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”,是仿真技术和科学教育产品研发基地。初中物理虚拟实验学习系统下载安装
《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。初中物理虚拟实验学习系统下载安装金角鱼开展《融合仿真技术的初中物理学科素养培养教学法实践研究》工作坊。
《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。
《金角鱼初中物理》使物理实验课的数据采集及处理变的更有效。
物理的实验离不开数据的采集及处理,但在一些较为复杂的物理实验中,传统实验难以在短时间内进行的复杂数据的采集及处理。且传统物理实验每进行一次实验需要多个实验器材的组合使用,部分实验准备和操作时间过长,导致无法在有限课堂时间内完成对应内容的学习的情况时有发生。在数据处理等方面,学生需要进行大量的人工计算和分析,再根据实验数据或作出的图像、进行分析归纳得出结论。但事实上,一节课能留给学生探究的次数和思考的时间并不多。学生在课堂上的一些想法也很难在课上全部进行,想在课余时间将课上自己的想法付诸实践也会受此器材的局限,结果只能空想了之。而金角鱼打破原先大量的人工计算环节,通过自带的电子表格,输入已采集的数据,可自动描点绘图,大量缩短了数据处理的时间,帮助学生有更多时间进行数据分析或图像分析,有效提升学生的科学思维。 《金角鱼初中物理》适合学生自学。因为内含很多科学教育内容,也适合初中以外人员使用。
金角鱼有大量信息技术和课堂深度融合的案例,打造出了课堂新气象。
以“欧姆定律”为例,《金角鱼初中物理》的课堂应用脉络是:学生自主实验设计--实验设计结果的师生交互--实验数据采集的小组团队协助--实验数据小组间分享和汇总--实验数据的动态处理--实验数据的多维度分析。
信息技术应用在课堂上,使整体的教学内容达到了延伸与提升。软件的实用、高效,打破了以往教学中为了用平台而用平台的局面,节约了课堂时间,使整体的教学内容达到了延伸与提升。除此以外,紧紧抓住了学生的学习心理,激发了学生的学习兴趣,学生参与度高了,课堂气氛活跃了,接受程度也高了。 金角鱼三门课程入选首批“上海市素质教育课程项目资源”。初中物理实验教学软件排名
金角鱼初中物理,为教学赋能。初中物理虚拟实验学习系统下载安装
《金角鱼初中物理》将有效促进新授课教学中实验和教学的融合。
金角鱼实验操作考包含的14个实验,以九年级第二学期的新授课小灯泡电功率为例,老师可在课上利用软件的“演示/练习/考核模式”,进行实验教学。金角鱼提供详细规范的实验操作流程,以及操作评价标准,可以给老师们做了一个加强,对老师们的教学、学生实验操作考试练习帮助很大。
同时还可以在课外运用金角鱼软件辅导学生熟悉实验操作要点。有些金角鱼的用户分享了自己的“两步走”战略。先通过软件帮助学生熟悉实验操作要点:课上用软件教学之后,让学生分批次在教室白板、老师的电脑上动手体验。再走进实验室用实物操作。这样实现了学生空间、时间上的自由分配,在课外运用软件来熟悉实验操作,学生也非常喜欢。 初中物理虚拟实验学习系统下载安装