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。 用新問題新思想新技術(shù)，創(chuàng)新初中物理教研形態(tài)。初中物理課件制作系統(tǒng)推薦

     《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，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)。 初中物理演示APP排名金角魚為教師提供基于情境的教學(xué)設(shè)計(jì)方案。

     利用《金角魚初中物理》，做理想實(shí)驗(yàn)。

     初中物理有很多理想實(shí)驗(yàn)是無法在課堂上、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的，如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此時(shí)利用金角魚則能解決這個(gè)問題。

     學(xué)生在軟件中不僅得出了勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的二力平衡條件，對(duì)于加速直線運(yùn)動(dòng)和減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的兩力關(guān)系也能有所了解，更有的學(xué)生還能得出“當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體水平方向不受力時(shí)會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論，為之后牛頓慣性定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)過程中，有的學(xué)生提出疑問“為什么物體開始運(yùn)動(dòng)后，無論施加的兩個(gè)力怎么改變，都無法使物體靜止”；有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，合力會(huì)影響物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過線上實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的情境，有效地增加了學(xué)生的體驗(yàn)、拓展了學(xué)生的思維，對(duì)于課上知識(shí)的吸收起到促進(jìn)作用。相比于平時(shí)的課上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不再受到時(shí)間和空間的限制，這樣的探究更加充分。

     《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)和操作全過程

     *智能反饋得分和錯(cuò)誤信息

     *“多樂”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 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(shí)驗(yàn)教學(xué)案例。

     《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。 金角魚針對(duì)教學(xué)難點(diǎn)和痛點(diǎn)，為老師賦能，學(xué)生學(xué)起來更容易。初中物理備課平臺(tái)下載

學(xué)生可隨時(shí)隨地借助信息技術(shù)手段，從被動(dòng)變主動(dòng)，以自己的視角DIY設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手實(shí)踐。初中物理課件制作系統(tǒng)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(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。 初中物理課件制作系統(tǒng)推薦