初中物理软件（学校版）提高课堂效率

     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。 学生可随时随地借助信息技术手段，从被动变主动，以自己的视角DIY设计实验，动手实践。初中物理软件（学校版）提高课堂效率

     《金角鱼初中物理》倡导在学习过程中强化感性感知。

     越来越强的“感性表达技术”，是金角鱼所追求的重要能力之一。

     人是有感性的动物。感性是人类生存的基础，也是人活着的目的（追求幸福感）。

     感性是幸福感的来源。感性能力及其培养，是教育工作者和每个人都不可忽略的方面。我们长期以来，高估理性贬低感性，忽略了感性能力及其养成。

     感性和理性，没有高低之分。直觉和洞见，建立在感性的基础之上。鲜活的创造力常常伴随着过人的感性。

     科学始于感性。科学的发现始于感性，科学学习也始于感性。

     科学和艺术在山底分手，在山顶汇合。艺术强调感性，科学强调理性。科学和艺术相结合，就是感性和理性相结合。“始于感性，终于理性”是错误的，感性-理性-感性-理性……这样往复循环才更合理。 初中物理软件（学校版）覆盖学生必做实验金角鱼能激发兴趣，并能促进深度学习和自主学习。

     《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》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。 金角鱼面向过程和方法，重视教学创新，基于关键素养，看重科学探究和科学思维。

     《金角鱼初中物理》中的情境是怎么做出来的？金角鱼，不是对研究或学习对象现象级的仿真，而是对物理对象内在机理的仿真。它基于人类对整个物理对象形成的科学的研究成果，这个成果往往是严谨的数学方程。然后用数值仿真技术，形成可视化的可交互情境。

     有很多老师和同学对此非常感兴趣，认为这种方式开启了一种新的探究途径。如点燃蜡烛后，热在空气中扩散的情形。当对流存在时，热扩散会由于流体的流动而发生复杂的形变，其运动规律满足NS（Navier-Stokes）方程。我们的数值仿真算法就基于NS方程，因此会带了较为复杂的计算，对计算机性能有一定要求。由于流体存在湍流现象，仿真计算还需要加入湍流方程，即流体在越过障碍时，快速流动的液体速度会产生散乱的随机流动现象。 用数值仿真和人工智能，改变初中物理教学模式。初中物理教学软件(学校版)对老师的价值

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。初中物理软件（学校版）提高课堂效率

     利用《金角鱼初中物理》，探索项目化的初中物理学习模式。

     开展设计项目式或主题式的探究性学习模式，利用金角鱼线上平台，有更多保存和展示学生作品的空间，教师要尽可能地展示学生的学习成果，以成就感驱动学生进一步学习。在学生尝试优化设计方案的过程中不断增加感觉运动系统的体验，进而调动大脑的思考，这样可以有效促进具身认知发展。利用平台提供的丰富资源，项目化式的学习，学生各显其能，在习得知识的过程中，培养了解决问题的能力，增加了学生的自信心，促进了学生的个性化发展示。 初中物理软件（学校版）提高课堂效率

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