金角魚初中物理APP覆蓋學(xué)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(xué)新模式和新方法。

     對于初中物理教學(xué)，普遍存在情境創(chuàng)設(shè)乏力、學(xué)生動手操作機會較少的情況；諸多教學(xué)難點的解決呼喚新的技術(shù)手段，如二力平衡、電學(xué)故障等。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、參與度和學(xué)習(xí)效果，在物理教學(xué)的諸多環(huán)節(jié)需要創(chuàng)設(shè)更多生動、直觀、能激發(fā)學(xué)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(xué)中。

     2020年2月上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)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(xué)背景下初中物理課堂教學(xué)與金角魚初中物理軟件的有效整合教學(xué)研究》項目。該項目先在上海古華中學(xué)等十余所奉賢區(qū)學(xué)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(jìn)而又延伸到江蘇省和浙江省的部分學(xué)校。據(jù)不完全統(tǒng)計，該項目累計涉及學(xué)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(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)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(xué)活力，造就學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的場景，激發(fā)學(xué)生動手、動腦、動心、動情，改變“教”和“學(xué)”的模式；探索用新的方法和工具武裝新一代教師，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)達(dá)標(biāo)的高素質(zhì)學(xué)生。 金角魚能激發(fā)興趣，并能促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。金角魚初中物理APP覆蓋學(xué)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(xí)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(xué)的研究成果，這個成果往往是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)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(xué)對此非常感興趣，認(rèn)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(dāng)對流存在時，熱擴散會由于流體的流動而發(fā)生復(fù)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(fù)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(biāo)下的初中物理探究式智能情境教學(xué)軟件在長三角得到廣泛應(yīng)用線下實驗和線上實驗的融合支持學(xué)生具身認(rèn)知的發(fā)展。

     《金角魚初中物理》中新穎的分析工具和教學(xué)創(chuàng)新，促進(jìn)探究式教學(xué)的推進(jìn)，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(rèn)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(dǎo)圖工具；

     （8）復(fù)習(xí)工具；

     （9）創(chuàng)新的實驗裝置。

     《金角魚初中物理》倡導(dǎo)在學(xué)習(xí)過程中強化感性感知。越來越強的“感性表達(dá)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(xué)始于感性?？茖W(xué)的發(fā)現(xiàn)始于感性，科學(xué)學(xué)習(xí)也始于感性。

     科學(xué)和藝術(shù)在山底分手，在山頂匯合。藝術(shù)強調(diào)感性，科學(xué)強調(diào)理性?？茖W(xué)和藝術(shù)相結(jié)合，就是感性和理性相結(jié)合。“始于感性，終于理性”是錯誤的，感性-理性-感性-理性……這樣往復(fù)循環(huán)才更合理。 金角魚是老師教學(xué)的好幫手，學(xué)生學(xué)習(xí)的得力助手。

     利用《金角魚初中物理》，做科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺嶒灐?

     物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)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。科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?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(xué)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(xué)，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(xué)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(xué)生利用模擬實驗驗，提升學(xué)習(xí)的興趣。 金角魚開展《融合仿真技術(shù)的初中物理學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)教學(xué)法實踐研究》工作坊。金角魚初中物理(學(xué)生版)實驗軟件在上海得到廣泛應(yīng)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(xué)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(dá)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(jìn)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(fù)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(jìn)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APP覆蓋學(xué)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。