeepSeek和GPT的设计都是一板一眼像模像样的，其也基本实现了帮助学生学会
，
，
这些知识，并且应用这些知识来解题。
但是，第一，这些知识之间的推理关系没有交代清楚，尤其是其中的利用曲线切线斜率和曲线下面积来帮助得到这个关系没有提到，而这个知识和未来要学习的微积分的知识，甚至微积分被创造的过程都具有紧密关系；
第二，这些知识本身是如何被创造出来的完全没有；
于是也就有了第三，学生体会不到创造这些知识背后的思考过程和思维。
反过来，我们看吴金闪的设计，就会发现，其课程围绕的核心就是帮助学生体会到物理学的典型思维方式、学科典型责任，体会到物理学家当时在他们创造知识的时候所面对的问题和创造性地解决问题的时候所需要的思维。
吴金闪为什么要把课程设置成这个目标？因为这个时代需要的是提出和解决问题的人，在提出和解决问题的过程中创造知识和创造性使用知识的人，而不是重复性地使用别人已经创造好的知识的人。
从老师的角度，如果仅仅为了传递事实性程序性知识，甚至学科概念知识，那么，你大可参考人工智能大语言模型去，但是，你的作用就是培养知识的重复使用者。如果你反过来，还希望培养知识的创造者和创造性使用者，以及培养知识的创造和创造性使用的欣赏者，那么，你就必须做到远远高于人工智能大语言模型。
确实，用好大模型可以帮助教师降低在传递事实性程序性知识，甚至学科概念知识上的工作量，于是正好就可以把主要精力用来帮助学生体会到关于创造和创造性使用知识的知识。
反过来，如果你很满足于大模型给你提供的课程设计，那么，你要么是懒惰，要么是不负责任，要么是无能来传递高层知识，也就是你自己做的工作本身就太低级。
参考文献
[1]吴金闪，《教得更少，学得更多》，科学出版社，2021年
