金角魚教研共同體正在積極探索初中物理教學新模式和新方法。

     對于初中物理教學，普遍存在情境創設乏力、學生動手操作機會較少的情況；諸多教學難點的解決呼喚新的技術手段，如二力平衡、電學故障等。為提高學生學習興趣、參與度和學習效果，在物理教學的諸多環節需要創設更多生動、直觀、能激發學生思維的互動情境。為解決上述問題，金角魚把數值仿真和人工智能技術引入到初中物理教學中。

     2020年2月上海奉賢區教育學院教學研究中心和上海金角魚軟件有限公司聯合發起《在線教學背景下初中物理課堂教學與金角魚初中物理軟件的有效整合教學研究》項目。該項目先在上海古華中學等十余所奉賢區學校實施，后來擴展到上海的楊浦區、閔行區、浦東新區、嘉定區，進而又延伸到江蘇省和浙江省的部分學校。據不完全統計，該項目累計涉及學校500所以上、教師1500名以上。隨著實踐的深入，本項目后來演變為《融合仿真技術學科素養導向的初中物理教學法實踐研究》。

     該項目目的是運用數值仿真和人工智能技術煥發初中物理教學活力，造就學生探究式學習的場景，激發學生動手、動腦、動心、動情，改變“教”和“學”的模式；探索用新的方法和工具武裝新一代教師，培養學科素養達標的高素質學生。 金角魚開展《融合仿真技術的初中物理學科素養培養教學法實踐研究》工作坊。初中物理模擬實驗室軟件安裝

     《金角魚初中物理》中的情境是怎么做出來的？金角魚，不是對研究或學習對象現象級的仿真，而是對物理對象內在機理的仿真。它基于人類對整個物理對象形成的科學的研究成果，這個成果往往是嚴謹的數學方程。然后用數值仿真技術，形成可視化的可交互情境。

     有很多老師和同學對此非常感興趣，認為這種方式開啟了一種新的探究途徑。如點燃蠟燭后，熱在空氣中擴散的情形。當對流存在時，熱擴散會由于流體的流動而發生復雜的形變，其運動規律滿足NS（Navier-Stokes）方程。我們的數值仿真算法就基于NS方程，因此會帶了較為復雜的計算，對計算機性能有一定要求。由于流體存在湍流現象，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生散亂的隨機流動現象。 初中物理模擬實驗室軟件安裝用技術改變教學模式，金角魚案例入選《中國智能教育創新實踐報告》。

     《金角魚初中物理》的設計創新具有鮮明的教學前瞻性。

     （1）在理念運用上，整合了“做中學”和“STEM”理念，因而呈現出很強的探究式學習的特點，軟件具備很強的交互性和操作性。

     產品具備科學游戲的特點，通過三維建模的形式創造立體的空間，交互的游戲體驗，讓孩子們可以交流互通，極大豐富了內容玩點，充分吸引孩子。通過交互性和操作性的設計，實現深度參與，一改被動灌輸的傳統模式。

     （2）在表現手法上，呈現出“趣味性”、“藝術性”和“故事性”。

     產品還將設法把故事性融入。寓知識于故事之中，藏探究于游戲之內。以軟件的形式通過運用先進的虛擬仿真技術結合卡通人物的引導把枯澀難懂的理論、技術，以一種生動、形象、活潑的方式表現出來，讓公眾能夠輕松愉快的明白和接受這些理論知識。

     《金角魚初中物理》提供大量游戲化的實驗內容，能促進學生科學思維的提升。

     物理實驗天生具有較強的吸引力，中學生好奇且好動，但學生之間存在個別差異，對于某一知識點的理解有時是片面的，學習水平層次不等，部分學生存在畏難的心理障礙。以測小燈泡電功率專題復習為例，習題基本可概括為三大類型：①推導電源規格②推導滑動變阻器規格（滑動變阻器阻值）③推導燈泡規格（燈泡額定電壓、額定電流、額定電功率。學生解題解題之前需要掌握各用電器之間關系，這對學生邏輯能力要求較高。

     我們可以通過軟件中“九宮格翻牌”游戲的形式對學生先進行邏輯訓練。以求“總電壓”為例，要想求得總電壓，“翻牌”游戲提供了兩種途徑：一種是橫向上，通過燈泡電壓UL和滑動變阻器電壓UP的相加；另一種是縱向上，通過電路中的電流I和總電阻R總相乘。如果使用第一種方式，那么就想辦法得到UL和UP；如果使用第二種方法，那么想辦法求得I和R總.。通過游戲，學生能在趣味中體驗到解題的快樂，并在潛移默化中逐步培養了邏輯思維能力。 學生可隨時隨地借助信息技術手段，從被動變主動，以自己的視角DIY設計實驗，動手實踐。

     《金角魚初中物理》使物理實驗課的數據采集及處理變的更有效。

     物理的實驗離不開數據的采集及處理，但在一些較為復雜的物理實驗中，傳統實驗難以在短時間內進行的復雜數據的采集及處理。且傳統物理實驗每進行一次實驗需要多個實驗器材的組合使用，部分實驗準備和操作時間過長，導致無法在有限課堂時間內完成對應內容的學習的情況時有發生。在數據處理等方面，學生需要進行大量的人工計算和分析，再根據實驗數據或作出的圖像、進行分析歸納得出結論。但事實上，一節課能留給學生探究的次數和思考的時間并不多。學生在課堂上的一些想法也很難在課上全部進行，想在課余時間將課上自己的想法付諸實踐也會受此器材的局限，結果只能空想了之。而金角魚打破原先大量的人工計算環節，通過自帶的電子表格，輸入已采集的數據，可自動描點繪圖，大量縮短了數據處理的時間，幫助學生有更多時間進行數據分析或圖像分析，有效提升學生的科學思維。 金角魚，在與課堂的融合中彰顯價值。初中物理模擬實驗室平臺

《金角魚初中物理》孕育初中物理教學新模式新方法。初中物理模擬實驗室軟件安裝

     《金角魚初中物理》中的“探究式復習”蘊含教學智慧，呈現出現代技術的威力。

     （1）“探究式復習”的特性

     *探究習題背后基礎的研究對象

     *從探究中找到一般性的方法

     *在習題分析中應用探究成果

     *用設計與操作增進對問題感知和處理能力

     （2）“探究式復習”的教學價值

     *更是方向：架構學科素養和應試的橋梁

     *更深入：將刷題轉化為探究式學習

     *更提能力：用深度學習替代低水平重復

     *更能提分：提分/應變能力/省時間/有趣

     （3）“探究式復習”的內容

     凸透鏡成像專題、伏安法測電阻專題、伏安法測電阻故障專題、測定小燈泡電功率專題、測定小燈泡電功率故障專題、電路故障專題（短路、斷路）、固體壓強專題Ⅰ、固體壓強專題II、固體壓力專題、流固混合下的壓強專題、串聯電路動態變化專題復習課、詳見微信公眾號“金角魚做中學”中的《專題復習方案》 初中物理模擬實驗室軟件安裝