《金角魚初中物理》在教學難點突破上舍得下苦功夫、深功夫。
比如,為了突破“比熱容”這個公認的教學難點,金角魚專門推出了“比熱容-熱學”板塊,在金角魚公眾號上開設了“熱學十八回”講座。
這個模塊涵蓋溫度、P-V-T關系、熱傳遞、比熱容、分子運動等18個方面的探究目標和互動探究情境。從零號定律出發,深入到分子領域,探究溫度的本質;把功和熱聯系起來,初步探究比熱容;從分子運動層面,對影響比熱容的因素進行更深入的探究等。
為了攻克“比熱容”這個普遍的教學難點,金角魚研發團隊不但研讀了多本中國的大學教材,還研讀了多本歐美極富盛名的大學教材。
這些歐美的相關教材,動不動厚達2000頁以上。在其中,金角魚看到了國內教學上的差距,得到了很多啟發。 金角魚面向過程和方法,重視教學創新,基于關鍵素養,看重科學探究和科學思維。初中物理虛擬現實交互軟件排名
《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系統下載排名金角魚針對教學難點和痛點,為老師賦能,學生學起來更容易。
運用《金角魚初中物理》幫助學生熟悉各種實驗現象提升科學思維,培養學科素養。
有的老師指出以往教學中普遍存在一些故障現象,實驗室無法復現,往往是“講不清、看不見、進不去、動不得、難再現”,現在利用軟件能很方便得把一些現象做出來,讓學生去尋找現象發生的原因,這對提升學生在物理現象方面的思維品質、幫助學生建立故障現象與故障原因之間的聯系有非常大的幫助。
例如金角魚專門對“測定小燈泡電功率中的一些故障和常見問題”做了故障專題。學生能在正確的電路基礎上把指定的故障現象“造”出來。該專題覆蓋了常見了15種故障。
這種逆向操作,思維量很大。“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,經過這樣的“試錯”,手腦并用,學生不光對本實驗,對所有電路的認識都能上升到新的更高的水平。再如,中考前的專題復習課,老師再攜帶實驗器材進入課堂,費時費力。這時有些老師利用軟件現象動態可視化,通過金角魚事先搭建電路,模擬電路變化過程,現象清晰且動態可見。
《金角魚初中物理》是基于數值仿真和人工智能的初中物理探究式智能情境教學系統。它所應用的技術主要是數值仿真(CAE)和人工智能(AI)。金角魚建立了物理對象的數學模型及其相應的數值計算方案,形成高精度、高魯棒性的CAE技術。仿真對象有電路、分子、熱機、滑動、齒輪、流體、運動、聲波、音階、光路、柔性物體等。金角魚構建了壓力或壓強等數字傳感器,形成直觀精密的探究環境。它還能對電路/滑輪組/光路等用戶的實驗設計進行智能評估。《金角魚初中物理》的教學應用與價值。
《金角魚初中物理》的一大特點是現象數據化,通過數據來傳達感性。例如軟件中引入的數字傳感器——壓力壓強傳感器。
在“壓強”這節課中,固體對接觸面的壓強大小可以通過物體形變程度來進行定性比較。但由于實驗過程中沒有設置定量比較的過程,只能得出壓強與壓力成正相關、與受力面積成負相關,無法得到“壓強大小與壓力大小成正比,與受力面積成反比”的結論。所以書本上緊接著以直接“告訴”的方式給出結論:“實際上,壓力的作用效果是由單位面積上受到的壓力決定的。
”上面提到的這個問題一直以來沒有一個很好的解決方案,因為物體受到的壓強雖然可通過物體的形變來表現,但因為無法測量的緣故導致無法定量描述,從而學生無法自主得出壓強公式。但借助《金角魚初中物理》軟件,將這塊內容進行了重新設計。在軟件“壓力壓強”教學內容中,物體的下方都會有一個傳感器,使得壓強大小可以通過底部顆粒物的顏色深淺來判斷(顏色越深壓強越大),同時還可以在數據層面顯示壓強的具體大小。在能獲得壓強具體數據情況下,就可以找出壓強與壓力大小、受力面積大小的定量關系——與壓力成正比,與受力面積成反比。 《金角魚初中物理》入選UNESCO“教育數字化轉型創新案例”。初中物理實驗APP下載推薦
線上教學巧用虛擬仿真實驗,探索物理實驗教學新模式。初中物理虛擬現實交互軟件排名
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。 初中物理虛擬現實交互軟件排名