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(duì)于初中物理教學(xué)，普遍存在情境創(chuàng)設(shè)乏力、學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)較少的情況；諸多教學(xué)難點(diǎn)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?jiǎng)?chuàng)設(shè)更多生動(dòng)、直觀、能激發(fā)學(xué)生思維的互動(dòng)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(xiàng)目。該項(xiàng)目先在上海古華中學(xué)等十余所奉賢區(qū)學(xué)校實(shí)施，后來擴(kuò)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(jì)，該項(xiàng)目累計(jì)涉及學(xué)校500所以上、教師1500名以上。隨著實(shí)踐的深入，本項(xiàng)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(shí)踐研究》。

     該項(xiàng)目目的是運(yùn)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(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)心、動(dòng)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，在與課堂的融合中彰顯價(jià)值。初中物理模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)下載

     利用《金角魚初中物理》，做探究實(shí)驗(yàn)。

     金角魚不僅包含大量學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及演示實(shí)驗(yàn)，還包括很多探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)界面效果逼真，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確客觀，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，是在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常好的選擇。

     以“測(cè)定小燈泡的電功率”為例，該實(shí)驗(yàn)是初中物理中非常重要的實(shí)驗(yàn)之一，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)器材的選擇，到實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)，再到實(shí)驗(yàn)電路的連接和數(shù)據(jù)的讀取，都需要嚴(yán)謹(jǐn)而規(guī)范的操作。該實(shí)驗(yàn)軟件首先提供了讓學(xué)生自己動(dòng)手連接實(shí)物的機(jī)會(huì)，而且只有所有操作全部規(guī)范，連接全部正確之后才可以正確讀數(shù)，否則就會(huì)出現(xiàn)和實(shí)物器材一樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者報(bào)警。電路連接好之后，可以利用放大鏡功能讀取數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)中的故障進(jìn)行分析，便于學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)過程， 初中物理探究APP安裝有了金角魚，物理更容易。

     《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的？金角魚，不是對(duì)研究或?qū)W習(xí)對(duì)象現(xiàn)象級(jí)的仿真，而是對(duì)物理對(duì)象內(nèi)在機(jī)理的仿真。它基于人類對(duì)整個(gè)物理對(duì)象形成的科學(xué)的研究成果，這個(gè)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(duì)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(diǎn)燃蠟燭后，熱在空氣中擴(kuò)散的情形。當(dāng)對(duì)流存在時(shí)，熱擴(kuò)散會(huì)由于流體的流動(dòng)而發(fā)生復(fù)雜的形變，其運(yùn)動(dòng)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(huì)帶了較為復(fù)雜的計(jì)算，對(duì)計(jì)算機(jī)性能有一定要求。由于流體存在湍流現(xiàn)象，仿真計(jì)算還需要加入湍流方程，即流體在越過障礙時(shí)，快速流動(dòng)的液體速度會(huì)產(chǎn)生散亂的隨機(jī)流動(dòng)現(xiàn)象。

     《金角魚初中物理》將有效促進(jìn)新授課教學(xué)中實(shí)驗(yàn)和教學(xué)的融合。

     金角魚實(shí)驗(yàn)操作考包含的14個(gè)實(shí)驗(yàn)，以九年級(jí)第二學(xué)期的新授課小燈泡電功率為例，老師可在課上利用軟件的“演示/練習(xí)/考核模式”，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。金角魚提供詳細(xì)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作流程，以及操作評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以給老師們做了一個(gè)加強(qiáng)，對(duì)老師們的教學(xué)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作考試練習(xí)幫助很大。

     同時(shí)還可以在課外運(yùn)用金角魚軟件輔導(dǎo)學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)。有些金角魚的用戶分享了自己的“兩步走”戰(zhàn)略。先通過軟件幫助學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)：課上用軟件教學(xué)之后，讓學(xué)生分批次在教室白板、老師的電腦上動(dòng)手體驗(yàn)。再走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室用實(shí)物操作。這樣實(shí)現(xiàn)了學(xué)生空間、時(shí)間上的自由分配，在課外運(yùn)用軟件來熟悉實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生也非常喜歡。 金角魚云平臺(tái)有助于重塑以課堂文化為主的學(xué)校文化。

     金角魚服務(wù)客戶/用戶的案例有：

     *上海市閔行區(qū)/奉賢區(qū)/楊浦區(qū)/嘉定區(qū)/浦東新區(qū)的公辦民辦學(xué)校幾十所

     *公開課/示范課、學(xué)生常態(tài)化應(yīng)用、老師日常教學(xué)

     *新授課/專題復(fù)習(xí)課/單元復(fù)習(xí)課

     應(yīng)用情形：

     （1）打造新型課堂，整個(gè)課堂依靠金角魚軟件平臺(tái)支撐，課堂深度提升

     （2）作為突破教學(xué)難點(diǎn)的利器，成為課堂亮點(diǎn)

     （3）學(xué)生預(yù)習(xí)，激發(fā)興趣，提出問題，使課堂教學(xué)更有針對(duì)性

     （4）學(xué)生作業(yè)，新型作業(yè)，教師可網(wǎng)上批改

     （5）作為教學(xué)資源，成為課堂亮點(diǎn)

     （6）作為項(xiàng)目化教學(xué)的工具

     （7）作為課后拓展的工具 我們倡導(dǎo)感性--《金角魚初中物理.聲學(xué)》。初中物理仿真平臺(tái)安裝

《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。初中物理模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)下載

     金角魚有著大量的教學(xué)創(chuàng)新，一直在應(yīng)用中為老師們提供幫助，助力老師成為信息時(shí)代的杰出教師。例如幫助上海民辦永昌學(xué)校的邱老師打造《探究物質(zhì)質(zhì)量與體積的關(guān)系》一課。

     本節(jié)課采用小組合作的形式，三個(gè)大組十個(gè)小組的學(xué)生分別對(duì)三種液體、三種固體進(jìn)行測(cè)量。利用金角魚平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、匯總，并帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。金角魚的即時(shí)匯總、曲線擬合等基于內(nèi)容的數(shù)據(jù)采集和分析工具為課堂提供了極大的便利。

     （1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的生生、師生共享。線下實(shí)驗(yàn)與金角魚線上數(shù)據(jù)分享相融合，即時(shí)拿到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了實(shí)驗(yàn)效率，同學(xué)們看到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的力量，無意之間增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的合作的意識(shí)。

     （2）方便的曲線擬合工具。當(dāng)大家的數(shù)據(jù)一組一組呈現(xiàn)在坐標(biāo)系上，擬合出圖像時(shí)，學(xué)生們都發(fā)出驚嘆。圖線法的運(yùn)用，促進(jìn)了形象思維在物理探究中作用的發(fā)揮。

     （3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的即時(shí)診斷。課上有一組學(xué)生測(cè)量固體體積的時(shí)候忘記減去量筒中原有液體體積，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。當(dāng)從圖線中發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題的時(shí)候，同學(xué)們恍然大悟。 初中物理模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)下載