金角魚教研共同體正在積極探索初中物理教學(xué)新模式和新方法。

     對于初中物理教學(xué)，普遍存在情境創(chuàng)設(shè)乏力、學(xué)生動手操作機會較少的情況；諸多教學(xué)難點的解決呼喚新的技術(shù)手段，如二力平衡、電學(xué)故障等。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、參與度和學(xué)習(xí)效果，在物理教學(xué)的諸多環(huán)節(jié)需要創(chuàng)設(shè)更多生動、直觀、能激發(fā)學(xué)生思維的互動情境。為解決上述問題，金角魚把數(shù)值仿真和人工智能技術(shù)引入到初中物理教學(xué)中。

     2020年2月上海奉賢區(qū)教育學(xué)院教學(xué)研究中心和上海金角魚軟件有限公司聯(lián)合發(fā)起《在線教學(xué)背景下初中物理課堂教學(xué)與金角魚初中物理軟件的有效整合教學(xué)研究》項目。該項目先在上海古華中學(xué)等十余所奉賢區(qū)學(xué)校實施，后來擴(kuò)展到上海的楊浦區(qū)、閔行區(qū)、浦東新區(qū)、嘉定區(qū)，進(jìn)而又延伸到江蘇省和浙江省的部分學(xué)校。據(jù)不完全統(tǒng)計，該項目累計涉及學(xué)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?yōu)椤度诤戏抡婕夹g(shù)學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向的初中物理教學(xué)法實踐研究》。

     該項目目的是運用數(shù)值仿真和人工智能技術(shù)煥發(fā)初中物理教學(xué)活力，造就學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的場景，激發(fā)學(xué)生動手、動腦、動心、動情，改變“教”和“學(xué)”的模式；探索用新的方法和工具武裝新一代教師，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)達(dá)標(biāo)的高素質(zhì)學(xué)生。 用新問題新思想新技術(shù)，創(chuàng)新初中物理教研形態(tài)。初中物理課件制作系統(tǒng)推薦

     《金角魚初中物理》在教學(xué)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(rèn)的教學(xué)難點，金角魚專門推出了“比熱容-熱學(xué)”板塊，在金角魚公眾號上開設(shè)了“熱學(xué)十八回”講座。

     這個模塊涵蓋溫度、P-V-T關(guān)系、熱傳遞、比熱容、分子運動等18個方面的探究目標(biāo)和互動探究情境。從零號定律出發(fā)，深入到分子領(lǐng)域，探究溫度的本質(zhì)；把功和熱聯(lián)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(jìn)行更深入的探究等。

     為了攻克“比熱容”這個普遍的教學(xué)難點，金角魚研發(fā)團(tuán)隊不但研讀了多本中國的大學(xué)教材，還研讀了多本歐美極富盛名的大學(xué)教材。

     這些歐美的相關(guān)教材，動不動厚達(dá)2000頁以上。在其中，金角魚看到了國內(nèi)教學(xué)上的差距，得到了很多啟發(fā)。 初中物理演示APP排名金角魚為教師提供基于情境的教學(xué)設(shè)計方案。

     利用《金角魚初中物理》，做理想實驗。

     初中物理有很多理想實驗是無法在課堂上、實驗室內(nèi)完成的，如“探究光滑水平面上的二力平衡”。此時利用金角魚則能解決這個問題。

     學(xué)生在軟件中不僅得出了勻速直線運動狀態(tài)時的二力平衡條件，對于加速直線運動和減速直線運動時的兩力關(guān)系也能有所了解，更有的學(xué)生還能得出“當(dāng)運動物體水平方向不受力時會保持勻速直線運動”的結(jié)論，為之后牛頓慣性定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在實驗過程中，有的學(xué)生提出疑問“為什么物體開始運動后，無論施加的兩個力怎么改變，都無法使物體靜止”；有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，合力會影響物體運動狀態(tài)。通過線上實驗創(chuàng)設(shè)的情境，有效地增加了學(xué)生的體驗、拓展了學(xué)生的思維，對于課上知識的吸收起到促進(jìn)作用。相比于平時的課上實驗，學(xué)生不再受到時間和空間的限制，這樣的探究更加充分。

