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,初中物理交互实验系统下载推荐。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,初中物理交互实验系统下载推荐,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》,初中物理交互实验系统下载推荐。
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。 金角鱼生动的探究情境,成就教育信息化重点推荐产品。初中物理交互实验系统下载推荐
《金角鱼初中物理》的研发创新具有鲜明的原创性。
它是首先提出面向“过程和方法”初中物理教学软件。通过面向“过程和方法”,促进“态度情感价值观”的培养,更有助于缩短教学时间、发掘孩子们的创造力,提升学生素质。在教学三目标(1知识和技能,,2过程和方法,3态度/情感/价值观)中,目前学校教育和考试重点在教学目标的第一阶段“知识和技能”上。
它是首先提出基于初中物理的学科素养、着重科学探究和科学思维、打通学科素养和应试教育桥梁的软件。通过变“专题复习”为“专题探究”,激励学生勇于探究习题背后基础的物理研究对象,从探究中找到一般性的解题方法。 初中好的学物理的软件有了金角鱼,物理更容易。
《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。
《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。 突破难点,金角鱼研制出“比热容-热学”教学软件。
金角鱼将:
(1)坚定持续地进行“融合仿真技术学科素养导向的初中物理教学法”实践研究,与更多学校和老师联合教研,构筑完整的PST(教学法-空间-技术)框架体系。
(2)继续深度打造基于上述研究的常态化应用案例,帮助更多教师特别是青年教师快速成长。
(3)响应教育信息化2.0的号召,突破试验范围,参与到我国90个“信息化教学实验区”建设中去,通过模式/方法的总结提升和应用示范的辐射带动,使技术和教育/教学的深度融合落到实处。 金角鱼会持续探索将虚拟仿真实验引入课堂教学中,以学生为主体的教学模式。金角鱼初中物理教学平台下载
《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。初中物理交互实验系统下载推荐
《金角鱼初中物理》对复习课和实验考练习也有很大帮助。
(1)复习课方面,用“探究式复习”构筑学科素养和应试之间的桥梁,带来多项教学创新。
探究式复习,将刷题转化为探究式学习,用深度学习替代低水平重复,更能提分、更具应变能力、更省时间、更有趣。软件中包括了十一个专题复习,它们均是考前复习的难点重点。
(2)实验考练习,将有力地减轻教师在新授课和复习课上的教学负担。实验考练习,依据标准,利用原有情境,推出了全部14个学生实验的实验考练习。每个实验考练习均具备演示模式、练习模式、考核模式。
它将有力地促进考前练习,而且已经被多个老师融入到新授课的教学中。它减轻了老师负担,为新授课和复习课都带来巨大便利,推进了线上和线下融合的混合式教学。 初中物理交互实验系统下载推荐
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