《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(学生版)模拟实验软件下载
《金角鱼初中物理》在教学难点突破上舍得下苦功夫、深功夫。
比如,为了突破“比热容”这个公认的教学难点,金角鱼专门推出了“比热容-热学”板块,在金角鱼公众号上开设了“热学十八回”讲座。
这个模块涵盖温度、P-V-T关系、热传递、比热容、分子运动等18个方面的探究目标和互动探究情境。从零号定律出发,深入到分子领域,探究温度的本质;把功和热联系起来,初步探究比热容;从分子运动层面,对影响比热容的因素进行更深入的探究等。
为了攻克“比热容”这个普遍的教学难点,金角鱼研发团队不但研读了多本中国的大学教材,还研读了多本欧美极富盛名的大学教材。
这些欧美的相关教材,动不动厚达2000页以上。在其中,金角鱼看到了国内教学上的差距,得到了很多启发。 金角鱼初中物理(学生版)模拟实验软件下载金角鱼希望帮助老师加深对教材、对学生理解,强化自己的教学水平,以适应信息时代带来的挑战。
《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。
利用《金角鱼初中物理》,做探究实验。
金角鱼不仅包含大量学生实验以及演示实验,还包括很多探究实验。实验界面效果逼真,实验数据准确客观,实验设计科学合理,是在线实验教学非常好的选择。
以“测定小灯泡的电功率”为例,该实验是初中物理中非常重要的实验之一,学生从实验器材的选择,到实验表格的设计,再到实验电路的连接和数据的读取,都需要严谨而规范的操作。该实验软件首先提供了让学生自己动手连接实物的机会,而且只有所有操作全部规范,连接全部正确之后才可以正确读数,否则就会出现和实物器材一样的实验现象或者报警。电路连接好之后,可以利用放大镜功能读取数据并对数据进行处理,还可以对实验中的故障进行分析,便于学生进一步理解实验过程, 用数值仿真和人工智能,改变初中物理教学模式。
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。 突破难点,金角鱼研制出“比热容-热学”教学软件。金角鱼初中物理(学生版)模拟实验软件下载
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。金角鱼初中物理(学生版)模拟实验软件下载
《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 金角鱼初中物理(学生版)模拟实验软件下载
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