     《金角魚初中物理》創(chuàng)設(shè)的情境，強調(diào)探究和交互。

     每個情境以探究為主線。結(jié)合教學(xué)痛點，設(shè)立探究項目（如：比熱容、光反射中法線概念的引入、平面鏡成像原理、凸透鏡成像原理、勻速直線運動、二力平衡、摩擦力、直線上的二力合成、壓力壓強等）。結(jié)合教學(xué)關(guān)鍵點，設(shè)置情境，每一情境都有一個鮮明的探究目標(biāo)。

     每個情境均以交互為特征。交互類型包括：

     （1）人機交互：

     *AI跟蹤設(shè)計和操作全過程

     *智能反饋得分和錯誤信息

     *“多樂”卡通人物，現(xiàn)場提供幫助

     （2）師生交互：

     *老師可查看學(xué)生的設(shè)計、數(shù)據(jù)、圖線等

     *提供有雙向即時溝通工具

     （3）交互內(nèi)容可以有：

     *實驗設(shè)計交互

     *數(shù)據(jù)處理交互

     *任務(wù)交互

     （4）交互機制有：

     *同步交互，打造新型課堂

     *異步交互，打造翻轉(zhuǎn)課堂 金角魚的《歐姆定律（探究導(dǎo)體中電流和電壓的關(guān)系）》環(huán)節(jié)是師生強交互的實驗教學(xué)案例。

     《金角魚初中物理》在教學(xué)應(yīng)用上更自由。這一點表現(xiàn)在如下幾個方面：

     （1）在電學(xué)所有模塊，都支持電路的任意設(shè)計、存儲/調(diào)取和操作。

     （2）電學(xué)之外也具備大量的實驗設(shè)計場景，支持使用者自由設(shè)計實驗，有些實驗設(shè)計還可以存儲和調(diào)取。如平面鏡成像、凸透鏡成像、杠桿、滑輪、參照物-運動-速度等。

     （3）引入壓力/壓強數(shù)字傳感器，支持對各種固體切割物和液體的傳感。

     （4）強大的情境分析工具，可適用于習(xí)題的分析和深層探究。如參數(shù)可調(diào)的流固混合情境模擬器、電路九宮格分析器、電路短斷路故障模擬和分析器、伏安法測電阻和小燈泡電功率故障復(fù)現(xiàn)工具等。

     《金角魚初中物理》在系統(tǒng)反饋更智能。這一點表現(xiàn)在如下幾個方面：

     實驗操作考練習(xí)能自動評分并給出錯誤提示、實驗設(shè)計能自動評判設(shè)計的正誤、制作類(項目化設(shè)計)能據(jù)實呈現(xiàn)運轉(zhuǎn)效應(yīng)等。 金角魚針對教學(xué)難點和痛點，為老師賦能，學(xué)生學(xué)起來更容易。初中物理備課平臺下載

學(xué)生可隨時隨地借助信息技術(shù)手段，從被動變主動，以自己的視角DIY設(shè)計實驗，動手實踐。初中物理課件制作系統(tǒng)推薦

     《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?qū)W習(xí)對象現(xiàn)象級的仿真，而是對物理對象內(nèi)在機理的仿真。它基于人類對整個物理對象形成的科學(xué)的研究成果，這個成果往往是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方程。然后用數(shù)值仿真技術(shù)，形成可視化的可交互情境。

     有很多老師和同學(xué)對此非常感興趣，認(rèn)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(kuò)散的情形。當(dāng)對流存在時，熱擴(kuò)散會由于流體的流動而發(fā)生復(fù)雜的形變，其運動規(guī)律滿足NS（Navier-Stokes）方程。我們的數(shù)值仿真算法就基于NS方程，因此會帶了較為復(fù)雜的計算，對計算機性能有一定要求。由于流體存在湍流現(xiàn)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(chǎn)生散亂的隨機流動現(xiàn)象。 初中物理課件制作系統(tǒng)推薦