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新課標下的金角魚初中物理教學軟件提升思維高度

來源: 發布時間:2022-08-17

     仿真對物理教學具有深遠價值和現實意義,金角魚致力于把仿真的觀念和運用能力帶給廣大物理教師。

     作為一種認識和改造客觀世界的重要手段,仿真經過多年的發展,已經能夠運用數學方法構造復雜的物理模型,提示真實世界的變化規律。仿真是一種新的科學研究手段和教學手段,為研究生和高校教師提供教學和研究的平臺,也正在進入中小學的日常教學中。

     仿真教學不僅是一種新的教學方法,也是一種將理論與實踐相結合的新教學手段,更是未來智能化教育的基礎。仿真教學所涉及的領域已擴展到物理、生命、宇宙、社會等各種學科。 物理課堂與金角魚教學軟件的有機融合。新課標下的金角魚初中物理教學軟件提升思維高度

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     《金角魚初中物理》的研發創新手段具有鮮明的先進性和綜合性。

     (1)把在航空、航天、汽車等工程設計領域所使用的CAE(計算機輔助工程)手段,用于建立仿真教學中的物理模型。如,力學中的伯努利原理交互仿真探究情境(流體速度和壓強的關系)等,這么高維的手段非常有助于解決老師常見的教學難點和痛點。

     (2)綜合虛擬仿真、情境化教學、PBL(Problembasedlearning)和AI思想和技術,通過沉浸場景和場景變革,在不斷推進的各個場景里通過提出越來越深入的大量的問題,引發學生動手、思考和探究,促進有效學習行為的發生。

     (3)體現在仿真精度和智能分析上,即虛擬環境是基于CAE標準的,具有高精度仿真特點。 新課標下的初中物理軟件(學生版)提升思維高度金角魚開展《融合仿真技術的初中物理學科素養培養教學法實踐研究》工作坊。

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     《金角魚初中物理》使物理實驗課的數據采集及處理變的更有效。

     物理的實驗離不開數據的采集及處理,但在一些較為復雜的物理實驗中,傳統實驗難以在短時間內進行的復雜數據的采集及處理。且傳統物理實驗每進行一次實驗需要多個實驗器材的組合使用,部分實驗準備和操作時間過長,導致無法在有限課堂時間內完成對應內容的學習的情況時有發生。在數據處理等方面,學生需要進行大量的人工計算和分析,再根據實驗數據或作出的圖像、進行分析歸納得出結論。但事實上,一節課能留給學生探究的次數和思考的時間并不多。學生在課堂上的一些想法也很難在課上全部進行,想在課余時間將課上自己的想法付諸實踐也會受此器材的局限,結果只能空想了之。而金角魚打破原先大量的人工計算環節,通過自帶的電子表格,輸入已采集的數據,可自動描點繪圖,大量縮短了數據處理的時間,幫助學生有更多時間進行數據分析或圖像分析,有效提升學生的科學思維。

     《金角魚初中物理》的一大特點是現象數據化,通過數據來傳達感性。例如軟件中引入的數字傳感器——壓力壓強傳感器。

     在“壓強”這節課中,固體對接觸面的壓強大小可以通過物體形變程度來進行定性比較。但由于實驗過程中沒有設置定量比較的過程,只能得出壓強與壓力成正相關、與受力面積成負相關,無法得到“壓強大小與壓力大小成正比,與受力面積成反比”的結論。所以書本上緊接著以直接“告訴”的方式給出結論:“實際上,壓力的作用效果是由單位面積上受到的壓力決定的?!?

     上面提到的這個問題一直以來沒有一個很好的解決方案,因為物體受到的壓強雖然可通過物體的形變來表現,但因為無法測量的緣故導致無法定量描述,從而學生無法自主得出壓強公式。但借助《金角魚初中物理》軟件,將這塊內容進行了重新設計。在軟件“壓力壓強”教學內容中,物體的下方都會有一個傳感器,使得壓強大小可以通過底部顆粒物的顏色深淺來判斷(顏色越深壓強越大),同時還可以在數據層面顯示壓強的具體大小。在能獲得壓強具體數據情況下,就可以找出壓強與壓力大小、受力面積大小的定量關系——與壓力成正比,與受力面積成反比。 金角魚是老師教學的好幫手,學生學習的得力助手。

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     《金角魚初中物理》突破多個“講不清/看不見/進不去/動不得/難再現”的教學難點。

     (1)進入“進不去”的微觀領域。例如,熱對流中分子運動的仿真、把功和能聯系起來認知比熱容、以及電壓的直觀解釋等。

     (2)進入“進不去”的工程問題。例如,組裝活塞運行機構和熱機等。

     (3)操作“動不得”的理想實驗。例如,探究光滑水平面上力和運動的關系等。

     (4)造出“難再現”的實驗故障。例如,“測定小燈泡電功率故障”專題中的十余種經典故障、“伏安法測電阻”專題中十幾種電路故障;學生還可根據現象描述,在正確電路基礎上進行修改,使得電路出現指定故障。

     (5)看見“看不見”的實驗過程。例如,聲音的傳播過程、振動與聲音等。

     (6)講清“講不清”的現象和原理。例如,引入數字傳感器,建立壓力壓強直觀感知;引入三維建模,深入剖析四沖程原理等。 金角魚云平臺有助于重塑以課堂文化為主的學校文化。中學物理學習軟件讓學習更主動

有了金角魚,物理更容易。新課標下的金角魚初中物理教學軟件提升思維高度

     金角魚的推廣應用,在打造高效課堂、激發學生主動學習、引發深度學習,促進教師成長,實現初中物理課程的校本化和探究化方面,正在改變著初中物理的教學模式、形成面向學科素養基于仿真技術的初中物理教學法。

     大量依托金角魚初中物理軟件的常態化的教研活動在上海和長三角進行。幾年來,據不完全統計,使用《金角魚初中物理》上的公開課有一百節以上。上海市奉賢區教育學院以物理教學和金角魚軟件融合為主題的教研活動達到兩個學期十幾場。使用金角魚進行教學的教師有二千名以上。

     金角魚公眾號,開設了“教學法研究專欄“,大量教研活動的報道,以及教學法研究文章,詳見金角魚做中學微信公眾號。 新課標下的金角魚初中物理教學軟件提升思維高度

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