《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的?金角魚,不是對研究或學習對象現(xiàn)象級的仿真,而是對物理對象內在機理的仿真。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,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生散亂的隨機流動現(xiàn)象。 金角魚的價值主張:面向過程和方法,強調以學生為主體的探究,強調課程內容的結構化、動態(tài)化和課堂的活化。新課標下的金角魚初中物理仿真軟件讓新課標落到實處
《金角魚初中物理》能解決以下問題。
(1)解決了教師情境創(chuàng)設難的問題:用仿真技術創(chuàng)設互動情境,實現(xiàn)了日常教學中的難點突破和探究式教學。
(2)解決了學生學習積極性調動問題:用數(shù)值仿真/人工智能/互聯(lián)網等技術實現(xiàn)了“課堂四動(情境互動/問題拉動/數(shù)據聯(lián)動/平臺驅動)”,通過“課堂四動”引發(fā)“學生四動(動手/動腦/動心/動情)”。
(3)解決了應試教育和素質教育相背的問題,緩解了教師復習課教學轉化率低的問題:用“探究式復習”構筑學科素養(yǎng)和應試之間的橋梁,教學轉化率大幅提升。
(4)解決了學生實驗操作動手難問題和規(guī)范性掌握問題:實驗考練習,有力地減輕教師在新授課和復習課上的教學負擔。
(5)解決物理學科教研不活躍和手段匱乏的問題:以新技術煥發(fā)物理學科教學教研的活力,促進教師成長和教學水平的提高。 新課標下的金角魚初中物理軟件情境引人入勝金角魚云平臺致力于打造鮮活的新型高效課堂。
《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系統(tǒng)。它所應用的技術主要是數(shù)值仿真(CAE)和人工智能(AI)。金角魚建立了物理對象的數(shù)學模型及其相應的數(shù)值計算方案,形成高精度、高魯棒性的CAE技術。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計進行智能評估。
《金角魚初中物理》的研發(fā)創(chuàng)新手段具有鮮明的先進性和綜合性。
(1)把在航空、航天、汽車等工程設計領域所使用的CAE(計算機輔助工程)手段,用于建立仿真教學中的物理模型。如,力學中的伯努利原理交互仿真探究情境(流體速度和壓強的關系)等,這么高維的手段非常有助于解決老師常見的教學難點和痛點。
(2)綜合虛擬仿真、情境化教學、PBL(Problembasedlearning)和AI思想和技術,通過沉浸場景和場景變革,在不斷推進的各個場景里通過提出越來越深入的大量的問題,引發(fā)學生動手、思考和探究,促進有效學習行為的發(fā)生。
(3)體現(xiàn)在仿真精度和智能分析上,即虛擬環(huán)境是基于CAE標準的,具有高精度仿真特點。 用數(shù)值仿真和人工智能,改變初中物理教學模式。
《金角魚初中物理》能有效促進達成物理教學的過程性評價。
新課程倡導“立足過程,促進發(fā)展”的學生學習評價。評價的目的在于診斷學生在發(fā)展過程中的優(yōu)勢與不足,教師應將評價結果及時反饋給學生。但在傳統(tǒng)實驗,受學生人數(shù)、時間等限制,教師往往采取主觀評判方式,即教師通過觀察和聆聽學生表述或在實驗過程中的表現(xiàn)再結合自身教學經驗,只能進行口頭評價。而金角魚可以通過軟件自帶的實驗的評價系統(tǒng)及時反饋給每位學生,幫助學生能發(fā)現(xiàn)并及時找出從而糾正在學習過程中存在的問題,激勵學生學習物理的興趣和信心,從而促進學生的發(fā)展,再通過每一個學生實驗操作及數(shù)據上傳中的情況,教師可以對出現(xiàn)的問題及時分析原因,及時講解,且學生活動真實有效。 《金角魚初中物理》以探究為目的,以情境為內容,以交互為特征。金角魚初中物理探究式智能情境教學軟件引發(fā)深度學習
《金角魚初中物理》的產品使命是:現(xiàn)代技術和初中物理教育教學的深度融合。新課標下的金角魚初中物理仿真軟件讓新課標落到實處
《金角魚初中物理》中學生實驗的演示/練習/考核功能,依據有關實驗操作考規(guī)范制定,將改變新授課模式,增強中考備考手段。
*規(guī)范的演示,支持隨時隨地學習;
*分步評價,獲得練習中的即時指導,如:連接電路過程中出現(xiàn)錯誤,提交后準確報錯;
*考練結合,掌握實驗流程和關鍵點;
*涵蓋初中物理實驗操作考全部備選實驗。
學生實驗操作模塊,使得學生操作和指導更方便;新授課教學有了新手段,改變課堂模式,提高質量;中考備考更有效率。 新課標下的金角魚初中物理仿真軟件讓新課標落到實處
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