金角鱼教研共同体正在积极探索初中物理教学新模式和新方法。
对于初中物理教学,普遍存在情境创设乏力、学生动手操作机会较少的情况;诸多教学难点的解决呼唤新的技术手段,如二力平衡、电学故障等。为提高学生学习兴趣、参与度和学习效果,在物理教学的诸多环节需要创设更多生动、直观、能激发学生思维的互动情境。为解决上述问题,金角鱼把数值仿真和人工智能技术引入到初中物理教学中。
2020年2月上海奉贤区教育学院教学研究中心和上海金角鱼软件有限公司联合发起《在线教学背景下初中物理课堂教学与金角鱼初中物理软件的有效整合教学研究》项目。该项目先在上海古华中学等十余所奉贤区学校实施,后来扩展到上海的杨浦区、闵行区、浦东新区、嘉定区,进而又延伸到江苏省和浙江省的部分学校。据不完全统计,该项目累计涉及学校500所以上、教师1500名以上。随着实践的深入,本项目后来演变为《融合仿真技术学科素养导向的初中物理教学法实践研究》。
该项目目的是运用数值仿真和人工智能技术焕发初中物理教学活力,造就学生探究式学习的场景,激发学生动手、动脑、动心、动情,改变“教”和“学”的模式;探索用新的方法和工具武装新一代教师,培养学科素养达标的高素质学生。 用新问题新思想新技术,创新初中物理教研形态。初中物理课件制作软件排名

《金角鱼初中物理》对复习课和实验考练习也有很大帮助。
(1)复习课方面,用“探究式复习”构筑学科素养和应试之间的桥梁,带来多项教学创新。
探究式复习,将刷题转化为探究式学习,用深度学习替代低水平重复,更能提分、更具应变能力、更省时间、更有趣。软件中包括了十一个专题复习,它们均是考前复习的难点重点。
(2)实验考练习,将有力地减轻教师在新授课和复习课上的教学负担。实验考练习,依据标准,利用原有情境,推出了全部14个学生实验的实验考练习。每个实验考练习均具备演示模式、练习模式、考核模式。
它将有力地促进考前练习,而且已经被多个老师融入到新授课的教学中。它减轻了老师负担,为新授课和复习课都带来巨大便利,推进了线上和线下融合的混合式教学。 中学物理APP推荐《金角鱼初中物理》旨在解决教学痛点、打造高效课堂、引发深度学习。

《金角鱼初中物理》提供大量游戏化的实验内容,能促进学生科学思维的提升。
物理实验天生具有较强的吸引力,中学生好奇且好动,但学生之间存在个别差异,对于某一知识点的理解有时是片面的,学习水平层次不等,部分学生存在畏难的心理障碍。以测小灯泡电功率专题复习为例,习题基本可概括为三大类型:①推导电源规格②推导滑动变阻器规格(滑动变阻器阻值)③推导灯泡规格(灯泡额定电压、额定电流、额定电功率。学生解题解题之前需要掌握各用电器之间关系,这对学生逻辑能力要求较高。
我们可以通过软件中“九宫格翻牌”游戏的形式对学生先进行逻辑训练。以求“总电压”为例,要想求得总电压,“翻牌”游戏提供了两种途径:一种是横向上,通过灯泡电压UL和滑动变阻器电压UP的相加;另一种是纵向上,通过电路中的电流I和总电阻R总相乘。如果使用第一种方式,那么就想办法得到UL和UP;如果使用第二种方法,那么想办法求得I和R总.。通过游戏,学生能在趣味中体验到解题的快乐,并在潜移默化中逐步培养了逻辑思维能力。
利用《金角鱼初中物理》,做理想实验。
初中物理有很多理想实验是无法在课堂上、实验室内完成的,如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此时利用金角鱼则能解决这个问题。
学生在软件中不仅得出了匀速直线运动状态时的二力平衡条件,对于加速直线运动和减速直线运动时的两力关系也能有所了解,更有的学生还能得出“当运动物体水平方向不受力时会保持匀速直线运动”的结论,为之后牛顿惯性定律的学习奠定了基础。在实验过程中,有的学生提出疑问“为什么物体开始运动后,无论施加的两个力怎么改变,都无法使物体静止”;有的同学发现,合力会影响物体运动状态。通过线上实验创设的情境,有效地增加了学生的体验、拓展了学生的思维,对于课上知识的吸收起到促进作用。相比于平时的课上实验,学生不再受到时间和空间的限制,这样的探究更加充分。 金角鱼的《欧姆定律(探究导体中电流和电压的关系)》环节是师生强交互的实验教学案例。

《金角鱼初中物理》中的情境是怎么做出来的?金角鱼,不是对研究或学习对象现象级的仿真,而是对物理对象内在机理的仿真。它基于人类对整个物理对象形成的科学的研究成果,这个成果往往是严谨的数学方程。然后用数值仿真技术,形成可视化的可交互情境。
有很多老师和同学对此非常感兴趣,认为这种方式开启了一种新的探究途径。如点燃蜡烛后,热在空气中扩散的情形。当对流存在时,热扩散会由于流体的流动而发生复杂的形变,其运动规律满足NS(Navier-Stokes)方程。我们的数值仿真算法就基于NS方程,因此会带了较为复杂的计算,对计算机性能有一定要求。由于流体存在湍流现象,仿真计算还需要加入湍流方程,即流体在越过障碍时,快速流动的液体速度会产生散乱的随机流动现象。 学生可随时随地借助信息技术手段,从被动变主动,以自己的视角DIY设计实验,动手实践。初中物理智能平台下载安装
金角鱼三门课程入选首批“上海市素质教育课程项目资源”。初中物理课件制作软件排名
运用《金角鱼初中物理》帮助学生熟悉各种实验现象提升科学思维,培养学科素养。
有的老师指出以往教学中普遍存在一些故障现象,实验室无法复现,往往是“讲不清、看不见、进不去、动不得、难再现”,现在利用软件能很方便得把一些现象做出来,让学生去寻找现象发生的原因,这对提升学生在物理现象方面的思维品质、帮助学生建立故障现象与故障原因之间的联系有非常大的帮助。
例如金角鱼专门对“测定小灯泡电功率中的一些故障和常见问题”做了故障专题。学生能在正确的电路基础上把指定的故障现象“造”出来。该专题覆盖了常见了15种故障。
这种逆向操作,思维量很大。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,经过这样的“试错”,手脑并用,学生不光对本实验,对所有电路的认识都能上升到新的更高的水平。再如,中考前的专题复习课,老师再携带实验器材进入课堂,费时费力。这时有些老师利用软件现象动态可视化,通过金角鱼事先搭建电路,模拟电路变化过程,现象清晰且动态可见。 初中物理课件制作软件排名
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