金角魚初中物理APP覆蓋學生必做的測量型實驗和探究型實驗

     金角魚教研共同體正在積極探索初中物理教學新模式和新方法。

     對于初中物理教學，普遍存在情境創(chuàng)設(shè)乏力、學生動手操作機會較少的情況；諸多教學難點的解決呼喚新的技術(shù)手段，如二力平衡、電學故障等。為提高學生學習興趣、參與度和學習效果，在物理教學的諸多環(huán)節(jié)需要創(chuàng)設(shè)更多生動、直觀、能激發(fā)學生思維的互動情境。為解決上述問題，金角魚把數(shù)值仿真和人工智能技術(shù)引入到初中物理教學中。

     2020年2月上海奉賢區(qū)教育學院教學研究中心和上海金角魚軟件有限公司聯(lián)合發(fā)起《在線教學背景下初中物理課堂教學與金角魚初中物理軟件的有效整合教學研究》項目。該項目先在上海古華中學等十余所奉賢區(qū)學校實施，后來擴展到上海的楊浦區(qū)、閔行區(qū)、浦東新區(qū)、嘉定區(qū)，進而又延伸到江蘇省和浙江省的部分學校。據(jù)不完全統(tǒng)計，該項目累計涉及學校500所以上、教師1500名以上。隨著實踐的深入，本項目后來演變?yōu)椤度诤戏抡婕夹g(shù)學科素養(yǎng)導向的初中物理教學法實踐研究》。

     該項目目的是運用數(shù)值仿真和人工智能技術(shù)煥發(fā)初中物理教學活力，造就學生探究式學習的場景，激發(fā)學生動手、動腦、動心、動情，改變“教”和“學”的模式；探索用新的方法和工具武裝新一代教師，培養(yǎng)學科素養(yǎng)達標的高素質(zhì)學生。 金角魚能激發(fā)興趣，并能促進深度學習和自主學習。金角魚初中物理APP覆蓋學生必做的測量型實驗和探究型實驗

     《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的？

     金角魚，不是對研究或?qū)W習對象現(xiàn)象級的仿真，而是對物理對象內(nèi)在機理的仿真。它基于人類對整個物理對象形成的科學的研究成果，這個成果往往是嚴謹?shù)臄?shù)學方程。然后用數(shù)值仿真技術(shù)，形成可視化的可交互情境。

     有很多老師和同學對此非常感興趣，認為這種方式開啟了一種新的探究途徑。如點燃蠟燭后，熱在空氣中擴散的情形。當對流存在時，熱擴散會由于流體的流動而發(fā)生復雜的形變，其運動規(guī)律滿足NS（Navier-Stokes）方程。我們的數(shù)值仿真算法就基于NS方程，因此會帶了較為復雜的計算，對計算機性能有一定要求。由于流體存在湍流現(xiàn)象，仿真計算還需要加入湍流方程，即流體在越過障礙時，快速流動的液體速度會產(chǎn)生散亂的隨機流動現(xiàn)象。 新課標下的初中物理探究式智能情境教學軟件在長三角得到廣泛應用線下實驗和線上實驗的融合支持學生具身認知的發(fā)展。

     《金角魚初中物理》中新穎的分析工具和教學創(chuàng)新，促進探究式教學的推進，讓課堂亮點紛呈。

     例如，

     （1）參數(shù)可調(diào)的流固混合情境模擬器；

     （2）參照物/運動/速度情境模擬器；

     （3）串聯(lián)電路規(guī)律邏輯演繹工具，在翻牌游戲中把握真諦；

     （4）滑動變阻器在串聯(lián)電路中電特性分析（通過實際操作認識滑動變阻器在串聯(lián)電路中的限流作用，用直觀的曲線分析滑動變阻器電路動態(tài)，同數(shù)據(jù)分析探究滑動變阻器阻值的變化關(guān)系）；

