新课标下的金角鱼初中物理探究式智能情境教学软件教学应用和价值

     利用《金角鱼初中物理》，探索线上线下融合的初中物理学习模式。

     有效融合线上实验与线下实验是未来物理教学的趋势。线上实验和线下实验的侧重点是不同的，通过利用金角鱼合理融合线上实验与线下实验，建构出匹配化情景、小组合作化的教学模式及个性化的内容拓展，可以拓展科学探究的时间和空间，学生个体在探究过程中所拥有的自由度对其创造力具有积极影响。教师在建构过程中提高了单元教学设计的能力，学生在建构知识和拓展提升过程中实现具身认知的发展。 金角鱼云平台有助于重塑以课堂文化为主的学校文化。新课标下的金角鱼初中物理探究式智能情境教学软件教学应用和价值

     《金角鱼初中物理》提供大量三维模型互动情境，来帮助老师解决初中物理的工程问题。例如热学的热机。

     首先，可以通过一步步组装来认识活塞发动机的结构。在组装和运转各个部件中探索发动机中活塞、连杆、曲轴等部件的正确位置及连接方式，感受它们的工作方式。

     （1）组装连杆曲轴机构

     （2）组装活塞机构

     （3）组装配气机构

     （4）组装一个完整的发动机

     再通过观察各部分的运动方式来认识活塞发动机的工作原理。

     （1）观察单个汽缸的工作过程

     （2）在加速减速中认识整个发动机中各汽缸如何在工作过程上相互配合

     （3）只留下关键的运动部件，在加速减速中认识各部件如何在运动方式上相互配合 中学物理教学软件(学校版)对教研的价值有了金角鱼，物理更容易。

     《金角鱼初中物理》创设的情境，强调探究和交互。

     每个情境以探究为主线。结合教学痛点，设立探究项目（如：比热容、光反射中法线概念的引入、平面镜成像原理、凸透镜成像原理、匀速直线运动、二力平衡、摩擦力、直线上的二力合成、压力压强等）。结合教学关键点，设置情境，每一情境都有一个鲜明的探究目标。

     每个情境均以交互为特征。交互类型包括：

     （1）人机交互：

         *AI跟踪设计和操作全过程

         *智能反馈得分和错误信息

         *“多乐”卡通人物，现场提供帮助

     （2）师生交互：

         *老师可查看学生的设计、数据、图线等

         *提供有双向即时沟通工具

     （3）交互内容可以有：

         *实验设计交互

         *数据处理交互

         *任务交互

     （4）交互机制有：

         *同步交互，打造新型课堂

         *异步交互，打造翻转课堂

     《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。 金角鱼的《欧姆定律（探究导体中电流和电压的关系）》环节是师生强交互的实验教学案例。

     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。 金角鱼的虚拟仿真教育技术在初中物理教学上的创新应用。金角鱼物理软件（学生版）让学习更主动

金角鱼获殊荣：成为江苏教育信息化13个重点推荐产品之一。新课标下的金角鱼初中物理探究式智能情境教学软件教学应用和价值

     《金角鱼初中物理》中新颖的分析工具和教学创新，促进探究式教学的推进，让课堂亮点纷呈。

     例如，

     （1）参数可调的流固混合情境模拟器；

     （2）参照物/运动/速度情境模拟器；

     （3）串联电路规律逻辑演绎工具，在翻牌游戏中把握真谛；

     （4）滑动变阻器在串联电路中电特性分析（通过实际操作认识滑动变阻器在串联电路中的限流作用，用直观的曲线分析滑动变阻器电路动态，同数据分析探究滑动变阻器阻值的变化关系）；

     （5）电路DIY；

     （6）图表辅助分析；

     （7）思维导图工具；

     （8）复习工具；

     （9）创新的实验装置。 新课标下的金角鱼初中物理探究式智能情境教学软件教学应用和价值

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