《金角鱼初中物理》是基于数值仿真和人工智能的初中物理探究式智能情境教学系统。它所应用的技术主要是数值仿真(CAE)和人工智能(AI)。金角鱼建立了物理对象的数学模型及其相应的数值计算方案,形成高精度、高鲁棒性的CAE技术。仿真对象有电路、分子、热机、滑动、齿轮、流体、运动、声波、音阶、光路、柔性物体等。金角鱼构建了压力或压强等数字传感器,形成直观精密的探究环境。它还能对电路/滑轮组/光路等用户的实验设计进行智能评估。突破难点,金角鱼研制出“比热容-热学”教学软件。学习初中物理用的软件
《金角鱼初中物理》在教学难点突破上舍得下苦功夫、深功夫。
比如,为了突破“比热容”这个公认的教学难点,金角鱼专门推出了“比热容-热学”板块,在金角鱼公众号上开设了“热学十八回”讲座。
这个模块涵盖温度、P-V-T关系、热传递、比热容、分子运动等18个方面的探究目标和互动探究情境。从零号定律出发,深入到分子领域,探究温度的本质;把功和热联系起来,初步探究比热容;从分子运动层面,对影响比热容的因素进行更深入的探究等。
为了攻克“比热容”这个普遍的教学难点,金角鱼研发团队不但研读了多本中国的大学教材,还研读了多本欧美极富盛名的大学教材。
这些欧美的相关教材,动不动厚达2000页以上。在其中,金角鱼看到了国内教学上的差距,得到了很多启发。 初中物理虚拟现实交互APP《金角鱼初中物理》旨在解决教学痛点、打造高效课堂、引发深度学习。
《金角鱼初中物理》中虚拟仿真实验的暂停功能,能有效提升学生自主学习能力。
目前,上海市的中学物理教材采用螺旋式上升的编写模式,基本围绕力学、光学、热学、电磁学及原子物理等内容。其中内容的要求不断螺旋上升,我们可以利用软件围绕重要概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的实验,让学生进行自主实验设计与活动。比如电学这一章节实验,我们可以引导学生利用课余时间自主体验学习,从简单的基本的电路出发,经历串并联连接、电流表和电压表的使用方法、再到用欧姆定律测电阻、测定小灯泡电功率等知识。根据虚拟实验在设计之初所具有的人性化功能,使得学生在进行物理实验时能够暂停、重组。这些人性化功能很好为学生的自主学习提供了有效的途径。通过金角鱼模拟实验尝试,学生不仅能够利用软件中的温馨提示功能加强自己对错误的理解与关注,更能够让学生从错误中汲取教训,从而纠正错误。真正学会操作方法与步骤。通过完成一个个设定的任务后,达到学会知识,促进科学思维,提升能力的目的。
《金角鱼初中物理》突破多个“讲不清/看不见/进不去/动不得/难再现”的教学难点。
(1)进入“进不去”的微观领域。例如,热对流中分子运动的仿真、把功和能联系起来认知比热容、以及电压的直观解释等。
(2)进入“进不去”的工程问题。例如,组装活塞运行机构和热机等。
(3)操作“动不得”的理想实验。例如,探究光滑水平面上力和运动的关系等。
(4)造出“难再现”的实验故障。例如,“测定小灯泡电功率故障”专题中的十余种经典故障、“伏安法测电阻”专题中十几种电路故障;学生还可根据现象描述,在正确电路基础上进行修改,使得电路出现指定故障。
(5)看见“看不见”的实验过程。例如,声音的传播过程、振动与声音等。
(6)讲清“讲不清”的现象和原理。例如,引入数字传感器,建立压力压强直观感知;引入三维建模,深入剖析四冲程原理等。 金角鱼的使命是“携手,让天下的孩子都受到更好的科学教育”。
《金角鱼初中物理》希望用教育思想和教学创新,通过技术和产品为师生赋能。软件主张面向过程和方法,强调要教学创新;主张基于学科素养,着重科学探究和科学思维。为此软件基于“金角鱼云平台”,利用数学建模、数值仿真、数据库、人工智能、互联网等技术,融合PBL(项目化学习/问题式学习)、STEM、科学游戏等手法,为老师、学生搭建了数百个“以探究为主线,以交互为特征”的三维仿真情境。帮助老师、学生通过利用这些情境,从而让课堂更有效,让学习更主动。初中物理课堂教学与《金角鱼初中物理》教学软件有效整合的教学研究。初中物理实验软件推荐
用技术改变教学模式,金角鱼案例入选《中国智能教育创新实践报告》。学习初中物理用的软件
金角鱼常年举办初中物理教学法实践研究工作坊。本工作坊聚焦于仿真技术、信息技术和初中物理课堂教学的深度融合,进行学科素养下融合仿真技术的初中物理教学法实践研究,提高参与者的双核素养和物理教学教研水平。鉴于青年教师成长的迫切性和对信息技术的敏感性,本工作坊尤其欢迎青年教师参与。
培养和提高教师的专业素养和信息技术素养(双核素养),建设一支精良的教师队伍,是办好学校的关键所在。青年教师的成长关系到学校的现在和未来,是实施教学革新、实现国家课程校本化探究化,重塑以课堂文化为内核的学校文化的关键。他们精力充沛、思想活跃、富有创造力,对新知识、新技术、新方法具有较强的接受能力,成长的迫切性强。
《金角鱼初中物理》焕发教研活力,促进教师成长,提升教师信息技术素养,能
(1)提高教师贯彻物理学科素养教学法探究的自觉性和实践能力;
(2)帮助教师大幅度提高物理教学的情境运用能力;
(3)在常态化的软件应用中提升教师信息素养;
(4)打造物理智慧课堂,用信息化焕发教研活力,帮助教师在公开课和论文上提升竞争力,促进青年教师快速成长。 学习初中物理用的软件