     （5）電路DIY；

     （6）圖表輔助分析；

     （7）思維導圖工具；

     （8）復習工具；

     （9）創(chuàng)新的實驗裝置。

     《金角魚初中物理》倡導在學習過程中強化感性感知。越來越強的“感性表達技術(shù)”，是金角魚所追求的重要能力之一。

     人是有感性的動物。感性是人類生存的基礎(chǔ)，也是人活著的目的（追求幸福感）。

     感性是幸福感的來源。感性能力及其培養(yǎng)，是教育工作者和每個人都不可忽略的方面。我們長期以來，高估理性貶低感性，忽略了感性能力及其養(yǎng)成。

     感性和理性，沒有高低之分。直覺和洞見，建立在感性的基礎(chǔ)之上。鮮活的創(chuàng)造力常常伴隨著過人的感性。

     科學始于感性?？茖W的發(fā)現(xiàn)始于感性，科學學習也始于感性。

     科學和藝術(shù)在山底分手，在山頂匯合。藝術(shù)強調(diào)感性，科學強調(diào)理性?？茖W和藝術(shù)相結(jié)合，就是感性和理性相結(jié)合?！笆加诟行裕K于理性”是錯誤的，感性-理性-感性-理性……這樣往復循環(huán)才更合理。 金角魚是老師教學的好幫手，學生學習的得力助手。

     利用《金角魚初中物理》，做科學嚴謹?shù)奈锢韺嶒灐?

     物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，物理規(guī)律的建立,無一不是以實驗為基礎(chǔ),并受到實驗的檢驗?？茖W嚴謹?shù)奈锢韺嶒?，從實驗器材的選擇，到實驗步驟的確立，再到實驗數(shù)據(jù)的獲得和處理，都體現(xiàn)著物理學科的素養(yǎng)。

     為了確保實驗的定量和有效，必須有規(guī)范化的實驗器材來輔助教學，然而在某些特殊驗中，由于實驗器材的限制，規(guī)范實驗自然無從談起。此時金角魚便體現(xiàn)出它的優(yōu)勢，可以讓學生直觀地看到實驗現(xiàn)象，獲得實驗數(shù)據(jù)從而得到實驗結(jié)論。還可以讓學生利用模擬實驗驗，提升學習的興趣。 金角魚開展《融合仿真技術(shù)的初中物理學科素養(yǎng)培養(yǎng)教學法實踐研究》工作坊。金角魚初中物理(學生版)實驗軟件在上海得到廣泛應用

金角魚支持下的新型實驗數(shù)據(jù)交互方式將持續(xù)改變初中物理課堂。金角魚初中物理APP覆蓋學生必做的測量型實驗和探究型實驗

     《金角魚初中物理》的一大特點是現(xiàn)象數(shù)據(jù)化，通過數(shù)據(jù)來傳達感性。例如軟件中引入的數(shù)字傳感器——壓力壓強傳感器。

     在“壓強”這節(jié)課中，固體對接觸面的壓強大小可以通過物體形變程度來進行定性比較。但由于實驗過程中沒有設(shè)置定量比較的過程，只能得出壓強與壓力成正相關(guān)、與受力面積成負相關(guān)，無法得到“壓強大小與壓力大小成正比，與受力面積成反比”的結(jié)論。所以書本上緊接著以直接“告訴”的方式給出結(jié)論：“實際上，壓力的作用效果是由單位面積上受到的壓力決定的?！?

     上面提到的這個問題一直以來沒有一個很好的解決方案，因為物體受到的壓強雖然可通過物體的形變來表現(xiàn)，但因為無法測量的緣故導致無法定量描述，從而學生無法自主得出壓強公式。但借助《金角魚初中物理》軟件，將這塊內(nèi)容進行了重新設(shè)計。在軟件“壓力壓強”教學內(nèi)容中，物體的下方都會有一個傳感器，使得壓強大小可以通過底部顆粒物的顏色深淺來判斷（顏色越深壓強越大），同時還可以在數(shù)據(jù)層面顯示壓強的具體大小。在能獲得壓強具體數(shù)據(jù)情況下，就可以找出壓強與壓力大小、受力面積大小的定量關(guān)系——與壓力成正比，與受力面積成反比。 金角魚初中物理APP覆蓋學生必做的測量型實驗和探究型實驗

上海金角魚軟件有限公司致力于數(shù)碼、電腦，是一家服務(wù)型公司。金角魚致力于為客戶提供良好的《金角魚初中物理》，一切以用戶需求為中心，深受廣大客戶的歡迎。公司從事數(shù)碼、電腦多年，有著創(chuàng)新的設(shè)計、強大的技術(shù)，還有一批專業(yè)化的隊伍，確保為客戶提供良好的產(chǎn)品及服務(wù)。金角魚秉承“客戶為尊、服務(wù)為榮、創(chuàng)意為先、技術(shù)為實”的經(jīng)營理念，全力打造公司的重點競爭力。