《金角魚初中物理》是基于數(shù)值仿真和人工智能的初中物理探究式智能情境教學(xué)系統(tǒng)。它所應(yīng)用的技術(shù)主要是數(shù)值仿真(CAE)和人工智能(AI)。金角魚建立了物理對象的數(shù)學(xué)模型及其相應(yīng)的數(shù)值計算方案,形成高精度、高魯棒性的CAE技術(shù)。仿真對象有電路、分子、熱機、滑動、齒輪、流體、運動、聲波、音階、光路、柔性物體等。金角魚構(gòu)建了壓力或壓強等數(shù)字傳感器,形成直觀精密的探究環(huán)境。它還能對電路/滑輪組/光路等用戶的實驗設(shè)計進行智能評估。金角魚提供大量生動的互動情境,學(xué)生能在做中學(xué),老師能在互動中教。初中物理備課APP安裝
運用《金角魚初中物理》幫助學(xué)生熟悉各種實驗現(xiàn)象提升科學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。
有的老師指出以往教學(xué)中普遍存在一些故障現(xiàn)象,實驗室無法復(fù)現(xiàn),往往是“講不清、看不見、進不去、動不得、難再現(xiàn)”,現(xiàn)在利用軟件能很方便得把一些現(xiàn)象做出來,讓學(xué)生去尋找現(xiàn)象發(fā)生的原因,這對提升學(xué)生在物理現(xiàn)象方面的思維品質(zhì)、幫助學(xué)生建立故障現(xiàn)象與故障原因之間的聯(lián)系有非常大的幫助。
例如金角魚專門對“測定小燈泡電功率中的一些故障和常見問題”做了故障專題。學(xué)生能在正確的電路基礎(chǔ)上把指定的故障現(xiàn)象“造”出來。該專題覆蓋了常見了15種故障。
這種逆向操作,思維量很大?!凹埳系脕斫K覺淺,絕知此事要躬行”,經(jīng)過這樣的“試錯”,手腦并用,學(xué)生不光對本實驗,對所有電路的認識都能上升到新的更高的水平。再如,中考前的專題復(fù)習(xí)課,老師再攜帶實驗器材進入課堂,費時費力。這時有些老師利用軟件現(xiàn)象動態(tài)可視化,通過金角魚事先搭建電路,模擬電路變化過程,現(xiàn)象清晰且動態(tài)可見。 初中物理自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)下載金角魚為教師提供基于情境的教學(xué)設(shè)計方案。
金角魚在中國的教學(xué)應(yīng)用實踐入選UNESCO“教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新案例”。
該案例所屬的創(chuàng)新領(lǐng)域是:
◇改善教學(xué)(增加學(xué)生的動力和參與度,促進知識和技能的獲取,優(yōu)化評估和評價系統(tǒng),改善學(xué)習(xí)成果)
◇創(chuàng)建有利的環(huán)境(教室,實驗室,健康、安全、趣味盎然、能夠滿足學(xué)習(xí)者個性化需求的在線學(xué)習(xí)平臺)
案例發(fā)起人和實施者是:
◇發(fā)起人:上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)研究中心,上海金角魚軟件有限公司
◇實施者:上海金角魚軟件有限公司,上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)研究中心,上海古華中學(xué)等
《金角魚初中物理》中靈活的實驗設(shè)計和智能反饋,能減輕教師工作量,提升課堂效率。
以電路設(shè)計為例,在電學(xué)模塊的任何地方,師生都可以自由設(shè)計、操作電路,都可以隨意存取電路文件,都能得到智能的系統(tǒng)反饋。
電路設(shè)計引擎具備如下特性:
*電參數(shù)可調(diào)/故障可設(shè)置
*可操作/存儲/修改/分享
*內(nèi)在機理層次的仿真
*器件數(shù)量不受限制
*可隨意自主設(shè)計電路
電路設(shè)計引擎具備如下教學(xué)價值:
*體貼:教師減少課時占用、解決動態(tài)/故障難點
*智能:智能評判設(shè)計成果
*個性:自主設(shè)計更能激勵、支持項目化教學(xué) 金角魚云平臺有助于重塑以課堂文化為主的學(xué)校文化。
《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(dǎo)致無法定量描述,從而學(xué)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(xué)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》的產(chǎn)品使命是:現(xiàn)代技術(shù)和初中物理教育教學(xué)的深度融合。初中物理備課APP安裝
我們倡導(dǎo)感性--《金角魚初中物理.聲學(xué)》。初中物理備課APP安裝
利用《金角魚初中物理》,探索線上線下融合的初中物理學(xué)習(xí)模式。
有效融合線上實驗與線下實驗是未來物理教學(xué)的趨勢。線上實驗和線下實驗的側(cè)重點是不同的,通過利用金角魚合理融合線上實驗與線下實驗,建構(gòu)出匹配化情景、小組合作化的教學(xué)模式及個性化的內(nèi)容拓展,可以拓展科學(xué)探究的時間和空間,學(xué)生個體在探究過程中所擁有的自由度對其創(chuàng)造力具有積極影響。教師在建構(gòu)過程中提高了單元教學(xué)設(shè)計的能力,學(xué)生在建構(gòu)知識和拓展提升過程中實現(xiàn)具身認知的發(fā)展。 初中物理備課APP安裝