新课标下的金角鱼初中物理教学软件(学校版)对老师的价值

     金角鱼教研共同体正在积极探索初中物理教学新模式和新方法。

     对于初中物理教学，普遍存在情境创设乏力、学生动手操作机会较少的情况；诸多教学难点的解决呼唤新的技术手段，如二力平衡、电学故障等。为提高学生学习兴趣、参与度和学习效果，在物理教学的诸多环节需要创设更多生动、直观、能激发学生思维的互动情境。为解决上述问题，金角鱼把数值仿真和人工智能技术引入到初中物理教学中。

     2020年2月上海奉贤区教育学院教学研究中心和上海金角鱼软件有限公司联合发起《在线教学背景下初中物理课堂教学与金角鱼初中物理软件的有效整合教学研究》项目。该项目先在上海古华中学等十余所奉贤区学校实施，后来扩展到上海的杨浦区、闵行区、浦东新区、嘉定区，进而又延伸到江苏省和浙江省的部分学校。据不完全统计，该项目累计涉及学校500所以上、教师1500名以上。随着实践的深入，本项目后来演变为《融合仿真技术学科素养导向的初中物理教学法实践研究》。

     该项目目的是运用数值仿真和人工智能技术焕发初中物理教学活力，造就学生探究式学习的场景，激发学生动手、动脑、动心、动情，改变“教”和“学”的模式；探索用新的方法和工具武装新一代教师，培养学科素养达标的高素质学生。 金角鱼面向过程和方法，重视教学创新，基于关键素养，看重科学探究和科学思维。新课标下的金角鱼初中物理教学软件(学校版)对老师的价值

     《金角鱼初中物理》能引发深度学习，刺激主动学习。

     学生置身于仿真环境中，可以充分调动感觉、运动和思维，极大地提高了学习效率。曾经有教育心理学家进行了比较试验，结果表明：仿真教学模式下，学生可以记忆约70%的内容，而传统的“教师讲，学生听”模式下，学生只能记忆约30%的内容。

     与传统的方式相比，仿真教学能为学生提供充分动手的机会、灵活的仿真各种真实情况、设定各种事故及极限运行状态、具备自动评价功能、安全性高、节省开支。除了这些显而易见的优点，仿真教学还有一些超出人们预期的效果：

     （1）调动学生学习主动性。仿真软件一般都是独自操作，独自完成，学生必须开动脑筋认真分析问题，从而才能准确地解决问题。

     （2）开拓想象空间。学生可以反复试验自行设计的实验方案，进行各种各样的设计，并迅速地通过仿真看到结果。

     （3）减轻教师的负担。学生们主观能动性提高了，教师重复性工作量少了。 中学物理教学软件(学校版)教学价值线上教学巧用虚拟仿真实验，探索物理实验教学新模式。

     《金角鱼初中物理》中的情境是怎么做出来的？金角鱼，不是对研究或学习对象现象级的仿真，而是对物理对象内在机理的仿真。它基于人类对整个物理对象形成的科学的研究成果，这个成果往往是严谨的数学方程。然后用数值仿真技术，形成可视化的可交互情境。

     有很多老师和同学对此非常感兴趣，认为这种方式开启了一种新的探究途径。如点燃蜡烛后，热在空气中扩散的情形。当对流存在时，热扩散会由于流体的流动而发生复杂的形变，其运动规律满足NS（Navier-Stokes）方程。我们的数值仿真算法就基于NS方程，因此会带了较为复杂的计算，对计算机性能有一定要求。由于流体存在湍流现象，仿真计算还需要加入湍流方程，即流体在越过障碍时，快速流动的液体速度会产生散乱的随机流动现象。

     《金角鱼初中物理》的一大特点是现象数据化，通过数据来传达感性。例如软件中引入的数字传感器——压力压强传感器。

     在“压强”这节课中，固体对接触面的压强大小可以通过物体形变程度来进行定性比较。但由于实验过程中没有设置定量比较的过程，只能得出压强与压力成正相关、与受力面积成负相关，无法得到“压强大小与压力大小成正比，与受力面积成反比”的结论。所以书本上紧接着以直接“告诉”的方式给出结论：“实际上，压力的作用效果是由单位面积上受到的压力决定的。”

     上面提到的这个问题一直以来没有一个很好的解决方案，因为物体受到的压强虽然可通过物体的形变来表现，但因为无法测量的缘故导致无法定量描述，从而学生无法自主得出压强公式。但借助《金角鱼初中物理》软件，将这块内容进行了重新设计。在软件“压力压强”教学内容中，物体的下方都会有一个传感器，使得压强大小可以通过底部颗粒物的颜色深浅来判断（颜色越深压强越大），同时还可以在数据层面显示压强的具体大小。在能获得压强具体数据情况下，就可以找出压强与压力大小、受力面积大小的定量关系——与压力成正比，与受力面积成反比。 金角鱼生动的探究情境，成就教育信息化重点推荐产品。

     利用《金角鱼初中物理》，做探究实验。

     金角鱼不仅包含大量学生实验以及演示实验，还包括很多探究实验。实验界面效果逼真，实验数据准确客观，实验设计科学合理，是在线实验教学非常好的选择。

     以“测定小灯泡的电功率”为例，该实验是初中物理中非常重要的实验之一，学生从实验器材的选择，到实验表格的设计，再到实验电路的连接和数据的读取，都需要严谨而规范的操作。该实验软件首先提供了让学生自己动手连接实物的机会，而且只有所有操作全部规范，连接全部正确之后才可以正确读数，否则就会出现和实物器材一样的实验现象或者报警。电路连接好之后，可以利用放大镜功能读取数据并对数据进行处理，还可以对实验中的故障进行分析，便于学生进一步理解实验过程， 《金角鱼初中物理》适合教师提升教学效果、打造新型课堂、布置作业。金角鱼初中物理(学生版)教学软件在长三角得到广泛应用

金角鱼云平台，同步交互，打造新型课堂。异步交互，打造翻转课堂。新课标下的金角鱼初中物理教学软件(学校版)对老师的价值

     利用《金角鱼初中物理》，做理想实验。

     初中物理有很多理想实验是无法在课堂上、实验室内完成的，如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此时利用金角鱼则能解决这个问题。

     学生在软件中不仅得出了匀速直线运动状态时的二力平衡条件，对于加速直线运动和减速直线运动时的两力关系也能有所了解，更有的学生还能得出“当运动物体水平方向不受力时会保持匀速直线运动”的结论，为之后牛顿惯性定律的学习奠定了基础。在实验过程中，有的学生提出疑问“为什么物体开始运动后，无论施加的两个力怎么改变，都无法使物体静止”；有的同学发现，合力会影响物体运动状态。通过线上实验创设的情境，有效地增加了学生的体验、拓展了学生的思维，对于课上知识的吸收起到促进作用。相比于平时的课上实验，学生不再受到时间和空间的限制，这样的探究更加充分。 新课标下的金角鱼初中物理教学软件(学校版)对老师的价值

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