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(wèn)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(lái)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(lái)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。 金角魚支持下的新型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交互方式將持續(xù)改變初中物理課堂。初中物理上課輔助系統(tǒng)

     《金角魚初中物理》能解決以下問(wèn)題。

     （1）解決了教師情境創(chuàng)設(shè)難的問(wèn)題：用仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)互動(dòng)情境，實(shí)現(xiàn)了日常教學(xué)中的難點(diǎn)突破和探究式教學(xué)。

     （2）解決了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)問(wèn)題：用數(shù)值仿真/人工智能/互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“課堂四動(dòng)（情境互動(dòng)/問(wèn)題拉動(dòng)/數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)/平臺(tái)驅(qū)動(dòng)）”，通過(guò)“課堂四動(dòng)”引發(fā)“學(xué)生四動(dòng)（動(dòng)手/動(dòng)腦/動(dòng)心/動(dòng)情）”。

     （3）解決了應(yīng)試教育和素質(zhì)教育相背的問(wèn)題，緩解了教師復(fù)習(xí)課教學(xué)轉(zhuǎn)化率低的問(wèn)題：用“探究式復(fù)習(xí)”構(gòu)筑學(xué)科素養(yǎng)和應(yīng)試之間的橋梁，教學(xué)轉(zhuǎn)化率大幅提升。

     （4）解決了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)手難問(wèn)題和規(guī)范性掌握問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)考練習(xí)，有力地減輕教師在新授課和復(fù)習(xí)課上的教學(xué)負(fù)擔(dān)。

     （5）解決物理學(xué)科教研不活躍和手段匱乏的問(wèn)題：以新技術(shù)煥發(fā)物理學(xué)科教學(xué)教研的活力，促進(jìn)教師成長(zhǎng)和教學(xué)水平的提高。 初中物理模擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)推薦初中物理課堂教學(xué)與《金角魚初中物理》教學(xué)軟件有效整合的教學(xué)研究。

     《金角魚初中物理》在教學(xué)難點(diǎn)突破上舍得下苦功夫、深功夫。

     比如，為了突破“比熱容”這個(gè)公認(rèn)的教學(xué)難點(diǎn)，金角魚專門推出了“比熱容-熱學(xué)”板塊，在金角魚公眾號(hào)上開設(shè)了“熱學(xué)十八回”講座。

     這個(gè)模塊涵蓋溫度、P-V-T關(guān)系、熱傳遞、比熱容、分子運(yùn)動(dòng)等18個(gè)方面的探究目標(biāo)和互動(dòng)探究情境。從零號(hào)定律出發(fā)，深入到分子領(lǐng)域，探究溫度的本質(zhì)；把功和熱聯(lián)系起來(lái)，初步探究比熱容；從分子運(yùn)動(dòng)層面，對(duì)影響比熱容的因素進(jìn)行更深入的探究等。

     為了攻克“比熱容”這個(gè)普遍的教學(xué)難點(diǎn)，金角魚研發(fā)團(tuán)隊(duì)不但研讀了多本中國(guó)的大學(xué)教材，還研讀了多本歐美極富盛名的大學(xué)教材。

     這些歐美的相關(guān)教材，動(dòng)不動(dòng)厚達(dá)2000頁(yè)以上。在其中，金角魚看到了國(guó)內(nèi)教學(xué)上的差距，得到了很多啟發(fā)。

     《金角魚初中物理》中靈活的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)為例，在電學(xué)模塊的任何地方，師生都可以自由設(shè)計(jì)、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(jì)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(chǔ)/修改/分享

     *內(nèi)在機(jī)理層次的仿真

     *器件數(shù)量不受限制

     *可隨意自主設(shè)計(jì)電路

     電路設(shè)計(jì)引擎具備如下教學(xué)價(jià)值：

     *體貼：教師減少課時(shí)占用、解決動(dòng)態(tài)/故障難點(diǎn)

     *智能：智能評(píng)判設(shè)計(jì)成果

     *個(gè)性：自主設(shè)計(jì)更能激勵(lì)、支持項(xiàng)目化教學(xué) 用數(shù)值仿真和人工智能，改變初中物理教學(xué)模式。

     《金角魚初中物理》在教學(xué)應(yīng)用上更自由。這一點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

     （1）在電學(xué)所有模塊，都支持電路的任意設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)/調(diào)取和操作。

     （2）電學(xué)之外也具備大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)場(chǎng)景，支持使用者自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還可以存儲(chǔ)和調(diào)取。如平面鏡成像、凸透鏡成像、杠桿、滑輪、參照物-運(yùn)動(dòng)-速度等。

     （3）引入壓力/壓強(qiáng)數(shù)字傳感器，支持對(duì)各種固體切割物和液體的傳感。

     （4）強(qiáng)大的情境分析工具，可適用于習(xí)題的分析和深層探究。如參數(shù)可調(diào)的流固混合情境模擬器、電路九宮格分析器、電路短斷路故障模擬和分析器、伏安法測(cè)電阻和小燈泡電功率故障復(fù)現(xiàn)工具等。

     《金角魚初中物理》在系統(tǒng)反饋更智能。這一點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

     實(shí)驗(yàn)操作考練習(xí)能自動(dòng)評(píng)分并給出錯(cuò)誤提示、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能自動(dòng)評(píng)判設(shè)計(jì)的正誤、制作類(項(xiàng)目化設(shè)計(jì))能據(jù)實(shí)呈現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)效應(yīng)等。 有了金角魚，物理更容易。初中物理模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

用新問(wèn)題新思想新技術(shù)，創(chuàng)新初中物理教研形態(tài)。初中物理上課輔助系統(tǒng)

     《金角魚初中物理》創(chuàng)設(shè)的情境，強(qiáng)調(diào)探究和交互。

     每個(gè)情境以探究為主線。結(jié)合教學(xué)痛點(diǎn)，設(shè)立探究項(xiàng)目（如：比熱容、光反射中法線概念的引入、平面鏡成像原理、凸透鏡成像原理、勻速直線運(yùn)動(dòng)、二力平衡、摩擦力、直線上的二力合成、壓力壓強(qiáng)等）。結(jié)合教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)置情境，每一情境都有一個(gè)鮮明的探究目標(biāo)。

     每個(gè)情境均以交互為特征。交互類型包括：

     （1）人機(jī)交互：

     *AI跟蹤設(shè)計(jì)和操作全過(guò)程

     *智能反饋得分和錯(cuò)誤信息

     *“多樂(lè)”卡通人物，現(xiàn)場(chǎng)提供幫助

     （2）師生交互：

     *老師可查看學(xué)生的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)、圖線等

     *提供有雙向即時(shí)溝通工具

     （3）交互內(nèi)容可以有：

     *實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)交互

     *數(shù)據(jù)處理交互

     *任務(wù)交互

     （4）交互機(jī)制有：

     *同步交互，打造新型課堂

     *異步交互，打造翻轉(zhuǎn)課堂 初中物理上課輔助系統(tǒng)