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(jī)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(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，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。 金角魚針對教學(xué)難點和痛點，為老師賦能，學(xué)生學(xué)起來更容易。初中物理課堂教學(xué)APP下載推薦

     《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(jī)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(kuò)散的情形。當(dāng)對流存在時，熱擴(kuò)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(jī)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(jī)流動現(xiàn)象。 中學(xué)物理教學(xué)軟件金角魚的《歐姆定律（探究導(dǎo)體中電流和電壓的關(guān)系）》環(huán)節(jié)是師生強(qiáng)交互的實驗教學(xué)案例。

     初中物理教學(xué)的另一副翅膀——《金角魚初中物理》于物理教學(xué)的融合。

     應(yīng)用應(yīng)用信息技術(shù)必然是今后物理教學(xué)的趨勢。金角魚能提供如下幫助：

     （1）提供大量物理情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；

     （2）降低學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)力；

     （3）輔助物理實驗，提升教學(xué)實效；

     （4）重演物理知識發(fā)生過程，增強(qiáng)學(xué)生體驗；

     （5）拓展學(xué)習(xí)時空，變有限為無限。

     在物理教學(xué)中，金角魚就如同老師們物理教學(xué)的另一副新翅膀，幫助老師進(jìn)一步拓展物理教學(xué)時空，使學(xué)生可以在更高、更廣闊的物理時空中翱翔，獲得更高、更好的發(fā)展。

     《金角魚初中物理》中靈活的實驗設(shè)計和智能反饋，能減輕教師工作量，提升課堂效率。

     以電路設(shè)計為例，在電學(xué)模塊的任何地方，師生都可以自由設(shè)計、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/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)計電路

     電路設(shè)計引擎具備如下教學(xué)價值：

     *體貼：教師減少課時占用、解決動態(tài)/故障難點

     *智能：智能評判設(shè)計成果

     *個性：自主設(shè)計更能激勵、支持項目化教學(xué) 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)。

     金角魚在探索初中物理教學(xué)新模式和新方法的過程中獲得了大量用戶的肯定與支持。

     如上海永昌學(xué)校的李校長講道：多謝金角魚提供的支持，現(xiàn)在的孩子們真幸福，信息技術(shù)創(chuàng)造了這么好的條件。想想我們上學(xué)的時候，哪有這種得力的工具？！希望老師們在日常教學(xué)中能繼續(xù)把軟件用上、用好。

     黃浦區(qū)物理教研員成老師對金角魚支持的課堂也給出極大的肯定，任課老師作為信息時代杰出教師的能力，在這樣的課堂設(shè)計和信息技術(shù)的運用中展漏無疑。

     還有老師評價道：“別開生面的探究課”、“仿真是無法代替真實實驗，怎么合理地用，真是得好好想，金角魚這個思路還挺靠譜”、“我也得跟金角魚學(xué)起來！” 《金角魚初中物理》入選UNESCO“教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新案例”。初中物理情境創(chuàng)設(shè)平臺下載推薦

金角魚初中物理，為教學(xué)賦能。初中物理課堂教學(xué)APP下載推薦

     《金角魚初中物理》的研發(fā)創(chuàng)新手段具有鮮明的先進(jìn)性和綜合性。

     （1）把在航空、航天、汽車等工程設(shè)計領(lǐng)域所使用的CAE（計算機(jī)輔助工程）手段，用于建立仿真教學(xué)中的物理模型。如，力學(xué)中的伯努利原理交互仿真探究情境（流體速度和壓強(qiáng)的關(guān)系）等，這么高維的手段非常有助于解決老師常見的教學(xué)難點和痛點。

     （2）綜合虛擬仿真、情境化教學(xué)、PBL(Problembasedlearning)和AI思想和技術(shù)，通過沉浸場景和場景變革，在不斷推進(jìn)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(xué)生動手、思考和探究，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)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(biāo)準(zhǔn)的，具有高精度仿真特點。 初中物理課堂教學(xué)APP下載推薦